Proponha um protótipo de sistema térmico solar passivo para aquecimento de água em uma escola rural: considere…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Proponha um protótipo de sistema térmico solar passivo para aquecimento de água em uma escola rural: considere massa de água 200 L, ganho térmico desejado ?T = 30 K, recursos locais limitados e uso de sensores digitais para estimativas e monitoramento. Descreva o conceito, cálculos principais e escolhas sustentáveis.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
cálculo energético Q = m·c·?T =200·4186·30 ˜2,5116×10^7 J ˜6,98 kWh. Com irradiância típica G˜500 W/m² e eficiência ?˜40%, energia útil por m² em 4 h ˜500·0,4·4 =0,8 kWh/m²; área ˜6,98/0,8 ˜8,7 m². Opções de protótipo: coletores planos simples com chapa absorvente preta, vidro ou plástico transparente para redução de perdas, tanque bem isolado (espuma ou lã mineral local), tubulação curta em materiais disponíveis. Sensores: termistores/DS18B20 em entrada/saída e registro via microcontrolador para monitorar ?T e rendimento. Estratégias sustentáveis: usar materiais locais e reciclados, facilitar manutenção, priorizar eficiência térmica (isolamento) para reduzir área necessária, prever proteção contra superaquecimento e dimensionar para demanda escolar. Justifique escolhas por balanço energia/duração de insolação, custo local e facilidade de operação.
Explicação
A explicação aborda os cálculos necessários para determinar a energia requerida e a área de coleta, considerando a eficiência dos coletores solares. Além disso, propõe soluções práticas e sustentáveis, utilizando materiais locais e estratégias de monitoramento para garantir a eficiência do sistema. A escolha de sensores digitais e a ênfase na manutenção e operação facilitada demonstram uma abordagem consciente e adaptada às necessidades de uma escola rural.
Raio-X da questão
sistema térmico solar passivo
avaliacao
sistemas térmicos · energia solar
Revisar conceitos de aquecimento solar e eficiência energética.
Os alunos podem subestimar a importância dos recursos locais e não considerar a viabilidade do protótipo proposto.
educacao_ambiental
criatividade
cientifico
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