Uma das formas de se obter energia
elétrica é usar uma lente convergente
circular para concentrar os raios de sol emum único ponto, aquecendo um dispositivo localizado nesse ponto a uma temperatura elevada.Com a transformação da energia luminosa em energia térmica, pode ser criado vapor-d'água que moverá uma turbina e gerará energia elétrica. Para projetar um sistema de geração de energia
elétrica, a fim de alimentar um chuveiro
elétrico de 2 700 W de potência, sabe-se
que, neste local, a energia recebida do Sol é 1 500 W/m? . Esse sistema apresenta taxa de eficiência de conversão em energia elétrica de 20% da energia solar incidente. Qual deve ser, em metros quadrados, a área da lente para que esse sistema satisfaça aos requisitos do projeto?

Question

Accepted Answer

Para resolver o problema, precisamos calcular a área da lente que seja capaz de captar energia solar suficiente para alimentar um chuveiro elétrico de 2700 W, considerando a eficiência de conversão do sistema.

1. **Potência elétrica necessária (P)**: 2700 W
2. **Potência solar incidente por metro quadrado (E_solar)**: 1500 W/m²
3. **Eficiência de conversão (η)**: 20% ou 0,20

Primeiro, vamos determinar a potência solar total necessária antes de considerar a eficiência:

$$ \text{Potência solar necessária} = \frac{\text{Potência elétrica}}{\text{Eficiência}} $$

Substituindo os valores:

$$ \text{Potência solar necessária} = \frac{2700 \text{ W}}{0,20} = 13500 \text{ W} $$

Agora, vamos calcular a área da lente necessária para captar essa potência solar:

$$ \text{Área da lente} = \frac{\text{Potência solar necessária}}{\text{Potência solar incidente por metro quadrado}} $$

Substituindo os valores:

$$ \text{Área da lente} = \frac{13500 \text{ W}}{1500 \text{ W/m}^2} = 9 \text{ m}^2 $$

Portanto, a área da lente deve ser **9 metros quadrados** para atender aos requisitos do projeto.

Uma das formas de se obter energia elétrica é usar uma lente...

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