Roteiro de replicação – Forno Solar (2102)

Colegio: Pedro II, U.C. – 1ª série – turma 2102

Alunas: Carolina Perez, Laryssa Faria, Nathália Andrade e Raquel Corteletti

Nº: 9, 16, 26 e 29

Data: 25/10/2012

 

Com o trabalho, foi possível aprendermos o que cada tópico tem a ver com seu funcionamento:

-Propagação Retílinea da Luz: É quando a luz solar se propaga dentro do corpo do forno.

-Reflexão Luminosa: Esse foi o objetivo da tampa, ela serviu pra refletir os raios solar, a fim de se propagarem no forno.

-Propagação de Calor: Foi quando o calor causado pela irradiação permaneceu no forno.

-Condução Termica: No trabalho foi usados artifícios que atraem calor, os condutores térmicos, no caso do forno, o alumínio e o papelão são condutores térmicos, ainda mais quando pintado de preto.

-Convecção Termica: A água do fundo aquecem primeiro e ficam “mais leves” do que a água da parte superior. Então a debaixo sobe e a água mais densa de cima desce. Ao descer essa água aquece e fica menos densa, então sobe criando assim as correntes de convecção. Com isso, o papel filme ou vidro, ficam embaçados ou se depender, ficam até com gotículas de agua.

-Irradiação: É quando os raios solares são refletidos pela tampa para dentro do forno, assim causando a irradiação.

– Estimar/quantificar grandezas físicas: Quando tiramos as temperaturas para saber qual foi o aumento de calor.

– Registrar/Reproduzir medições físicas: É sobre as grandezas físicas diferentes, no caso seriam as temperaturas e tempos diferentes, representadas no gráfico.

 

O gráfico a seguir representa o crescimento da temperatura do forno. Inicialmente, mediu-se a temperatura inicial do leite, 27°C, às 12h 26min, passando-se o tempo, mediu-se a temperatura do leite novamente, e resultou em 47°C, veja:

Análise final do trabalho:

Percebemos se o forno funciona quando descobrimos que a temperatura interna (do forno) é maior que a temperatura externa. A tampa do forno serve para que os raios solares sejam

refletidos para dentro do forno, assim causando irradiação, o que atrai calor. A tampa tem de estar para trás, em ângulo obliquo, para que a reflexão seja melhor. O vidro ou papel filme forma um efeito estufa, os raios solares que são enviados para dentro do forno, permaneçam lá dentro. O espaço entre as duas caixas, servem para que o calor permaneça dentro do forno. O jornal é isolante térmico, ou seja, ele faz com que o calor permaneça dentro do forno. O alumínio serve pra que haja correntes de luz dentro do forno e assim sempre tendo calor dentro do mesmo.

           

 

Licença do trabalho: 
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Forno Solar

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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Roteiro de Replicação

Colégio Pedro II – Campus: Centro

1º Ano do ensino médio    Turma: 2108      Turno: Tarde

Nomes: Beatriz Bravo Nº 03

Fernanda Lasmar Nº 09

Guilherme Ribeiro Nº 11

Julia Deiró Nº 16

Material utilizado para a confecção do nosso forno solar:

– 2 Caixas de papelão (Uma um pouco maior que a outra, para haver um espaço entre as duas)

– Rolo de Durex

– Rolo de papel Alumínio

– Palitos de Churrasco

– Vidro

– 1 pote de tinta guache preta

– Cola de Isopor

– Tesoura

– Isopor

-Régua

 

Função dos Objetos do Forno para a Física:

Isopor: Servirá como isolante térmico. Impede a saída de calor da caixa menor. Concentrando o calor no interior do forno. (O isopor é um péssimo condutor de calor. Impede a Condução e a Convecção de calor do interior para o exterior)

Alumínio nas caixas: O revestimento interno com papel alumínio nas caixas faz com que a luz seja refletida de volta para a caixa menor.

