Questao 01 Fisica Anglo

▼

Questão 1
Um forno solar simples foi construído com uma caixa de isopor, forrada internamente com papel alumínio e fechada com uma tampa de vidro de 40 cm × 50 cm. Dentro desse forno, foi colocada uma pequena panela contendo 1 xícara de arroz e 300 mL de água à temperatura ambiente de 25°C.
Suponha que os raios solares incidam perpendicularmente à tampa de vidro e que toda a energia incidente na tampa do forno a atravesse e seja absorvida pela água. Para essas condições, calcule:
a) A potência solar total P absorvida pela água.
b) A energia E necessária para aquecer o conteúdo da panela até 100°C.
c) O tempo total T necessário para aquecer o conteúdo da panela até 100°C e evaporar 1/3 da água nessa temperatura (cozer o arroz).
NOTE E ADOTE
Potência solar incidente na superfície da Terra: 1 kW/m2
Densidade da água: 1 g/cm3
Calor específico da água: 4 J/(g°C)
Calor latente de evaporação da água: 2200 J/g
Desconsidere as capacidades caloríficas do arroz e da panela.

Resolução
a) Cálculo da área da tampa (40 cm ⋅ 50 cm)
A = 0,4 m ⋅ 0,5 m
A = 0,2 m2
A partir da potência solar incidente na Terra (1 kW/m2), tem-se:
123

1 m2

∴

P = 0,2 kW

0,2

m2

1 kW
P

b) A quantidade de energia (E) necessária para aquecer a água no interior da panela é dada por:
E = m • c • Δθ
Procedendo às devidas substituições numéricas:
E = 300 • 4 • (100 – 25)
∴ E = 90000 J
1
c) A quantidade de energia (E‘) para aquecer a água até 100°C e para que se evapore de sua massa é:
3
1
E‘ = EAQ. + EVAP m•L 3
1
E‘ = 90000 + • 300 • 2200
3
E‘ = 310000 J
E
e seu valor é 200 W, tem-se:
Uma vez que a potência (P) é dada por P =
Δt
310000
200 =
Δt
∴ Δt = T = 1550 s