Rede Social do Aprendendo Física

Colégio Pedro II – Unidade Centro

Professor:  Sérgio Lima

Disciplina: Física –   termologia  / calorimetria

Alunos:  Aline Nascimento  N°: 02   -  Turma: 2102  -  1° Ano

Ana Carolina Martins  N°: 03

Carolina Bonfim   N°: 08

Gustavo  Campos Silva  N°: 15

Sthefanie Fernandez   N°: 32

• -MATEIRAIS:
• Durepoxi normal (secagem lenta).
• Cola de silicone
• Vidro transparente com espessura de 2mm e com dimensões compatíveis com as da forma
• Duas mangueiras plásticas e finas de 70cm  (¼)
• Forma de alumínio (assadeira)
• Lata de alumínio
• Tinta preto – fosca
• Furadeira
• Álcool

                                        INTRODUÇÃO

Para fazermos o projeto do aquecedor solar é necessário ter muita cautela e atenção aos pequenos detalhes. Primeiramente, ao comprarmos a bandeja devemos nos certificar de que as bordas sejam todas no mesmo nível para que, ao colarmos o vidro, este fique bem colado à bandeja e com isso não vaze água do material vedado.  Também precisamos nos preocupar ao fazermos os furos no coletor e no reservatório. Eles precisam de atenção especial porque devem ser do mesmo tamanho que os tubos (1/4) para que não tenhamos problemas futuros com a vedação dos mesmos. Ao colocarmos a água, que deve estar em temperatura ambiente, devemos despeja-la devagar, de forma que não entre bolhas de ar na mangueira que interromperiam o fluxo da água. Ainda com relação ao despejamento da água, devemos ter cuidado com a quantidade para que não coloquemos mais que o necessário, pois ao colocarmos em excesso, o sistema ficaria com muita pressão e, como consequência, o vidro racharia. Para medir a variação de temperatura surtida no sistema, utilize um termômetro de mercúrio.  Insira-o na abertura do reservatório e faça as medições no início (água à temperatura ambiente) e fim (água aquecida) da experimentação. Com os dados colhidos ( massa da água, tempo gasto para o aquecimento, variação de temperatura, calor específico da água e área do coletor), descubra a taxa de irradiação sofrida pelo seu aquecedor . Em todo esse processo, pode-se ver na prática os conceitos de Irradiação ( raios solares incidindo no coletor e aquecendo a água), convecção (fluxo de calor pela água e esta aquecida sobe pela mangueira) e condução ( no espaço entre a mangueira e o coletor, a água condensa e volta a seu ciclo).

 

Passo a passo:

1º- Depois de comprados, reúna todos os materiais no local escolhido para montagem do aquecedor;
2º- Limpe a forma com álcool para remover as impurezas e promover maior aderência da tinta preto-fosca;
3º- Faça furos nas partes frontais da bandeja que tenham as mesmas dimensões das mangueiras (1/4), faça o mesmo com a lata de alumínio, que será seu futuro reservatório;
4º- Instale as mangueiras nos respectivos furos e para a sua selagem utilize Durepoxi dentro e fora deles. Espere secar;
5º- Para a colagem do vidro, utilize Durepoxi e silicone;

 

 

Após as etapas de montagem do aquecedor, acrescente água ao sistema e coloque-o ao Sol por uma determinada quantidade de tempo para calcular a taxa de irradiação resultante da incidência dos raios ultravioleta no coletor.

 

 

<– Cálculos da taxa de irradiação –>

Área: 21 cm x 30 cm
Massa: 1L

Calor específico : 1,0 cal/g°c

Tempo : 2 h -> 7200seg

Temperatura inicial : 25°c

Temperatura final : 32 °c

Taxa de irradiação : cal.m².s

^{I= Q / ∆ t x A = m x c x (Ɵf – Ɵi ) / 7200 x 0,063
I= 1000g x 1 x 7 /453,6
I=7000g /453,6}
I= 15,4 cal.m².s

I= 1,54 cal.m².s^-1

Itens facultativos

1)      Gasto de um chuveiro elétrico:

Um Chuveiro com potência de 3500W usado por 15 minutos por uma pessoa equivale a um consumo de 130 litros num mês, que equivale a um consumo de R$ 12,60.
Se numa família de 4 pessoas cada uma delas toma 2 banhos por dia, num mês teríamos um consumo aproximado em litros 31200L, que equivale a um consumo de R$ 100,80

15min —– 130L
130L x 2 x 4 x 30 —– 31200L

2)      Como foi resolvido no exercício anterior, em um mês é gasto R$ 100,80 de energia elétrica com o chuveiro, logo, se não houver mais gastos com o mesmo, essa será a quantidade de dinheiro economizada.