Vidro: O vidro impede que ocorra a saída de calor por irradiação. Ocorrendo efeito estufa.

Papelão: Isolante térmico assim como o isopor. Porém tem menos potencia de isolamento se comparado ao isopor.

Refletor: Serve pra refletir a radiação infravermelha para o interior do forno (Reflexão), para isso devemos ajustar a angulação da caixa temporariamente.

 

 Elaboração do Forno Solar:

1º Passo: Pegamos primeiramente a caixa de menor tamanho, e a cortamos para ficar rente ao tamanho da caixa maior. E acoplamos suportes em sua base, para ela ficar um pouco elevada.

2º Passo: Cortamos as abas da caixa maior na medida certa para futuramente ficarem cobrindo o espaço entre as duas caixas.

3º Passo: Pintamos o exterior e a parte inferior da base da caixa maior completamente com tinta guache preto. E revestimos a caixa menor com papel alumínio por completo.

4º Passo: Pegamos a caixa menor e pelos seus suportes, a colamos sob a caixa maior.

5º Passo: Depois da caixa menor já estar fixada no interior da maior, vimos que sobraram espaços entre elas, então preenchemos todo esse espaço com isopor (que servirá como isolante térmico para a maior concentração de calor no interior da caixa menor).

6º Passo: Com o forno já todo composto, faltando apenas a tampa, fechamos as abas (que no 2º passo foram cortadas na medida correspondente) e colamo-las de modo a não haver espaço para a entrada e saída de ar.

– Assim fica pronta a primeira etapa da montagem do nosso Forno Solar.

 

Elaboração da Tampa:

1° passo: Cortamos a tampa parcialmente no centro, na medida da caixa menor, formando uma aba na tampa.

2° passo: Cortamos um pedaço de papel alumínio do tamanho desta aba e depois colamos na mesma.

Refletor: Produzimos um refletor extra, para a maior entrada de luz através da reflexão e assim ocorrer um aquecimento mais intenso no interior do forno.

1º Passo: Pegamos uma folha de papelão, cortamos em um formato proporcional a caixa maior.

2º Passo: Cortamos papel alumínio exatamente no formato e tamanho da folha de papelão.

3º Passo: Colamos o papel alumínio na folha de papelão e finalizamos o refletor extra que será utilizado em nosso forno solar.

 

Finalização do Forno Solar:

Depois desses passos, só bastou ao nosso grupo juntar os objetos produzidos em um só e formar o nosso FORNO SOLAR.

1º Passo: Pegamos o vidro e o posicionamos encima da caixa menor.

2º Passo: Pegamos a tampa e a colocamos encima do vidro, prendendo-o.

3º Na montagem do Forno Solar, precisamos de 3 palitos de churrasco, que foram furados na caixa maior e inclinados de acordo com a angulação dos refletores. (Por conta dos ventos, utilizamos fita durex para um melhor sustento dos refletores, impedindo-os de alterarem a angulação).

Fotos:

(Cortando as Abas das caixas)

(Tampa completamente feita)

(Pausa para o lanche, porque ninguém é de ferro)

(Preparando as duas Caixas)

(Medindo, para o corte preciso das abas)

(Pintando totalmente a caixa maior)

 

> Gráfico:

– O forno foi exposto aos raios solares, sendo registrada a temperatura inicial da água 30ºC. Passada1 hora e 30 minutos, a temperatura havia aumentado 6ºC.

 

 

Licença:

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.pt_BR“><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/3.0/88×31.png” /></a><br /><span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” property=”dct:title”>Roteiro do Forno Solar</span> de <span xmlns:cc=”http://creativecommons.org/ns#” property=”cc:attributionName”>Beatriz, Fernanda, Guilherme e Júlia</span> é licenciado sob uma <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.pt_BR“>Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivados 3.0 Não Adaptada</a>.

