Questão de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5bdd

1. Compreensão do Contexto Geral

O rendimento dos módulos fotovoltaicos de silício é sensível à temperatura de operação. Em condições laboratoriais padronizadas (STC — Standard Test Conditions), a potência nominal de pico é mensurada a $25{}^{\circ }\text{C}$. À medida que a temperatura do semicondutor se eleva durante a exposição solar, o aumento da agitação térmica amplia a taxa de recombinação dos pares elétron-lacuna, reduzindo a tensão de circuito aberto e, consequentemente, a potência elétrica gerada.

Na questão, esse comportamento é modelado por um coeficiente de temperatura de potência linear negativo: a potência nominal decresce à razão de $0,4\%$ para cada $1{}^{\circ }\text{C}$ de elevação de temperatura acima do valor de referência ($25{}^{\circ }\text{C}$). Logo, a menor potência de saída ocorrerá no ponto de temperatura máxima operacional ($65{}^{\circ }\text{C}$).

2. Justificativa da Alternativa Correta

Para determinar a menor potência real gerada, seguimos as etapas de cálculo:

1. Determinação da variação de temperatura ($\Delta T$):
   A temperatura de referência é $T_0=25{}^{\circ }\text{C}$ e a temperatura máxima de operação é $T_{\text{maˊx}}=65{}^{\circ }\text{C}$.
   $\Delta T=T_{\text{maˊx}}-T_0=65-25=40{}^{\circ }\text{C}$

2. Cálculo da perda percentual acumulada:
   Sendo a taxa de variação de $-0,4\%$ da potência nominal por grau Celsius, a redução percentual total ($p$) é:
   $p=40\times 0,4\%=16\%=0,16$

3. Cálculo da redução de potência em watt ($\Delta P$):
   Sobre a potência nominal de $P_{\text{nom}}=250\text{ W}$:
   $\Delta P=0,16\times 250=40\text{ W}$

4. Cálculo da menor potência real ($P_{\text{real}}$):
   $P_{\text{real}}=P_{\text{nom}}-\Delta P=250-40=210\text{ W}$

De modo equivalente e direto:
$P_{\text{real}}=250\times (1-0,16)=250\times 0,84=210\text{ W}$

Portanto, a menor potência real gerada pela placa é de $210\text{ W}$.

3. Análise dos Distratores (Alternativas Incorretas)

• $230\text{ W}$: Incorreta. Esse valor decorre de considerar uma perda percentual de apenas $8\%$ em vez de $16\%$, correspondendo a uma variação de apenas $20{}^{\circ }\text{C}$ ($250-20=230\text{ W}$), errando a diferença entre as temperaturas.
• $190\text{ W}$: Incorreta. Esse resultado surge se for calculada uma redução indevida de $60\text{ W}$ (perda de $24\%$ da potência nominal, proveniente de um erro no produto de $40\times 0,4\%$ ou subtração errônea).
• $150\text{ W}$: Incorreta. É um distrator clássico em que o candidato confunde a variação de $40{}^{\circ }\text{C}$ diretamente com uma perda de $40\%$, esquecendo de multiplicá-la pela taxa de $0,4\%$. Assim, deduz $40\%$ de $250\text{ W}$ ($100\text{ W}$ de perda), obtendo $250-100=150\text{ W}$.
• $100\text{ W}$: Incorreta. Resulta de calcular apenas a perda assumida incorretamente de $40\%$ ($0,40\times 250=100\text{ W}$) e confundi-la com o valor final gerado, omitindo a subtração da potência nominal.