(FEPAR – PR) Um barco movido à energia solar tem grandes limitações para transportar passageiros e cargas. O maior dos problemas é o baixo rendimento das células solares, que em sua maioria atingem 25% – convertem em energia elétrica apenas 25% da energia solar que absorvem. Outro grande problema é que a quantidade de energia solar disponível na superfície da Terra depende da latitude e das condições climáticas.
Considerando um barco movido a energia solar, com massa de 1 000 kg e um painel de 2 m2 de células solares, com rendimento de 25%, localizado em sua proa. Desconsidere as perdas por atrito de qualquer espécie.
Admita 1 cal = 4 J, e a aceleração da gravidade = 10 m/s2
Com base nos dados, julgue as afirmativas.
(A)
Se a quantidade de energia solar absorvida por esse painel em 2 minutos for de 20 kcal/cm2, a potência gerada por ele será inferior a 200 W.
Verdadeiro Falso
(B)
A energia necessária para que o barco, partindo do repouso, atinja a velocidade de 20 m/s, é superior a 3 ⋅ 105 J.
Verdadeiro Falso
(C)
Supondo-se que o painel de células solares fornecesse 200 W, para que o barco fosse acelerado a partir do repouso até atingir a velocidade de 92 km/h, seriam necessários mais de 15 minutos.
Verdadeiro Falso
(D)
Para uma potência de 400 W gerada pelas células solares, teremos uma energia correspondente de 100 cal por segundo.
Verdadeiro Falso
(E)
O rendimento do painel solar prevê que, para cada 10 J de energia solar, 2,5 J são convertidos em energia elétrica.
Verdadeiro Falso
Respostas
Olá!
Questão de física termodinâmica com aplicações envolvendo trabalho e energia.
A) Para que possamos calcular a potência é necessário sabermos a fórmula que deverá ser utilizada:
Onde Pot = potência (em Watt)
W = Trabalho (em joule)
t = tempo (em segundos)
Convertendo as unidades e substituindo os dados da questão, temos:
1 cal = 4 J
20kcal em 1 cm²
x kcal em 20000 cm²
x = 400000 kcal = 1600000 KJ (energia absorvida no painel todo)
2 minutos = 120 segundos
Falso!
B) Utilizando do teorema de trabalho e energia podemos relacionar trabalho com energia cinética (e consequentemente velocidade) da seguinte forma:
Onde W = trabalho
Ec = energia cinética
m = massa
v = velocidade
Partindo do repouso temos Vi = 0. Substituindo os dados fornecidos, temos:
Como 3 x 10 ⁵ > 2 x 10 ⁵ a alternativa é:
Falsa.
C) Vamos calcular primeiro o trabalho realizado para partir do repouso e ir até 92 km/h (= 25,5 m/s)
Agora utilizando este valor de trabalho na fórmula de potência, temos:
Falsa.
D) Aplicando a fórmula de potência:
lembrando 100 cal = 400 J
Verdadeiro.
E) A questão informa que o rendimento é de 25%. Portanto:
Verdadeiro.
Espero ter ajudado!
Resposta:
F F V V V
Explicação:
fiz no positivo on pode confiar