Vest 2005

FÍSICA - Grupos H e I - GABARITO
1a QUESTÃO: (2,0 pontos)

Avaliador

Revisor

Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar está esquematizado na figura abaixo.
A água flui do reservatório térmico para as tubulações de cobre existentes no interior das placas coletoras e, após captar a energia solar, volta ao reservatório pelo outro trecho do encanamento. A caixa de água fria alimenta o reservatório, mantendo-o sempre cheio.

CAIXA D’ÁGUA

RESERVATÓRIO TÉRMICO

TUBULAÇÃO
DE COBRE
PLACAS
COLETORES

Suponha que em um determinado instante o reservatório tenha em seu interior 200 litros de água, em equilíbrio térmico.
Dados:
♦
♦
♦

massa específica da água ρ = 1,0 kg / litro calor específico da água c = 1,0 cal /g 0C
1,0 cal = 4,2 J

a)

Determine a quantidade de calor absorvida por esse volume de água para que sua temperatura aumente
20o C, supondo que não haja renovação da água do reservatório.

b) Estime o tempo necessário para este aquecimento, em horas. Para isto, considere que a potência solar incidente nas placas coletoras seja de 4,2 kW e que, devido a perdas, apenas 40% dessa potência seja utilizada no aquecimento da água.
Cálculos e resposta:
5

a) mágua = ρ x V = 1,0 kg/L x 200 L = 200 kg = 200 x 103 g = 2,0 x 10 g
Q = mágua c ∆T = 2,0 x 105 g x 1,0 cal/goC x 20 oC = 4,0 x 106 cal

3
2
b) Potência útil = 40% x 4,2 kW = 40 x 4,2 x 10 W = 4,2 x 4,0 x 10 W
100
Q
Q
⇒ ∆t =
P=
P
∆t

Q = 4,0 x 106 cal x 4,2 J/cal = 4,2 x 4,0 x 106 J
6

∆t =

4,2 x 4,0 x 10 J
2

= 1,0 x 104 s

4, 2 x 4,0 x10 W

3

FÍSICA - Grupos H e I - GABARITO
Cálculos e respostas:
1 h = 3,6 x 103 s
4

⇒ ∆t =

1,0 x 10 s
3

3,6 x10 s/h

=

10
= 2,77h (ou 2,8 h ou 2,7 h)
3,6

4

FÍSICA - Grupos H e I - GABARITO
2a QUESTÃO: (2,0 pontos)

Avaliador

Revisor

Um cilindro metálico com 4,0 kg de massa é suspenso por uma mola, ocorrendo

Figura I

o equilíbrio quando esta se alonga 8,0