Ficha nº8

1.3.3 Transferências de energia por calor

1.3.4 Radiação e irradiância. Painéis fotovoltaicos


1. O equipamento doméstico de escritório é o que mais contribui para o crescimento do consumo de energia elétrica nos lares da União Europeia. No entanto, estes equipamentos apresentam um elevado potencial de economia de energia, estimando-se um potencial superior a 50% decorrente da aplicação de políticas e medidas apropriadas.

Verifique se um painel de 2,00 m2 de área, com rendimento médio de 15,0%, é capaz de alimentar um computador de secretária de 120 W e um monitor CRT de 80,0 W, sabendo que a irradiância solar média nesse local é 400 W m-2.

2. Num recipiente de paredes isoladoras, com 500 g de água, à temperatura de 15 ºC, é lançada uma amostra A com capacidade térmica CA = 500 J K-1, à temperatura de 200 ºC, e uma amostra B, com capacidade térmica CB = 5000 J K-1, à temperatura de - 10 ºC. Sabendo que cágua = 4,18 x 103 J kg -1 K-1, calcule a temperatura final do conjunto.

3. As lâmpadas incandescentes emitem radiação visível devido à elevada temperatura que atinge o seu filamento de tungsténio. Qual será a área de um desses filamentos, com irradiância de 0,25 MW m-2, que radia com potência 100 W?

(A) 400 m2

(B) 2,5 x 10-3 m2

(C) 100 m2

(D) 4,0 x 10-4 m2.

4. A transferência de energia por calor pode ocorrer por radiação, condução e convecção.

Selecione a opção que distingue corretamente cada um destes processos.

A. Condução é um processo de transferência de energia através da propagação de luz sem haver contacto entre sistemas.

B. Convecção e condução são processos de transferência de energia que exigem contacto entre sistemas.

C. Condução é o único processo de transferência de energia que exige contacto entre sistemas.

D. Radiação é o único processo de transferência de energia que exige contacto entre sistemas.

5. O nitrogénio líquido, atualme nte mui to utilizado na cozinha molecular, tem um ponto de ebulição de 77,36 K à pressão de 1 atm. A temperatura na escala de Celsius do ponto de ebulição do nitrogénio é:

A. 350,46 ºC

B. 195, 79 ºC

C. -195, 79 ºC

D. -350,46 ºC

6. Um painel fotovoltaico, de forma quadrangular com 2,00 m de lado, situa-se num local onde a irradiância solar média é 390 W/m2. Sendo o seu rendimento 14%, calcule a energia, em kW h, que ele fornece em 6,0 h de sol.

7. Pretende-se substituir uma parede de perspex, com 8 cm de espessura, por uma parede de cimento ou de cortiça, assegurando que a taxa temporal de transferência de energia como calor seja a mesma para uma mesma diferença de temperatura entre o interior e o exterior.

Indique qual deverá ser a espessura no caso de uma parede de cimento e no caso de uma parede de cortiça.

Dados:

kperspex = 0,2 W m-1 K-1 ; kcimento = 0,1 W m-l K-1 ; kcortiça = 0,05 W m-1 K-1

8. Calcule a irradiância de uma esfera metálica com 5,0 cm de diâmetro que emite 5,0 J s-1.

9. Selecione a opção correta.

A transferência de calor no vácuo faz-se por ...

A . ... radiação, condução e convecção.

B . ... radiação.

C . ... condução.

D . ... convecção.

10. Num local há 9,00 h de sol, em média, por dia, e a irradiância solar nesse local tem um valor médio de 450 W/m2. Que área de painéis, de rendimento 12,0%, deve servir para fornecer energia a uma casa com um consumo diário médio de 25,0 kW h?

11. Selecione a opção que completa corretamente o sentido do texto.

Uma hélice em papel encontra-se fixa num ponto por cima de uma lâmpada incandescente. Quando se acende a lâmpada, após alguns instantes, a hélice gira lentamente. Esse fenómeno deve-se à ...

A . ... convecção do ar aquecido.

B . ... condução do calor.

C . ... irradiação da luz e do calor.

D . ... radiação emitida pela lâmpada.

12. Uma estrela A tem uma área que é o dobro da da estrela B, mas a estrela B emite duas vezes mais energia por unidade de tempo do que a estrela A. Qual é a relação entre a emitância radiante (Me) das duas estrelas?

A. Me(B) = Me(A)

B. Me(B) = 2Me(A)

C. Me(B) = 4Me(A)

D. Me( B) = 1/2 Me(A)

13. O consumo médio de energia elétrica em Portugal é cerca de 4,4 x 1010 kW h/ano. Suponha que só teríamos como recurso a energia elétrica produzida por painéis fotovoltaicos, de rendimento médio igual a 15%. Sendo a irradiância solar média 1500 kW h m-2 ano-1 no nosso país, que área de painéis fotovoltaicos deveria existir nestas condições?

14. Como varia a irradiância de uma esfera se o seu diâmetro diminuir para metade, a temperatura constante?

15. Um motor de corrente contínua é alimentado por um painel fotovoltaico num local onde a irradiância solar é 270 W m-2.

O motor eleva um objeto de 2,0 kg, com uma força de intensidade igual à do seu peso, a 3,0 m de altura. O painel, de rendimento 12%, é retangular de lados 20 cm e 15 cm. Quanto tempo demora a subida do objeto?

16. Os cubos de gelo inseridos no balão encontram-se inicialmente à temperatura de -18,0 ºC e são aquecidos até se obter vapor de água. A curva da variação da temperatura em função do tempo é ilustrada no gráfico.

16.1 Qual é o estado físico I, lI e IlI, em que se encontra a água?

16.2 Qual é a designação das transformações que a água sofre, no intervalo de tempo correspondente ao patamar A e ao patamar B?

17. Uma cafeteira contendo água está a ser aquecida numa placa elétrica. O calor libertado pela placa transmite-se através da parede do fundo da cafeteira para a água que está em contacto com a cafeteira e da cafeteira para a restante água.

Selecione a opção que traduz corretamente os mecanismos que descrevem a transferência de energia para a água.

A. Radiação e convecção.

B. Condução e convecção.

C. Radiação e convecção.

D. Convecção e condução.

18. A irradiância média do Sol ( de raio de 6,96 x 108 m ) é de 6,34 x 107 W m-2. Sabendo que o topo da atmosfera terrestre se encontra a 1,496 x 108 km de distância da superfície do Sol, calcule a irradiância no topo da atmosfera terrestre ( a constante solar).

Contactos

© Triplex