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Enunciado

Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 38.1 - Ex. 10

Um satélite em órbita em torno da Terra utiliza um painel de células solares com uma área de 2,60   m 2 . Que é mantido perpendicular à direção dos raios solares. A intensidade da luz que incide no painel é 1,39 k W m 2 . (a) Qual é potência luminosa incidente no painel? (b) Quantos fótons por segundo são absorvidos pelo painel? Suponha que a radiação solar seja monocromática, e com um comprimento de onda de 550   n m ,   e que toda a radiação solar que incidente no painel seja absorvida. (c) Quando tempo é necessário para que um “mol de fótons” seja absorvido pelo painel?

Passo 1

  1. A potência que é incidente no painel depende da intensidade e da área pela fórmula:

    2. I = P A

    Logo a potência será:

    P = I A

    Portanto com uma intensidade de I = 1,39 k W / m 2 e área incidente de A = 2,60 m 2 , teremos uma potência de:

    P = 1,39 × 2,60 = 3,61   k W  

    Passo 2

  2. O número de fótons que chega a essa distância será proporcional a potência que chega até A .

    3. N = P E f ó t o n s   ,       E f ó t o n s = h c λ

    N = P h c λ = P λ h c = ( ( 3,61.10 3 W ) 550.10 - 9 ( 6,63.10 - 34 J s ) ( 3.10 8 m s ) = 1,00.10 22 f ó t o n s s      

    Passo 3

  3. Podemos medir a taxa com que os fótons chegam, que será:

R = N a t   l o g o   t = N a R = 6,02.10 23 1,00.10 22 = 60,2   s

Resposta

  1. 3,61   k W  
  2. 1,00.10 22 f ó t o n s s      
  3. 60,2   s
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