Question

(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

Answer 1

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:

$Pot=\frac{W}{t}$

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

$Pot=\frac{1600000}{120}=13333,3 W (100%) \\ 25% = 3333,3 W$

Falso!

B) Utilizando do teorema de trabalho e energia podemos relacionar trabalho com energia cinética (e consequentemente velocidade) da seguinte forma:

$W= \Delta Ec = Ec_{f}-Ec_{i} \\ Ec = \frac{1}{2}mv^{2}$

Onde W = trabalho

Ec = energia cinética

m = massa

v = velocidade

Partindo do repouso temos Vi = 0. Substituindo os dados fornecidos, temos:

$W= \frac{1}{2}mv_{f}^{2}-\frac{1}{2}mv_{i}^{2} \\ \\ W= \frac{1}{2}1000*20^{2}-\frac{1}{2}*1000*0 \\ \\ W=200000J = 200 KJ = 2x10^{5} J$

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)

$W=\frac{1}{2}1000*25,5^{2}-0 = 325125 J$

Agora utilizando este valor de trabalho na fórmula de potência, temos:

$200 = \frac{325125}{t} \\ t=\frac{325125}{200}=1625,625s = 27,1min$

Falsa.

D) Aplicando a fórmula de potência:

lembrando 100 cal = 400 J

$Pot=\frac{400}{1}=400W$

Verdadeiro.

E) A questão informa que o rendimento é de 25%. Portanto:

$10 J = 100% \\ 0,25*10 = 2,5J$

Verdadeiro.

Espero ter ajudado!

Answer 2

Resposta:

F F V  V V

Explicação:

fiz no positivo on pode confiar