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Questão de Física do ENEM 2017 PPL: Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de água de $20\text{…
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O aproveitamento da luz solar como fonte de energia renovável tem aumentado significativamente nos últimos anos. Uma das aplicações é o aquecimento de água (ρaˊgua=1 kg/L) para uso residencial. Em um local, a intensidade da radiação solar efetivamente captada por um painel solar com área de 1 m2 é de 0,03 kW/m2. O valor do calor específico da água é igual a 4,2 kJ/(kg ∘C).
Fonte: ENEM 2017
Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de água de 20∘C até 70∘C?
A massa de 1 litro de água é 1 kg, pois a densidade é 1 kg/L. Para aquecê-la de 20∘C até 70∘C, a variação de temperatura é ΔT=70−20=50∘C. A energia necessária é Q=m⋅c⋅ΔT=1 kg⋅4,2kg⋅∘CkJ⋅50∘C=210 kJ. Como o painel tem 1 m2 e a potência captada por metro quadrado é 0,03 kW=0,03 kJ/s, a potência útil é 0,03 kJ/s. Assim, o tempo é t=0,03 kJ/s210 kJ=7000 s..
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