O aproveitamento da luz solar como fonte de energia renovável tem aumentado significativamente nos últimos anos. Uma das aplicações é o aquecimento de água (ρ_água= 1 kg/L) para uso residencial. Em um local, a intensidade da radiação solar efetivamente captada por um painel solar com área de 1 m² é de 0,03 kW/m2 . O valor do calor específico da água é igual 4,2 kJ/(kg °C). Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de água de 20 °C até 70 °C? 

A) 490 s 

B) 2 800 s 

C) 6 300 s 

D) 7 000 s 

E) 9 800 s

Solução

O fluxo de calor devido à variação de temperatura é dado pela quantidade de calor dividido pelo tempo:

Podemos relacionar a massa com sua densidade e volume m = ρ × V 

a quantidade de calor trocada ao se aquecer 1 litro de água de 20 °C até 70 °C: 

A placa possui área de 1 m². Então, dada sua Incidência de 0,03 kW/m² sua potência é 

Agora, isolando Δt podemos substituir os valores 

Alternativa D