 

 

 

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Roteiro de Replicação do Forno Solar – Projeto de aprendizagem 2

Colégio Pedro II – Campus Centro
Alunos:
Gabriel Romeo   n°10
Jamila Cezar       nº 14
Melissa Rusenhack    nº 22
Nathalie Andrade    nº 25

Materiais necessários:
– 2 caixas de papelão
– Um pedaço grande de papelão
– Cola Branca
– Tinta preto fosco
– Fita adesiva
– 1 rolo de papel alumínio
– Pincel
– Tesoura
– Jornal
– Vidro
– Faca ( na falta do estilete… )
Montagem do Forno (Passo a passo):
Construção da base:
1º Passo: Redução da altura da caixa maior, com a ajuda de um estilete, de modo que a distância de seu fundo ao fundo da caixa menor fosse de aproximadamente 3 cm, e suas bordas ficassem alinhadas.

2º Passo: Após reduzida, preenchemos a caixa com jornal até a altura de 3 cm. Introduzimos a caixa menor. Caso seja necessário, cortar as abas da caixa maior, até que fique no comprimento de 2,5 cm e 3 cm, tampando o espaço entre a caixa maior e a caixa menor.
3º Passo: Revestir com papel alumínio todo o interior de ambas as caixas – inclusive as abas delas.

4º Passo:   Preencher os espaços entre as caixas com jornal – de preferencia amassados – . Dobrar as abas da caixa maior para dentro, tampando os espaços entre as caixas, e, em seguida, dobrar a aba da caixa menor para fora – Por cima da caixa maior – e cortar os espaços excedentes ao limite da caixa maior, ficando, assim, com tamanho de 2,5cm e 3cm.

 

5º Passo:   Com um pedaço a parte de papelão, faça paredes de reforço da caixa menor (interior) e revista-as com papel alumínio.

6º Passo:  Para fazer o “tabuleiro” que ficará no fundo da caixa menor – com outro pedaço a parte de papelão – faça um recorte do mesmo comprimento da base da caixa menor, envolva-o com papel alumínio (que conduzirá com mais eficácia o calor para a panela), e, em seguida pinte de preto fosco (com tinta a óleo) a superfície que ficará para cima.

                                               Construção da tampa:

 

1º Passo: Com o pedaço de papelão a parte – maior que a base da caixa maior – usar a caixa maior como molde, e traçar linhas para marcar seu contorno.

2º Passo: Em seguida, com distância de 2,5cm e 3cm da caixa maior traçar o contorno da caixa menor.

3º passo: Cortar 3 lados do contorno da caixa menor e deixar um lado que possa levantar para que sirva como refletor e continue preso a caixa.

4º Passo: Dobrar as laterais exatamente no contorno da base maior. Para que fique presa, junte-as com fita adesiva, de modo que pareça uma tampa de caixa de sapato.

5º Passo: Revestir a parte que servirá de refletor com papel alumínio. Em seguida colocar uma placa de vidro de dimensões iguais aos da caixa maior em cima da base e encaixar a tampa.

Para testar o forno, foi colocado água à 25°C no horário de 12 horas e 20 minutos. O forno ficou em exposição ao Sol até as 14 horas e 40 minutos, com o tempo fechado, e esquentou 20°C, atingindo a temperatura de 45°C em 2 horas e 20 minutos. Portanto, considerando que o crescimento da temperatura em função do tempo em minutos foi constante, temos:
– a variação da temperatura: 20°C
– a variação do tempo: 2h e 20 minutos = 140 minutos.
Logo a cada 10 minutos a temperatura aumenta aproximadamente 1,4 °C.

Gráfico :

Benefícios de um forno solar : Além de ser econômico, ele preserva o meio ambiente usando energia solar – abundante na Terra -, serve como fonte de calor e não polui a atmosfera com o dióxido de carbono, ou quaisquer outros gases responsável por absorver calor, aumentando a temperatura terrestre .

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

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