FACISB 2014 — questão 50 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto a água esquenta em 1 h com a energia útil do coletor.

Passo 1 — a potência útil. Intensidade é potência por área; multiplicando pela área e pelo rendimento:

$$P_{\text{útil}} = 0{,}60 \times 700 \times 2{,}0 = 840\ \text{W}$$

Passo 2 — a energia em uma hora. Uma hora tem 3600 s:

$$E = 840 \times 3600 = 3{,}024 \times 10^{6}\ \text{J}$$

Passo 3 — a variação de temperatura. Toda essa energia vira calor sensível da água, Q = mcΔθ:

$$\Delta\theta = \frac{3{,}024 \times 10^{6}}{200 \times 4{,}2 \times 10^{3}}$$

$$\Delta\theta = \frac{3{,}024 \times 10^{6}}{8{,}4 \times 10^{5}} = 3{,}6\ {}^{\circ}\text{C}$$

⚠️ A armadilha: esquecer o rendimento de 60%. Com os 1400 W inteiros, a conta dá 6,0 °C, que é a alternativa B. Só a energia útil chega à água.

A ideia em uma frase: potência útil = rendimento × intensidade × área; vezes o tempo dá a energia, que entra em Q = mcΔθ.

Resposta: alternativa D (3,6 °C).