Projete e estime o desempenho de um forno solar passivo (protótipo) para aquecer alimentos até 60°C: descreva…

Questão

Projete e estime o desempenho de um forno solar passivo (protótipo) para aquecer alimentos até 60°C: descreva materiais, dimensões, trocas de calor relevantes e explique como usar ferramentas digitais (planilha, simulação, sensores) para prever temperaturas e otimizar eficiência.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: escolher isolamento (EPS/ lã mineral), vidro simples ou dupla para cobertura e caixa absorvedora escura; área ativa A˜0,5 m²; irradiância típica G˜800 W·m?²; estimar potência absorvida P = G·A·? (ex.: ?˜0,6 ? P=800·0,5·0,6=240 W). Calcular energia necessária para aquecer alimento m=2 kg de 20°C a 60°C: Q=m·c·?T=2·4180·40=334400 J. Tempo estimado t=Q/P˜334400/240˜1393 s ˜23 min. Avaliar perdas por condução, convecção e radiação e incluir coeficientes de transmissão térmica e resistência térmica do isolamento; usar planilha para varrer A e ?, simulação térmica (CFD simplificado) para distribuição de T e sensores (termopares, sensor de irradiância) para validação. Otimizar geometria e ângulo de inclinação para maximizar G·A no período de uso e balancear massa térmica e isolamento para estabilidade térmica.

Explicação

A resposta aborda de forma prática e técnica os componentes essenciais para o projeto de um forno solar passivo, incluindo materiais, dimensões e cálculos de desempenho térmico. Além disso, menciona a importância de considerar as perdas de calor e a utilização de ferramentas digitais para otimização e validação do sistema. A abordagem sistemática garante que todos os aspectos relevantes do aquecimento de alimentos sejam contemplados, promovendo eficiência e eficácia no design do protótipo.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Em uma situação hipotética de reforma de uma casa, considera-se reforçar o isolamento de uma parede para reduzir a…
• Em uma panela com tampa, 500 g de água recebem 10 500 J de calor de uma chama. Durante o aquecimento, a água realiza 1…
• Ao largar uma bola da mão, ela passa a cair em direção ao chão. Durante a queda, sua velocidade aumenta. — Qual força é…
• — Se o aparelho tira calor de dentro, por que a parte de tras fica quente? — perguntou um cliente ao ver um novo freezer…
• Em levantamento recente sobre o efeito ilha de calor em grandes cidades brasileiras, pesquisadores mensuraram a…
• Por que carros de corrida mantêm-se grudados ao solo em alta velocidade? Estudo em túnel de vento mostra que um…

Todas as questões de Calor Sensível, Latente e Trocas de Calor