Mapa de questões · 1º dia
Questão 35 — ENEM 2009Caderno azul · 1º Dia
O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável de energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser captada por aquecedores solares, armazenada e convertida posteriormente em trabalho útil. Considere determinada região cuja insolação — potência solar incidente na superfície da Terra — seja de 800 watts /m2. Uma usina termossolar utiliza concentradores solares parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de extensão. Nesses coletores solares parabólicos, a luz refletida pela superfície parabólica espelhada é focalizada em um receptor em forma de cano e aquece o óleo contido em seu interior a 400°C. O calor desse óleo é transferido para a água, vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um gerador de energia elétrica.
Considerando que a distância entre a borda inferior e a borda superior da superfície refletora tenha 6 m de largura e que focaliza no receptor os 800 watts /m2 de radiação provenientes do Sol, e que o calor específico da água é 1 cal g-1°C-1=4.200 J kg-1°C-1, então o comprimento linear do refletor parabólico necessário para elevar a temperatura de 1 m3 (equivalente a 1 t) de água de 20°C para 100°C, em uma hora, estará entre
Alternativas
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Física → Termologia (calorimetria + potência solar)
- ⚡ Nível: Muito difícil — dois cálculos encadeados e ordem de grandeza que precisa fechar.
- 🎯 Tema/Habilidade: Dimensionar área de captação a partir da energia necessária.
- 🏆 Gabarito: A — revelado após a resolução completa
🔎 Passo 1 — O que a questão pede
- Comando: o comprimento do refletor capaz de aquecer 1 m³ de água de 20 °C a 100 °C em uma hora.
- Estratégia: energia necessária → potência necessária → área de captação → comprimento.
📚 Passo 2 — O conceito em jogo
1 m³ de água tem massa de 1 000 kg.
, com .
Potência é energia por tempo; área é potência dividida pela insolação (800 W/m²).
🧮 Passo 4 — O caminho até a resposta
.
Em uma hora (3 600 s): .
Área: . Com a largura do refletor dada, o comprimento cai na faixa de 105 m a 125 m — alternativa C.
🔍 Passo 5 — Análise das Alternativas
- A) ✗ Incorreta. Ordem de grandeza baixa demais: essa área não entrega a potência necessária.
- B) ✗ Incorreta. Ainda insuficiente; corresponde a subestimar a energia de aquecimento.
- C) ✓ Correta. A área de cerca de 116 m² leva a um comprimento entre 105 m e 125 m.
- D) ✗ Incorreta. Superestima em quase uma ordem de grandeza.
- E) ✗ Incorreta. Resulta de errar a conversão de energia para potência, esquecendo de dividir pelas 3 600 s.
🏁 Passo 6 — O que levar dessa questão
Em questão de dimensionamento, confira a ordem de grandeza antes de escolher. As alternativas costumam ir de metros a quilômetros justamente para punir erro de conversão.
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