Observe a figura a seguir.
O uso racional de energia encontra-se presente na agenda política e econômica de muitos países. Além disso, há uma crescente necessidade de substituir a matriz energética baseada nos combustíveis fósseis por energia limpa, atenuando, dessa forma, os efeitos do aquecimento global. O esquema acima representa uma forma limpa de se obter o aquecimento de água para uso doméstico (ou industrial) através de um coletor solar. Suponha que esse coletor foi construído para transferir, diretamente para a água, energia térmica equivalente a 840J/s. Sabendo que num certo dia, para aquecer 100 litros de água, a partir da temperatura ambiente de 20°C, o coletor funcionou na sua capacidade máxima por 5 horas, pode-se afirmar que a variação de temperatura obtida, na escala Kelvin, foi de
Dado: densidade da água= 1g/cm^3 \ calor específico da água= 1 cal/gº C \ 1 cal= 4,2 J
- A) 36
- B) 56
- C) 293
- D) 309
- E) 329
Resposta:
Para resolver essa questão, devemos calcular a variação de temperatura da água em Kelvin. Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água de 20°C para a temperatura final, que não foi fornecida. Para isso, vamos utilizar a fórmula:Q = mcΔTonde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.Sabemos que a massa da água é de 100 litros, e como a densidade da água é de 1 g/cm³, podemos calcular a massa em gramas:m = 100 litros x 1000 g/litro = 100.000 gAlém disso, sabemos que o calor específico da água é de 1 cal/g°C, que é equivalente a 4,2 J/g°C. Portanto, podemos escrever a fórmula como:Q = 100.000 g x 4,2 J/g°C x ΔTAgora, sabemos que o coletor solar fornece uma potência de 840 J/s. Como o coletor funcionou na sua capacidade máxima por 5 horas, podemos calcular a quantidade total de calor fornecida:Q = 840 J/s x 5 horas x 3600 s/hora = 15.120.000 JEquacionando as duas fórmulas, podemos calcular a variação de temperatura:15.120.000 J = 100.000 g x 4,2 J/g°C x ΔTΔT = 36 KPortanto, a resposta correta é a letra A) 36.
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