Question

Física urgente gente, obrigado!

Um coletor solar absorve 300 kcal/minuto e seu rendimento é 20%. em 10 minutos de funcionamento o coletor pode elevar a temperatura de 50 litros de água em:
a) 6ºC
b) 15°C
c) 5ºC
d) 20°C
e) 12°C

Answer 1

Rendimento (η) = Potência útil / Potência total

A potência útil é a usada para aquecer a água e a total é a captada pelo coletor.
Sendo ⇒
η = 20% → (20 /  100) ⇒ 0,2;
Pot. total = 300 Kcal/ min;
(Pot. útil = ???...)

0,2 =Pot. útil  / 300
300 * 0,2 = Pot. útil
Pot. útil  = 60 Kcal / min ⇒ Potência usada para aquecer a água !

A cada minuto, o coletor solar capta 60 Kcal de energia útil para o aquecimento da água. Logo, em 10 min ...

1 min → 60 Kcal
10 min → x Kcal

x = 60 * 10
x = 600 Kcal de energia útil captada para o aquecimento da água !


Aquecimento → Mudança de temperatura → Calor sensível :
Toda a energia útil captada pelo coletor é transformada em calor sensível.

Q = m * c * ΔT
Q → Calor sensível;
m → Massa;
c → Calor específico;
ΔT → Variação de temperatura...

Pela densidade da água (ρ = 1 Kg/L), 50 L de água correspondem a 50 Kg de água...

Sendo ⇒
Q = 600 Kcal (o prefixo K indica 1000) ⇒ 600000 calorias úteis ao aquecimento da água (captadas em 10 min);
m = 50 Kg ⇒ 50000 gramas de água a serem aquecidas;
c = 1 cal / (g * ºC), o calor específico da água;
(ΔT = ???...)

600000 = 50000 * 1 * ΔT
600000 / 50000 = ΔT
ΔT = 12 ºC ⇒ Variação de temperatura da água nesse tempo, e, tratando-se de um aquecimento, é a elevação de temperatura da água. Logo, alternativa 'e)'.