Questão 35 da prova azul do primeiro dia do Enem 2009
O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável de energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser captada por aquecedores solares, armazenada e convertida posteriormente em trabalho útil. Considere determinada região cuja insolação — potência solar incidente na superfície da Terra — seja de 800 watts/m². Uma usina termossolar utiliza concentradores solares parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de extensão. Nesses coletores solares parabólicos, a luz refletida pela superfície parabólica espelhada é focalizada em um receptor em forma de cano e aquece o óleo contido em seu interior a 400 °C. O calor desse óleo é transferido para a água, vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um gerador de energia elétrica.
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Considerando que a distância entre a borda inferior e a borda superior da superfície refletora tenha 6 m de largura e que focaliza no receptor os 800 watts/m² de radiação provenientes do Sol, e que o calor específico da água é 1 cal g-1 ºC-1 = 4.200 J kg-1 ºC-1, então o comprimento linear do refletor parabólico necessário para elevar a temperatura de 1 m³ (equivalente a 1 t) de água de 20 °C para 100 °C, em uma hora, estará entre
- 15 m e 21 m.
- 22 m e 30 m.
- 105 m e 125 m.
- 680 m e 710 m.
- 6.700 m e 7.150 m.
Gabarito da questão
Opção A
Assunto
Calorimetria
Comentário da questão
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Como a água foi apenas aquecida, temos aqui uma situação de calor sensível (onde só existe mudança de temperatura). O calor necessário pode ser obtido através da equação:
Q=m.c.ΔΘ
Q=1000.4200.80
Q=336.106 J
Com o valor do calor, podemos encontrar a potência necessária nesse processo:
P=Q/Δt
P=336.106/3600
P=9,3.104 W
O enunciado disse que a radiação proveniente do Sol é de 800 watts/m² e que a largura do receptor mede 6 metros. Logo, podemos fazer uma regra de 3 para saber com a medida de comprimento necessária:
1 m² —— 800 W
6.x m² —- 9,3.104 W
6.x=9,3.104/800
x= 19 m
A alternativa que tem o valor encontrado no intervalo é a de letra A.