O número de fótons que chegam à superfície da Terra por unidade de superfície e de tempo pode-se estimar relacionando a irradiância em
e a energia media de um fóton ( 1 eV ). Determinar o número aproximado de fótons que atingem uma célula fotovoltaica de
cada segundo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema pede para a gente calcular quantos fótons atingem uma célula fotovoltaica de
a cada segundo. Para isso, vamos usar conceitos de irradiância, que é a potência recebida por unidade de área, e a energia média de um fóton. Precisaremos também converter unidades de energia de elétron-volts (eV) para Joules (J) e relacionar potência com energia para encontrar o número de fótons.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área da célula fotovoltaica. Como as dimensões são
, precisamos converter para metros:
Então, a área (
) é:
Passo 3
Agora, vamos calcular a potência total (
) que incide sobre a célula fotovoltaica. Sabemos que a irradiância (
) é de
, ou seja,
. A potência é dada por:
Substituindo os valores:
Passo 4
Para encontrar o número de fótons (
) que chegam à célula por segundo, precisamos saber a energia de cada fóton. A energia média de um fóton (
) é de
. Primeiro, vamos converter essa energia para Joules, já que a potência está em Watts (Joules por segundo). Sabemos que:
Então,
Agora, o número de fótons é a potência dividida pela energia de cada fóton:
Substituindo os valores:
Resposta
O número aproximado de fótons que atingem a célula fotovoltaica a cada segundo é de
fótons por segundo.