A energia solar média por unidade de tempo por unidade de área que atinge a superfície atmosférica da Terra é aproximadamente 1367 J/sm2 . Parte dessa energia é refletida na atmosfera e parte é absorvida. Em média apenas 40% dessa energia de fato atinge a superfície da Terra. A figura mostra um coletor residencial usado para aquecer água. A energia solar é coletada por placas pintadas de preto. Embaixo das placas é instalada uma serpentina de tubos de cobre onde circula água. A água aquecida na serpentina tem densidade menor que a água fria e, portanto, sobe espontaneamente para o topo do reservatório. Com isso, as partes frias, mais densas, passam a ocupar a serpentina do coletor solar, de onde também sairão quando estiverem suficientemente quentes (menos densas). Normalmente o reservatório térmico (“boiler”) é um recipiente cilíndrico e termicamente isolado. Os fabricantes deste tipo de sistema de aquecimento garantem que a eficiência pode chegar a 60%.
Suponha que o “boiler” tenha a forma de uma caixa cúbica de 80 cm de aresta e que o isolamento térmico seja feito com uma camada de 5,0 cm de poliuretano com condutividade térmica de 0,025 W·m -1 ·K-1 em cada uma de suas faces. Se, ao final de um dia ensolarado, a água dentro do “boiler” está a 80°C e a temperatura externa é de 20°C, que quantidade de calor é, aproximadamente, perdida na primeira hora?