Considere as seguintes informações: para aquecer água, utiliza-se uma unidade fotovoltaica com placa coletora de área 10,0 m2; a intensidade da radiação solar que atinge a placa é constante e igual a 1.000 W/m2; a placa converte 15,0% dessa energia em calor efetivamente empregado para aquecer a água. Considere, ainda, que o calor específico e a densidade da água, com temperaturas entre 20,0 °C e 40,0 °C, sejam 4,2 J∙g-1∙K-1 e 1,00 g/mL, respectivamente.
Com base nessas informações, o tempo necessário para que a unidade fotovoltaica forneça calor suficiente para aquecer 50,0 L de água de 20,0 °C a 40,0 °C é, aproximadamente,
84% dos alunos do Fisiquei acertaram esta questão.
Sabendo que a intensidade de radiação é de 1.000 W para cada 1 m², obtenha a radiação incidente na placa coletora de 10 m². A potência de aquecimento da água corresponde a 15% deste valor. Use a densidade e volume para obter a massa de água e aplique o cálculo de calor sensível para obter a quantidade de calor que a água deve receber para variar a temperatura em 20 °C. Por fim, tendo a potência em W (J/s) e a quantidade de calor em J, calcule o tempo necessário!