Questão 101 do ENEM 2024 — Física
Dicas de instalação de aquecedor solar
Aquecedores solares são equipamentos utilizados para o aquecimento de água pelo calor do Sol. São compostos por coletores solares, nos quais ocorre o aquecimento da água, e por um reservatório térmico, em que é armazenada a água quente para ser utilizada posteriormente. A figura ilustra esquematicamente como funciona esse equipamento.
O processo pelo qual ocorre transferência de calor dos coletores solares para o reservatório térmico é a
Resolução comentada
A questão cobra os processos de transferência de calor em um fluido. A figura mostra um aquecedor solar: a radiação do Sol aquece os tubos do coletor, a água fria entra no coletor, se aquece e sobe pelo tubo de água quente até o reservatório, de onde a água fria desce de volta ao coletor.
Perceba o mecanismo na água: ao receber calor, ela se dilata e fica menos densa; a água quente, mais leve, sobe até o reservatório, e a água fria, mais densa, desce e ocupa o lugar. Essa circulação, causada pela diferença de densidade e pelo movimento do próprio fluido, que carrega energia térmica de um ponto a outro, é a convecção. É por isso que o reservatório fica acima do coletor, o que permite a circulação natural da água, sem bomba.
Os distratores citam processos reais, mas que não descrevem o trajeto do calor do coletor ao reservatório. A irradiação é o que ocorre do Sol até o coletor, pois não precisa de meio material, e muitos escolhem essa opção por ver a luz solar na figura. A condução ocorre por contato entre partículas, sem movimento de matéria, como no tubo metálico, e não explica o transporte da água quente. A difusão e a absorção não são processos de transferência de calor pelo fluido, e sim o espalhamento de partículas e a retenção de energia por um material, respectivamente.