A radiação solar incidente é de 800 W/m² sobre duas placas horizontais idênticas de área 2,0 m²: uma com…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A radiação solar incidente é de 800 W/m² sobre duas placas horizontais idênticas de área 2,0 m²: uma com albedo 0,10 (escura) e outra com albedo 0,60 (clara). Calcule a potência absorvida pela placa escura e indique qual placa aquece mais por radiação.
- A) O albedo da placa escura é 0,50, causando maior reflexão.
- B) A placa escura absorve 800 W/m², aquecendo mais que a clara.
- C) Ambas as placas absorvem a mesma potência de 1.000 W.
- D) A placa clara absorve 800 W/m², tornando-se mais quente.
- E) Potência absorvida pela placa escura = 800 W/m² × 2,0 m² × (1-0,10) = 1 440 W; a placa escura aquece mais por radiação.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Irradiância incidente = 800 W/m², área de cada placa = 2,0 m², albedo da placa escura = 0,10 e albedo da placa clara = 0,60. O albedo é a fração da radiação refletida, então a fração absorvida é 1 - albedo.
- Calcule a fração absorvida pela placa escura: 1 - 0,10 = 0,90, ou seja, 90% da radiação incidente é absorvida.
- Calcule a potência absorvida pela placa escura: 800 W/m² × 2,0 m² × 0,90 = 1 600 × 0,90 = 1 440 W.
- Para comparação, a placa clara absorve 1 - 0,60 = 0,40 da radiação: 800 × 2,0 × 0,40 = 640 W. Como 1 440 W é maior que 640 W, a placa escura aquece mais por radiação.
- Conclusão: a alternativa E está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A troca o albedo da placa escura por 0,50, o que contraria o enunciado; B ignora o albedo e não multiplica pela área; C atribui a mesma absorção às duas placas, o que não é verdade porque os albedos são diferentes; D inverte o papel das placas e ainda ignora o albedo e a área.
💡 Dica: Calcule a potência absorvida usando a fórmula P = A * I * (1 - albedo).
Alternativa por alternativa
O aluno altera o dado do enunciado, atribuindo à placa escura um albedo de 0,50, e conclui que ela reflete mais. Na verdade, a placa escura tem o menor albedo e, por isso, reflete menos.
O aluno considera que a placa escura absorve toda a irradiância de 800 W/m², ignorando o albedo e a área. Assim, mistura o fluxo por metro quadrado com a potência total.
Por que engana: Confundir a relação entre albedo e potência absorvida, acreditando que placas com maior albedo absorvem mais energia.
O aluno supõe que, por as placas serem idênticas em área e forma, elas absorvem a mesma potência, e ignora a diferença de albedo. O valor de 1 000 W não resulta de um cálculo coerente com os dados.
O aluno inverte a relação entre cor e absorção, supondo que a placa clara absorve toda a radiação e fica mais quente. Ele também ignora o albedo e a área.
A potência absorvida Pabs = I·A·(1-albedo). Para I=800 W/m² e A=2,0 m²: Pabs=800×2,0×0,9=1 440 W. A placa clara absorve 800×2,0×0,4=640 W, menor que 1 440 W.
Raio-X da questão
potência absorvida por radiação
avaliacao
cálculo de potência absorvida · albedo e reflexão
Revisar o conceito de albedo e sua influência na absorção de radiação.
Confundir a relação entre albedo e potência absorvida, acreditando que placas com maior albedo absorvem mais energia.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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