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Roteiro de Replicação – Forno Solar (turma:2102)

25/10/2012 in 2012, 2102, Atividade-Alunos, Experimentos, Física, Projetos

Colégio Pedro II – Unidade Escolar/Campus Centro
Prof: Sérgio Lima – Física
Projeto de Forno Solar

Integrantes do Grupo:

Angelo Neto – Nº 4

Lucas Figueiredo – Nº18

Matheus Tavares – Nº24

Rafael Evangelista  - Nº28

1. Forno Solar

1.1 Materiais necessários
1.2 Modo de Construção
1.3 Física no aquecimento da substancia
1.4 Gráfico
2. Considerações finais
2.1 Vídeo Aula

1. Forno Solar:
Maneira ecológica e eficiente de aquecer uma substancia através dos Raios Infra vermelhos. Esse projeto não necessita de nenhum tipo de combustível; depende apenas de boa insolação, ou seja seu custo é baixo, usando materiais que são encontrados facilmente em seu dia-a-dia.

1.1 Materiais necessários (fonte: http://solarcooking.org/portugues/minimum-pt.htm)
- Duas caixas de papelão (uma maior e outra menor).  Qualquer tamanho funcionará, porém sugerimos que use como caixa menor algo entre 30 e 40cm (tanto de largura quanto de comprimento). Já a caixa maior precisa ter no mínimo de diferença de largura 2.5cm, pra que haja um espaço entre as duas caixas
- Um pedaço/folha de papelão para fazer a tampa do forno (deverá ter aproximadamente um cm a mais que a caixa menor)
- Folhas de Jornal Amaçada para fazer o isolamento térmico entre as caixas
- Uma superfície translucida (transparente). Aconselhamos usar o vidro, pois na medição é mais pratico para remover e colocar de volta no lugar, mas se quiser pode usar plastico filme (aquele de cozinha)
- Um rolo de papel alumínio
- Tinta Preta (não toxica e não inflamável, quantidade variável
- Cola e pincel
- Substância a ser aquecida e Recipiente de preferencia panela

1.2 Modo de Construção

- Coloque a caixa de dentro em cima e trace uma linha em volta da caixa por cima da caixa de fora. Corte junto a linha.
- Profundidade: sendo no mínimo 2,5cm maior que a maior panela e 2,5cm menor que a caixa de fora.
- Cole o papel alumínio dentro das caixas
- Pinte a caixa menor em sua parte externa
- Pinte externamente e internamente a caixa maior
- Espere Secar as duas caixas
- Encha a caixa maior de jornal amassado/qualquer outro isolante térmico (Ex: Isopor), de modo que tanto o fundo quanto os lados da caixa maior precisam ser preenchidos.
- Encaixe a caixa menor dentro da caixa maior
- Corte a folha de papelão com no mínimo o comprimento da caixa menor
- Pinte o verso da tampa
- Cole Alumínio na superfície que estará de frente para o vidro/plástico
- Faça dobradiças de papelão e para apoiar a tampe use um arame dobrado ou durex
- Cubra a caixa com o plastico somente se seu trabalho já estiver no colégio não se preocupe com isso em casa, para facilitar transporte, mas ainda aconselhamos usar o vidro por ser mais prático

      
1.3 Física no Aquecimento da Substancia
O forno recebe os raios Infra vermelhos diretamente e indiretamente para seu interior. Diretamente são os raios que penetram através dos vidros para o interior do forno, e indiretamente serão os raios que irão bater na tampa revestida de alumínio/espelho e serão refletidos para o interior do forno, onde o calor será mantido pela presença do vidro/plástico. A tampa deverá ser ajustada a um angulo maior que 90º, sempre procurando direcionar os raios solares para o interior do forno. O calor é conservado através do espaço onde o isolante térmico foi colocado (entre uma caixa e outra), fazendo que o aquecedor tenha um aquecimento constante. Logo sua eficiência é tão boa por ter duas formas de aquecer a substancia: por irradiação e por convecção.

     

1.4 Gráfico

 
2. Considerações finais:
Achamos o Trabalho bem fácil  pois o custo e mínimo e são matérias fáceis de encontrar (usamos no dia-a-dia). A construção também não é nada do outro mundo. Comparando com o Trabalho da 1ª certificação:  Mais chance de dar certo, mais fácil de montar, logo a nota será melhor, mesmo sabendo que o conhecimento que importa.

