Um painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água, com 50% de eficiência, tem superfície coletora com área útil de 10 m^2 . A água circula em tubos fixados sob a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia solar incidente é de 1,0 x 10^3 W /  e que a vazão de suprimento de água aquecida é de 6,0 litros por minuto. Assinale a opção que indica a variação da temperatura da água.

Resposta: A) 12°C

O painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água tem uma eficiência de 50%. Isso significa que 50% da energia solar incidente é absorvida pelo painel e utilizada para aquecer a água. A intensidade da energia solar incidente é de 1,0 x 10³ W/m². Com uma superfície coletora útil de 10 m², a potência absorvida pelo painel é de:

$$P = 1,0 times 10^3 frac{W}{m^2} times 10 m^2 times 0,5 = 5,0 times 10^3 W$$

A vazão de suprimento de água aquecida é de 6,0 litros por minuto. Convertendo para metros cúbicos por segundo, temos:

$$Q = 6,0 frac{l}{min} times frac{1}{60} frac{min}{s} times frac{1}{1000} frac{m^3}{l} = 0,01 frac{m^3}{s}$$

A variação da temperatura da água pode ser calculada utilizando a fórmula:

$$Delta T = frac{P}{Q times c_p}$$

Onde c_p é a capacidade calorífica específica da água, que é de aproximadamente 4186 J/kg°C. Substituindo os valores, temos:

$$Delta T = frac{5,0 times 10^3 W}{0,01 frac{m^3}{s} times 4186 frac{J}{kg°C}} = 12°C$$

Portanto, a alternativa correta é A) 12°C.