(Originais Teachy 2023) - Questão Fácil de Energia Sustentável

Um grupo de alunos do ensino médio está desenvolvendo um projeto prático para a Feira de Ciências de sua escola, com foco em energias sustentáveis. Eles decidem apresentar um protótipo de aquecedor solar que pode ser facilmente construído com materiais acessíveis. Como parte da preparação para a apresentação, eles devem considerar a eficiência do aquecedor em diferentes cenários de uso. Considerando os princípios básicos da energia sustentável e a importância de maximizar a eficiência na conversão de energia solar em calor, qual fator deve ser priorizado na otimização do projeto apresentado, de modo a garantir que o aquecedor funcione de maneira mais eficiente possível, sem aumentar significativamente seu custo de produção?

A usina de energia das ondas no Porto de Rosent está localizada na costa oeste, onde as ondas do oceano são particularmente fortes e regulares. O engenheiro responsável está avaliando o potencial energético do local, que depende da altura das ondas, da frequência com que elas atingem a costa e da densidade da água do mar. Considerando o contexto da geração de energia oceânica, identifique quais aspectos são relevantes para o cálculo da energia disponível nessa usina de ondas a partir da altura das ondas, da periodicidade de chegada delas à costa e das propriedades físicas da água do mar.

A empresa Clean Energy Ltda. está avaliando a viabilidade econômica de substituir parte de sua frota de veículos por modelos elétricos. Atualmente, a frota da empresa é composta por 50 veículos movidos a diesel que consomem, em média, 10.000 litros de combustível por mês, a um custo unitário de R$ 4,50 o litro. A empresa está considerando a aquisição de veículos elétricos que custam R$ 100.000 cada um e têm uma autonomia de 300 km por carga. Os veículos elétricos não requerem gastos com combustível, mas precisam ser recarregados. A Clean Energy Ltda. planeja implementar um sistema de recarga que custará R$ 1.000 por ponto de recarga e que será instalado em sua sede. Considerando que cada veículo diesel percorre, em média, 10 km por litro e que o custo de eletricidade para recarregar os veículos elétricos é de R$ 0,30 por kWh, determine qual deve ser a proporção mínima de veículos elétricos na frota da empresa para que a substituição seja financeiramente vantajosa, considerando um horizonte de análise de 5 anos e uma taxa de desconto de 10% ao ano. Desconsidere quaisquer outros custos operacionais e de manutenção dos veículos.

A energia nuclear é utilizada em diversas tecnologias, incluindo a geração de eletricidade e aplicações médicas. No contexto da geração de eletricidade, a fissão nuclear é um processo que libera grandes quantidades de energia e é controlado em reatores nucleares para gerar vapor, que por sua vez aciona turbinas geradoras de eletricidade. Considerando o princípio da conservação de energia e o ciclo de conversão de energia em uma usina nuclear, analise o seguinte cenário: Em uma usina nuclear, a cada 1 kg de urânio-235 fissionado, cerca de 170 terajoules de energia são liberados. Se uma usina nuclear tem uma eficiência de 35% na conversão de energia térmica em energia elétrica, quantos megawatts-hora (MWh) de eletricidade poderiam ser produzidos a partir da fissão de 1 tonelada de urânio-235?