Caiu no vestibular

Energia alternativa

(FUVEST-SP)
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 x 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 ºC. 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 ºC.
c) O tempo total T necessário para aquecer o conteúdo da panela até 100 ºC 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.ºC
Calor latente de evaporação da água: 2200 J/g
Desconsidere as capacidades caloríficas do arroz e da panela.

Resolução:

a) Sendo a potência solar incidente na superfície da Terra igual a 1kW/m² e 
A = 40.10^-2 m x 50.10^-2 m = 0,2 m² a área da tampa de vidro, concluímos que a potência solar total absorvida pela água é P = 1 kW/m² x 0,2 m² =>
P = 0,2 kW = 200 W

b) Como toda energia incidente na tampa do forno a atravesse e seja absorvida pela água, resulta:
E = m.c.Δθ = 300.4.(100-5) =>
E = 9.10⁴ J

c) P = Q/Δt => P = (m.c.Δθ+(m/3).L)/Δθ =>
200 = (9.10⁴+100.2200)/Δt =>
Δt = 1550 s = 25 min 50 s

Respostas: 

a) P = 200 W
b) E = 9.10⁴ J
c) T = 1550 s = 25 min 50 s