Aquecedor de Água Solar- Roteiro de Sthefanie F. ,Carolina R. ,Ana Carolina M. , Aline N. , Gustavo C. é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial 3.0 Brasil.
Baseado no trabalho em www.copel.com.
Perssões além do escopo dessa licença podem estar disponível em http://aprendendofisica.net/rede/.

Colégio Pedro II Unidade Escolar Centro

Aquecedor Solar – 2012

Grupo:
Alessandra Lima Mansur nº1
Guilherme Pereira nº
Maiyarah Marques nº21
Maria Julia Amorim dos Santos n°23

Construindo um aquecedor solar …

Material :

-Uma bandeja retangular, não muito grande e nem muito pequena (alumínio)
-Vidro com dimensões iguais a da bandeja e com espessura maior de 2mm, mas também não muito grosso
-Tinta preta fosca
-70cm de mangueira transparente e fina (cortar em dois pedaços iguais)
-4 pedaços de 3cm cada de antena de TV, mas a antena é tipo espinha de peixe, não é dessas normais que fica em cima da tv mesmo, são aquelas que ficam em cima de casas
-Durepoxi normal, secagem lenta
-Uma lata de leite em pó vazia
-Jornal (meia folha)
-Cola de silicone, mas pode ser opcional

Obs: Para o nosso grupo a parte mais complicada foi obter os materiais, porque alguns dependem dos outros, como por exemplo o vidro e a mangueira, então tem que ter atenção ao comprar.
Obs 2 : Para caso você queira fazer os furos no fundo da bandeja a dica é ter um suporte para apoiar a bandeja.

Passo 1 :

Fazer dois furos na bandeja e na lata , pode ser com uma furadeira (que é muito melhor, MUITO mesmo) ou então com um prego,

Passo 2 :

Colar os tubinhos de antena com cola de silicone e depois durepoxi, isso vai demorar um pouquinho até secar …

Passo 3 :

Pintar a bandeja com a tinta preta, 2mãos, passar álcool antes na bandeja

Passo 4 :

Colar o vidro com durepoxi, tomar cuidado para não deixar nenhum lugar com pouco durepoxi para não vazar.
Obs: a partir de agora não temos mais fotos

Passo 5 :

Cobrir a lata com jornal, porque ele serve de isolante térmico

Passo 6 :

Encaixar a mangueira na bandeja e na lata, o nosso grupo também preferiu colar com durepoxi para não soltar de forma alguma.

Finalização :

Para poder funcionar direito deve-se por a água de forma que encha a bandeja e não sobre ar dentro dela e nem nas mangueiras, o reservatório de água (lata) deve ficar um pouco elevada, pode botar uma outra lata em baixo que já esta bom.

Taxa de irradiação :

Área da bandeja : 0,23m x 0,33m = 0,0759m²
Tempo : 30min (1800s)
Temperatura Inicial = 24,5°c
Temperatura Final = 30°c
Massa = 300gramas
Calorias = 300.1.5,5 = 1650cal
Taxa de irradiação = 1650 / 0,0759.1800 = 12,07

Fotos:

Colégio Pedro II – U.E. Centro

Turma:2104 – 1ª série

Alunos:

Carolina Alves – Nº 03

Felipe Paredes – Nº07

Natalia Martins – Nº 26

Wesley Guimarães – Nº35

Material:

• 1 forma de alumínio
• 1 pedaço de vidro com espessura de 4mm e com dimensões iguais a da forma
• 1 lata ( tipo de leite em pó )
• 2 pedaços de mangueira de 70cm de comprimento e fina (¼)
• Durepoxi
• Cola silicone
• Tinta preto – fosca
• Furadeira
• 4 tubos pequenos de antena de TV

Alguns “bizus” para uma montagem mais rápida do aquecedor solar didático:

• Secagem do durepoxi com fogo. A desvantagem é que ele resistirá por menos tempo. É importante lembrar que ele não secará totalmente em pouco tempo, apenas o suficiente para agilizar o processo, como ir colando a outra mangueira, por exemplo.
• Utilizamos também o estilete para arranhar o alumínio da forma, isso ajuda o durepoxi a colar. E é importante utilizar a cola de silicone antes de vedar o vidro e a mangueira com durepoxi, assim evitam-se vazamentos.
• Outra dica é molhar levemente a ponta dos dedos ao colar o durepoxi, pois assim ele não grudará nas mãos e será mais simples colá-lo.

