Projete e estime o desempenho de um forno solar passivo (protótipo) para aquecer alimentos até 60°C: descreva…
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
Projete e estime o desempenho de um forno solar passivo (protótipo) para aquecer alimentos até 60°C: descreva materiais, dimensões, trocas de calor relevantes e explique como usar ferramentas digitais (planilha, simulação, sensores) para prever temperaturas e otimizar eficiência.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo de resposta: escolher isolamento (EPS/ lã mineral), vidro simples ou dupla para cobertura e caixa absorvedora escura; área ativa A˜0,5 m²; irradiância típica G˜800 W·m?²; estimar potência absorvida P = G·A·? (ex.: ?˜0,6 ? P=800·0,5·0,6=240 W). Calcular energia necessária para aquecer alimento m=2 kg de 20°C a 60°C: Q=m·c·?T=2·4180·40=334400 J. Tempo estimado t=Q/P˜334400/240˜1393 s ˜23 min. Avaliar perdas por condução, convecção e radiação e incluir coeficientes de transmissão térmica e resistência térmica do isolamento; usar planilha para varrer A e ?, simulação térmica (CFD simplificado) para distribuição de T e sensores (termopares, sensor de irradiância) para validação. Otimizar geometria e ângulo de inclinação para maximizar G·A no período de uso e balancear massa térmica e isolamento para estabilidade térmica.
Explicação
A resposta aborda de forma prática e técnica os componentes essenciais para o projeto de um forno solar passivo, incluindo materiais, dimensões e cálculos de desempenho térmico. Além disso, menciona a importância de considerar as perdas de calor e a utilização de ferramentas digitais para otimização e validação do sistema. A abordagem sistemática garante que todos os aspectos relevantes do aquecimento de alimentos sejam contemplados, promovendo eficiência e eficácia no design do protótipo.
Raio-X da questão
forno solar passivo
avaliacao
princípios de termodinâmica · propriedades dos materiais
Revisar princípios de transferência de calor e eficiência energética.
Os alunos podem subestimar a importância da isolação térmica, resultando em um projeto ineficiente.
ciencia_tecnologia
criatividade
cientifico
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