2.1 Vídeo Aula:

Tutorial de como montar o seu forno solar

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Forno Solar

25/10/2012 in 2102, Atividade-Alunos, CP2, Projetos, Projetos-Aprendizagem, Relatório

Colégio Pedro II – Unidade Centro

  • Bernardo Prata- 06
  • Antonio Miranda- 05
  • Leonardo Travassos- 17
  • Otavio Andrade- 27

Turma:2102

Série: 1° ano

Professor – Sérgio Lima

 

 

Materiais:

-Três caixas de papelão (de tamanhos diferentes)

-Papel alumínio

-Tinta preta

-Tinta acrílica branca

-Papel plástico (filme)

-Tesoura/estilete

-Fita adesiva (durex)

-Cola branca (Polar)

-Fio de cobre (apoio á tampa)

 

Montagem

A primeira é mais difícil das partes foi achar duas caixas de papelão que se encaixassem uma na outra com o espaço mínimo de dois centímetros e meio. Após algumas horas procurando as caixas veio à parte fácil, a montagem. Cortamos as abas das caixas para ficarem “cubos” apenas com a parte de cima aberta, depois de acertar as pontas para ficar alinhadas em relação à altura, começamos a cobrir a parte de dentro da caixa interna com papel alumínio utilizando cola branca e uma paciência descomunal. Enquanto secava, pusemos jornal amassado entre a caixa exterior e ao terminar de secar a colagem do papel alumínio, pintamos a parte exterior com tinta acrílica e depois repintamos com tinta preta, para ficar mais bem acabado, fundo da caixa de dentro também foi pintado com tinta preta para absorver calor e deixamos secar novamente

.A tampa foi feita de uma parte recortada de outra caixa muito maior que as outras duas, amassamos um pouco na ponta para dobrar sem problemas e colamos papel alumínio para servir de refletor dos raios solar, os raios batem na tampa refletem em direção ao forno dependendo da ângulo da tampa em relação aos mesmos, prendemos a tampa junto do forno com com fita adesiva.

O forno pronto

O primeiro teste foi realizado algumas horas após a finalização do forno, o dia ainda estava bem ensolarado, não tínhamos um termômetro que media temperaturas suficientes para a medição de temperatura após duas horas de exposição ao sol, mas foi suficiente para medir a temperatura inicial da água, que estava a 25°C. Depois da exposição da água, dentro do forno a temperatura atingiu mais de 42°C (42C° era a temperatura máxima do termômetro). Com esse teste, já sabíamos que o forno funcionava.

O segundo teste foi realizado no colégio Pedro II, a água inicial estava á 28°C e após um período de exposição de aproximadamente 2h e 30min o forno aqueceu 23°C, conforme o gráfico presente

Tendo esses dados podemos afirmar o seguinte:

A água dentro do forno aqueceu em uma taxa de aproximadamente 0,15°C a cada minuto pelo cálculo: 23(°C) / 150(min) = 0,15(°C/min).

Então, lei da função  (temperatura em função do tempo) se descreve:

F(t)= 0,15.t + 28

Em que F(t) é a temperatura final em função do tempo

O forno funciona da seguinte maneira:

A água, por si só, já esquentaria ao ficar exposta ao sol, mas o forno permite um mais rápido ganho de calor, pela água. Os raios solares incidem no refletor a vão em direção ao forno, quando os raios solares refletidos ‘batem’ no fundo preto, aquecem o fundo e o papel plástico cria um efeito estufa, mantendo a temperatura do forno maior do que a do lado de fora, o espaço entre as caixas servem para isolar o calor dentro do forno, uma vez que além do papelão ser bom isolante térmico, o ar que fica entre as caixas isola melhor ainda, já que o ar é um ruim condutor térmico. A tampa tem que ficar em um ângulo pouco maior que 90° em relação á caixa dependendo da posição do sol, porque oferece maior ângulo para o raios refletirem e irem em direção ao forno.

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/deed.pt_BR”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nd/3.0/88×31.png” /></a><br /><span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” property=”dct:title”>Forno Solar cpII</span> está licenciado sob uma <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/deed.pt_BR”>licença Creative Commons Atribuição-SemDerivados 3.0 Não Adaptada</a>.