Fotos:

Cálculo da taxa de irradiação:  

I = Q/A.∆t                              Intervalo de tempo: 1h30min=5400s                 Área=30cm.21,5cm=645cm²=0,0645m²

Q=m.c.∆ɵ                             1L=1000g                 Calor específico da água =1,0 cal/gºC

Q= 1000.1.(25-24)

Q=1000 cal

I= 1000/645.5400                               I=1000/0,0645.5400

I= 2,9.10^-4 cal/cm²s aprox.                I= 2,9 cal/m²s aprox.

Itens facultativos:

1) Vamos supor que cada pessoa tome 3 banhos cada um com duração de 15 min e que cada um consuma 15L

4.15=60min=1h ao dia

1h.30=30h ao mês (cada pessoa)

30h.4= 120h

3.15L=45L

120.45=5400L em média

2) Considerando um chuveiro de 5400 W de potência temos:

custo= potência . tempo de consumo

c= 5,4.120=648Kwh

Se são cobrados R$ 0,31 por kwh, logo: 648Kwh . 0,31 = R$200,88

Se utilizarmos o aquecedor solar e o chuveiro com potência 4000W

C=4.120=480 Kwh

480Kwh.0,31= R$148,80

200,88 – 148,80= R$52,08

200,88 — 100%

52,08 — X

200,88 X = 5208

X= 26% aprox.

A família teria economia de aproximadamente 26% ou R$52,08.

 

Roteiro do Aquecedor Solar está licenciado sob uma licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil.

Colégio Pedro II - Unidade Escolar Centro

                        

Alunos: Diego cordeiro da Silva – N° 6

João Ricardo Santiago Magalhães – Nº 15

Rafael Batista dos Santos – N° 27

Sarah Lopes Salomão – N° 31

Serie: 1° ano

Turma: 2106

 

Material:

 

Uma bandeja pequena (metálica), um pedaço de vidro (espessura 2 mm) de dimensões compatíveis com as da bandeja; uma lata vazia, 70 cm de mangueira plástica fina ¼, 4 pedaços (3 cm de comprimento cada) de tubinho de alumínio (vareta de

antena de TV), tinta preto-fosco, Durepoxi.

 

Roteiro de replicação

 

Fazer dois furos na bandeja, um de cada lado, e dois furos no reservatório, no lado, um mais em cima e outro em baixo.

Ligar com durepox o buraco de cima do reservatório com um dos buracos da bandeja com um dos tubos (para transição de água quente) e o buraco de baixo do reservatório com o outro buraco da bandeja (para a saída da agua fria);

Além do durepoxi pode ser usada cola de silicone para que não haja vazamento da água;

Pintar a bandeja com a tinta preta fosca pela parte de dentro. A tinta ajudará no acumulo de calor.

O uso de tinta spray é recomendado, pois, facilitará a construção do aquecedor;

Tampar a bandeja com o vidro usando durepox. Tome cuidado para não deixar

O reservatório deve ser posicionado acima do nível do coletor e a bandeja deve ser posicionada em um plano inclinado a mais ou menos 30 graus para que haja a transição eficaz da agua por convecção.

Neste nível o sistema teve ter mais ou menos o formato ao lado.

Encher o sistema com água e deixa-lo exposto ao sol.

 

 

 

 

 

As últimas três fotos são uma representação de um aquecedor de água numa casa real.

O cálculo da taxa de irradiação ficou da seguinte maneira:

 

200.1.(35-24) = 200.11 = 2200

 

20.30 = 600

 

2200/0,06.3600 é igual a aproximadamente 10,185g/m².s

 

Pontos Facultativos

 

Segundo a NBR-7198/82 de Instalações prediais de Água Quente, o consumo de água quente médio diário de uma pessoa é de:

 

Casa → 45 litros/pessoa/dia

Apartamento → 60 litros/pessoa/dia

 

Desta jeito em um mês gasta-se:

 

Casa → 1350 litros/pessoa/mês (45 x 30)

Apartamento → 1800 litros/pessoa/mês (60 x 30)

 

Em uma família de 4 pessoas, temos:

 

Casa → 5400 litros/família/mês (1350 x 4)

Apartamento → 7200 litros/família/mês (7200 x 4)

 

Considerando que um chuveiro de 5400W é usado 2 vezes por dia a cada pessoa da casa e a média do banho é de 10 min. em um mês de 30 dias fica:

 

5400.(10.2.4).30/60000 = 216 kWh

 

Considerando 1 kWh é igual à R$ 0,58 então:

 

216.0,58 = R$ 125,28 por mês

Este obra foi licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Compartilhamento pela mesma licença 2.5 Brasil.