Problema de prueba

Este problema es una variante de B1-P02 — El panel solar del tejado — mismo prerrequisito y habilidad, con otro enunciado y otros números. Se usa para comprobar si esa ficha está realmente dominada, no para practicarla de nuevo.

FICHA EXAMEN02-7

El panel solar de la piscina

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TipoPrueba Dificultad Puntos5 pts Tiempo máx.12 min Origen preguntaRedactado Verificación soluciónVerificado por razonamiento independiente Completado con IA
Prerrequisitos
  • Calor específico Q=mcΔT
  • Potencia = energía/tiempo, y potencia = intensidad × área
  • Rendimiento como fracción de la energía incidente convertida en útil

Se coloca un panel solar calefactor junto a una piscina pequeña con el fin de calentar su agua. Un cierto día, la intensidad de la radiación solar que incide en perpendicular sobre la superficie del panel es de 700 W m⁻². Masa del agua en la piscina = 200 kg Temperatura inicial del agua = 15 °C · Temperatura final deseada = 35 °C Calor específico del agua = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹ Rendimiento global del sistema calefactor = 0,25

a Determine la energía necesaria para calentar toda el agua de la piscina desde 15 °C hasta 35 °C. [2]
b Determine el área mínima del panel solar calefactor necesaria para conseguirlo en 2,0 horas. [3]
Pistas progresivas
Refuerzo
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Apartado a) — Q = mcΔT = 200 kg × 4200 J kg⁻¹ K⁻¹ × 20 K = 1,68×10⁷ J.
Apartado b) — La potencia útil del panel es Pútil = rendimiento × I × A = 0,25 × 700 × A = 175·A (W). En t = 7200 s, la energía útil entregada es Eútil = 175·A × 7200 = 1,26×10⁶·A (J). Igualando a Q: 1,26×10⁶·A = 1,68×10⁷ → A ≈ 13,3 m².