Questão 27146
ENEM 2009
(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.
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 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:
15 m e 21 m.
Resolução:
O calor necessário para aquecer a água entre 20º e 100º é dado por:
Sabendo que se deseja essa mudança de temperatura num intervalo de tempo de 1 hora, calculamos a potência necessária:
Se recebe
, podemos montar uma regra de proporcionalidade para a área necessária para
(sabemos que a altura da superfície receptora é de 6m):