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by Matheus Pereira

Projeto de Aprendizagem 2ª Certificação – Forno Solar

25/10/2012 in 2012, 2102, Atividade, Atividade-Alunos, CP2, Experimentos, Física, Projetos, Projetos-Aprendizagem, Relatório

Colégio Pedro II- Campus Centro
Alunos: Gabriel Mendonça dos Santos Lima n°: 13           turma : 2102

Matheus Pereira nº : 23

O forno solar funciona de modo que  os raios infravermelhos que vêm junto com a luz solar seja retida pela tampa de papel filme ou vidro. Esses raios são refletidos pelas paredes de papel alumínio que percorrem todo o forno e aquecem o liquido ou o solido que há dentro dele. Mas para que serve o isolamento térmico? E a aba refletora? E o fundo preto? Bem, o isolamento térmico serve para que não haja perda do calor que há no forno. A aba refletora serve para refletir os raios solares, pois, como o sol está sempre se movimentando pode haver períodos do dia em que cheguem pouca radiação solar. Logo essas abas servem para potencializar a eficiência do forno. O fundo preto serve para absorver os raios solares que aumentam a temperatura deste e assim, por condução, aqueça o liquido ou solido. Os conceitos de física abordados são : formas de propagação do calor, condutibilidade térmica e reflexão.

Construção do forno
A construção do forno não é difícil, mas demora em torno de uma a duas horas. Os materiais são de fácil aquisição alem de serem baratos.
Materiais: duas caixas de papelão ( qualquer tamanho desde que uma seja maior que a outra)
Tinta preta
Pincel
Cola branca
Fita Durex
Tesoura ou canivete ou faca ( cuidado ao manusear)
Um rolo de papel alumínio
Papel filme
Obs: eu não botei quantidades especificas para alguns materiais porque estes dependem do tamanho das caixas.

1° passo
Cole com fita durex todas as junções das caixas maior e menor de modo a vedá-las.

2° passo
Faça cortes nas tampas da caixa maior com as dimensões da caixa menor. Esses cortes devem ser feitos um pouco rentes para o isolamento térmico funcionar. Se houver buracos, preencha depois com jornal para tampá-los. Na caixa menor preserve as abas pois essas serão usadas  no processo de montagem do forno mais a frente.
3° passo
Cole papel alumínio no interior das caixas. Na caixa de dentro cole papel alumínio na parte de fora, também.
4° passo
Para montar o forno deve se colocar uma caixa na outra. Se tudo foi seguido corretamente, as abas da caixa menor deverão ser coladas no resto da tampa da caixa maior para fixar a tampa menor. Depois disso veja se há buracos entre uma caixa e outra e se tiver siga o 1°pass. Deve se deixar uma das abas não colada preferencialmente para a confecção da aba refletora.
5° passo
Corte um pedaço de papelão do tamanho do fundo da caixa menor e pinte-o de preto. Este deverá ficar na caixa menor na hora de testar o forno.
6° passo
Agora deve se fazer a aba refletora que aumentará a eficiência do trabalho. Recorte um pedaço de papelão do tamanho da tampa da caixa maior e cole papel alumínio nela. Para uni-la ao forno cole a mesma na aba que não foi colada (conforme o 3° passo). Para a sustentação da aba em sua posição ideal pode se usar arame, palitos de churrasco, lixa de unha.
7° passo
A ultima parte consiste em colocar o papel filme ou vidro como tampa da caixa menor. Se for vidro basta colocar em cima da caixa. Se for papel filme, recorte um pedaço do tamanho ou maior que o da caixa menor e cole com fita durex.

Esse é um modelo de como montar o forno solar e, como modelo, está aberto a modificações que podem e devem ser feitas, pois há sempre o que melhorar.

Esse é um gráfico mostrando a funcionalidade do forno, mas apenas essa informação não é o suficiente para saber se o forno realmente funcionou. Mas a água, obviamente aqueceria menos ou ate diminuiria de temperatura se num copo d’água ao ar livre, pois, não possui os mesmos aparatos que o do forno.
Nesse gráfico a água aqueceu aproximadamente 0.78 °c por minuto.

 

Licença do trabalho : <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/deed.pt_BR”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nd/3.0/br/88×31.png” /></a><br />Este obra foi licenciado sob uma Licença <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/deed.pt_BR”>Creative Commons Atribuição-SemDerivados 3.0 Brasil</a>.

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by gstvcmps

Forno solar perfeito (só que não)

25/10/2012 in 2102, Atividade-Alunos, Experimentos, Projetos, Projetos-Aprendizagem

Colégio Pedro II – Campus Centro Física – Sérgio Lima

Alunos:

Filipe Tomé – 11

Gabriel Nunes – 14

Gustavo Campos – 15

Roberto Leo – 31

Turma: 2102 – 1º Ano

Forno solar:

Materiais necessários:

2 Caixas de papelão de dimensões diferentes (com pelo menos 2 cm diferença de comprimento e largura);

1 Folha de papelão;

Régua;

Estilete/Tesoura/Instrumentos de corte;

Papel laminado/Papel alumínio;

Papel filme;

Tinta preta;

Pincel;

Arame;

Lápis/Caneta;

Jornal velho;

Bandeja de alumínio (Preta ou pintada de preto) que caiba com folga na caixa menor;

2 Pedaços pequenos de madeira para apoiar a bandeja de alumínio;

Durex/Fita crepe;

Cola;

Recipiente metálico de cor preta.

