A Estação Espacial Internacional (EEl; em inglês, International Space Station - ISS) move-se em torno da Terra, numa órbita aproximadamente circular.
Admita que a região em que a EEl se move pode ser considerada como vácuo.
As paredes da EEl são revestidas por uma superfície refletora e são constituídas por materiais de baixa condutividade térmica.
A estação dispõe ainda de um sistema de controlo de temperatura que permite regular a transferência de energia para o espaço.
Questão:
O período orbital da EEl é 1,5 horas.
Admita que, numa dada zona da EEl:
- para manter a temperatura do ar, é necessário que a potência transferida para o espaço seja, em média, $30 \mathrm{~kW}$ por cada órbita;
- a massa de ar nessa zona é $1,1 \times 10^{3} \mathrm{~kg}$, e a capacidade térmica mássica do ar é $7,2 \times 10^{2} \mathrm{~J} \mathrm{~kg}^{-1}{ }^{\circ} \mathrm{C}^{-1}$.
Devido a uma avaria, verificou-se que a temperatura do ar naquela zona aumentou $17^{\circ} \mathrm{C}$, no intervalo de tempo que a EEI leva a descrever uma órbita.
Calcule a percentagem da energia absorvida pelo ar existente naquela zona da EEI, em relação à energia que deveria ter sido transferida para o espaço.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
1) Cálculo da energia absorvida pelo ar existente na zona considerada da EEI, naquele intervalo de tempo.
$$E_{\text {absorvida }}=m c \Delta T \quad E_{\text {absorvida }}=1,1 \times 10^{3} \times 7,2 \times 10^{2} \times 17=1,35 \times 10^{7} \mathrm{~J}$$
2) Cálculo da percentagem da energia absorvida pelo ar existente na zona considerada da EEI, em relação à energia que deveria ter sido transferida para o espaço.
Para o espaço, deveria ser transferido
$$\begin{aligned}& E_{\text {transferida }}=P \Delta t \quad E=30 \times 1,5=45 \mathrm{~kW} \mathrm{~h} \quad 1 \mathrm{~kW} \mathrm{~h}=1 \times 10^{3} \mathrm{~W} \times(60 \times 60) \mathrm{s}=3,6 \times 10^{6} \mathrm{~J} \\& E_{\text {transferida }}=45 \times 3,6 \times 10^{6}=1,62 \times 10^{8} \mathrm{~J}\end{aligned}$$
Assim, a percentagem da energia absorvida pelo ar existente na zona considerada da EEI, em relação à energia que deveria ter sido transferida para o espaço é de $\frac{1,35 \times 10^{7} \mathrm{~J}}{1,62 \times 10^{8} \mathrm{~J}} \times 100 \%=8,3 \%$
Fonte: Lucas Campos