Exercício 2.2 · Exame Nacional Física e Química A Época especial 2022

2. Num certo local, foi construído um sistema de aquecimento de água de baixo custo, que funciona como a seguir se descreve.

O sistema é constituído por um coletor solar e por um reservatório, encontrando-se este numa posição mais elevada em relação àquele.

A água, que circula no coletor solar dentro de tubos, é aquecida pelo Sol e sobe, por convecção, ao reservatório. A água mais fria do reservatório desce para o coletor. A repetição cíclica deste processo possibilita o aquecimento da água do reservatório.

2.2. O coletor solar foi construído com uma área de $2{,}5\text{ m}^2$, e o sistema coletor solar + reservatório foi cheio com $100\text{ L}$ de água. Após $7{,}0\text{ h}$ de exposição solar, a temperatura da água subiu de $23\text{ }^\circ\text{C}$ para $41\text{ }^\circ\text{C}$.

Admita que a irradiância solar média, no nível em que o coletor se encontra, é $600\text{ W}\text{ m}^{-2}$ e que $\rho_{\text{água}} = 1{,}00\text{ kg}\text{ dm}^{-3}$.

Considere desprezável o aquecimento do reservatório por exposição solar direta e a reflexão no coletor solar.

Calcule a energia dissipada neste processo de aquecimento.

Apresente todos os cálculos efetuados.