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Dissertativa 3 - 2ª Fase - 2º Dia - Fuvest 2026
Gabarito
Proposto por Robert Stirling em 1816, o motor de Stirling, aplicado em conjunto com coletores solares de disco parabólico, tem sido utilizado na geração de energia elétrica a partir da energia solar. Dessa forma, ele oferece não apenas uma solução eficiente e sustentável à demanda energética, mas também reduzindo perdas na transmissão e impactos ambientais em relação a grandes usinas convencionais. O funcionamento desse motor compreende quatro etapas: aquecimento isovolumétrico, expansão isotérmica, resfriamento isovolumétrico e compressão isotérmica de um gás (assumido como ideal), conforme a figura a seguir.
Considerando os processos termodinâmicos mostrados na figura (A-B, B-C, C-D, D-A), responda:
a) Qual dos processos descreve a compressão isotérmica do ciclo de Stirling? Justifique a sua resposta.
b) Em qual(is) dos processos, o sistema recebeu calor da fonte quente? Justifique a sua resposta.
c) Coletores solares parabólicos apresentam taxa de conversão de energia solar em energia elétrica de, aproximadamente, 30%, com geração de potência elétrica em torno de 15 kW. Nessas condições, estime o valor da energia solar média (em joules) transferida ao coletor durante 1 hora.
Resolução:
a) A compressão isotérmica acontece no processo D-A pois o volume diminui (compressão) e a curva é uma isoterma.
b) De acordo com a primeira lei da termodinâmica, o sistema recebeu calor durante as etapas A-B (aumento de energia interna com trabalho nulo) e B-C (sem variação de energia interna e trabalho positivo).
c) Sendo a taxa de conversão 30% e a potência convertida igual a 15kW, a potência total será 15 / 0,3 = 50 kW. Assim, a energia solar média usada pelo sistema em 1 hora (3600s) é de
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