Processo de montagem:

- Caixa menor:

1º – Retirar qualquer tipo de aba que a caixa possa ter;

2º – Colar papel laminado dentro da caixa até a metade de seu exterior.

- Caixa maior:

1º – Retirar qualquer tipo de aba que a caixa possa ter;

2º – Pintar o lado de fora da caixa de preto;

3º – Colar papel laminado dentro da caixa.

- Tampa:

1º – Cortar a folha de papelão um pouco maior (cerca de 5 centímetros no comprimento e largura) que a caixa maior;

2º – Cortar pequenos quadrados (5×5 cm) nos 4 cantos da folha de papelão;

3º – Dobrar os quatro cantos para fazer uma espécie de aba (pode-se usar uma régua para facilitar);

4º – Fazer uma marcação do tamanho da caixa menor;

5º – Cortar três lados de acordo com a marcação feita, sendo que são dois lados de comprimento e um de

largura;

6º – Dobrar essa “aba gigante e central” para o lado contrário das abas feitas no 3º item da montagem da tampa;

7º – Pintar toda a parte de cima de preto;

8º – Colar papel laminado na parte de baixo da aba do 6º item da montagem da tampa;

9º – Colocar papel filme o mais esticado possível, embaixo da tampa, cobrindo todo o interior (parte que ficará virada para baixo).

10º – Colar os cantos da tampa com fita crepe;

11º – Colocar o arame de modo que esteja a apoiar a parte forrada com papel laminado, impedindo-a de fechar.

Pedacinhos de madeira:

1º – Embrulhar com papel laminado.

- Montando o forno:

1º – Forre a caixa maior com folhas de jornal;

2º – Coloque a caixa menor dentro da caixa maior;

3º – Coloque os pedacinhos de madeira dentro da caixa menor;

4º – Apoie a bandeja preta em cima dos pedacinhos de madeira, de modo que ela não encoste em nenhuma parte da caixa menor;

5 º – Coloque água ou o que for cozinhar dentro do recipiente;

5º – Coloque o recipiente em cima da bandeja;

6º – Coloque a tampa;

7º (Opcional) – Reze para dar certo.

A física envolvida:

- Explicando os “para que”:

A caixa menor tem que estar forrada de papel laminado para que os raios solares reflitam dentro do forno e gere calor.

A caixa maior tem que estar forrada com jornal para criar um isolamento térmico para que o forno não perca calor.

A caixa maior tem que estar forrada com papel laminado para impedir a troca de calor do forno com o meio externo via irradiação.

 A bandeja tem que ser preta para que ela absorva mais calor e troque calor com o recipiente aquecendo o conteúdo do mesmo mais rapidamente.

A bandeja não pode encostar na caixa menor para que ela não troque calor com a caixa, fazendo com que esse calor se perca.

A tampa tem que ter o papel filme para que os raios solares entrem, mas não saiam, criando assim, um “mini efeito-estufa”.

A tampa tem que ter o papel laminado para redirecionar os raios solares para dentro do forno.

- Como acontece:

Os raios solares que entram no forno geram calor dentro dele e, por meio de irradiação e condução, aquece o conteúdo dentro do recipiente. Os raios aquecem também o próprio recipiente fazendo com que o mesmo aqueça o conteúdo por condução. E por último, o calor que é absorvido pela bandeja troca calor com o recipiente por meio da condução.

Comparando:

Nós fizemos dois modelos de forno solar e vamos citar as principais diferenças entre eles:

O primeiro modelo (esquerda) era menor que o segundo (direita), não possuía bandeja e nem madeira, o papel filme não estava esticado, a caixa de dentro não estava com papel alumínio até a metade e a caixa maior não estava forrada com papel laminado.

O resultado foi que o segundo modelo funcionou e esquentou cerca de 12 graus Celsius a mais que o primeiro modelo na mesma variação de tempo, conforme o gráfico abaixo, em que a linha preta corresponde ao segundo modelo e a linha vermelha corresponde ao primeiro:

Licença do trabalho:

Licença Creative Commons
Forno solar perfeito (só que não) de Gustavo Campos, Gabriel Nunes, Filipe Tomé e Roberto Leo é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição 3.0 Não Adaptada.

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