Forno solar perfeito (só que não)

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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Trabalho de física- Forno solar

Roteiro de replicação

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro

Turma 2102 – 1º ano do Ensino Médio – Ano: 2012

 

Alunos

Natalia Del Cueto Simas

Daniel Escoralique Carmadella

Vinicius Fernandes

Maria Vianna

Ana Carolina Martins

 

 

Materiais

  • 2 caixas de papelão de tamanhos diferentes
  • Folhas de alumínio
  • Tinta preta
  • Cola branca
  • Fita crepe
  • Folha de papelão
  • PVC
  • Massinha  de modelar
  • Um pedaço de cabide (para suporte)

Montagem

1-Verifique se a caixa menor de lados também é menor de altura, se não for corte pelo menos 2,5 cm pra que ela fique menor e assim aja uma profundidade no forno.

2-Aplique papel alumínio no interior das duas caixas e depois coloque uma dentro da outra, preenchendo em volta com jornal amassado.

3-para impedir o contato entre as duas caixas, faça pequenas dobras, usando o estilete, na caixa grande  todas com o mesmo tamanho de forma que encontrem na caixa pequena depois pegue a caixa pequena coloque ela dentro da grande de modo que suas abas fiquem para fora. Cole essas abas nas dobras da caixa e recorte o que sobrar.

4-Dentro da caixa pequena coloque uma folha de papelão com a mesma medida do fundo com a parte virada para baixo com alumínio colado e a parte virada para cima pintada de preto. A base está pronta, é dentro da caixa pequena que você irá colocar a panela.

Montagem da Tampa e do refletor

5-Para fazer a tampa é só usar uma folha de papel cartão e fazer com medidas para que a tampa fique com sete cm nas bordas, lembre-se que é melhor fazer isso depois de terminar a base, pois quando você enche a caixa grande com papelão o volume aumenta.

6- Coloque a tampa na base e fure uma parte correspondente ao buraco a caixa menor, o ideal seria cortar só três dos usando o quarto como refletor, mas se por acaso você cortar tudo não ah problema, pois você pode fazer o refletor da seguinte maneira:

Corte um pedaço de papelão do tamanho do forno, pinte um lado de preto e o outro cole alumínio, prenda esse pedaço de papelão na tampa usando pences de papelão que irão conferir mobilidade ao refletor, para manter ele em pé utilize um pedaço de cabide.

7-Voltando para a tampa, no buraco feito nela cole PVC por dentro usando fita crepe, assim sempre que rasgar é só colar outro pedaço.

Dicas e observações

Na hora de utilização lembre-se de deixar a aba refletora num ângulo maior que noventa graus.

O PVC serve para criar um efeito estufa no forno, que acelera o cozimento. Você pode usar também uma placa de vidro, mas ela pode quebrar e com isso inutilizar o forno, já o PVC é só trocar se rasgar.

O jornal entre as caixas serve para criar um isolamento e impedir as trocas de calor com o meio.

É uma boa ideia pintar a caixa de preto pois essa cor absorve calor o que auxilia na manutenção da temperatura interna.

 

A experiência

Hora                                     Temperatura

12h25min                                40 graus

12h35min                                45 graus

12h45min                                50 graus

12h55min                                52 graus

13h25min                                51 graus

15h58min                                36 graus

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráfico

Temperatura inicial: 29 graus

Temperatura final: 52 graus

 

Podemos notar pelo gráfico que a temperatura subiu até 52 graus em quarenta minutos, mas depois por causa da movimentação do sol e do dia nublado, sua temperatura caiu 16 graus. A última medição foi feita às 15h58min.

Quantidade de água inicial: 200 gramas

Quantidade final: 175 gramas

 

Quantidade de calor necessária para aquecer até 52 graus

Q= massa. Calor especifico. Variação de tempo

Q=200.1.23

Q=4600 cal

<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 />Este obra foi licenciado sob uma Licença <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.pt_BR”>Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivados 3.0 Não Adaptada</a>.

Publicado em 2012, 2102, Projetos-Aprendizagem | 1 Comentário

Forno Solar

 

Todos sabemos que o sol é uma fonte inesgotável de energia. Hoje em dia, estamos começando a usar essa poderosa estrela como fonte energética, que além de útil, faz bem para o planeta. Temos como exemplo disso, o Forno Solar, que nos permite assar alimentos sem qualquer gasto de energia elétrica e poluição. O funcionamento do forno  é bem simples: o forno recebe os raios solares direta e indiretamente no seu interior.

 

 

 

 

 

  • Uma caixa de papelão que tenha no mínimo 38cm x 38cm
  • Uma caixa de papelão que tenha no mínimo 2,5 cm a mais que a primeira
  • Tinta preta não tóxica
  • Cola branca
  • Papel alumínio
  • Folhas de jornal ou isopor
  • Uma folha de papelão que tenha no mínimo 7,5 cm em toda volta do forno
  • Vidro ou plástico transparente que tenha as mesmas dimensões que a parte de cima da caixa maior
  • Tesoura
  • Pincel

 

 

1 – Coloque a caixa menor sobre a caixa maior, de forma centralizada.

1.1  Desenhe o contorno da caixa menor na tampa da caixa maior

1.2   Recorte na marcação feita no passo anterior

 

 

 

 

2- Cubra as paredes e a base das duas caixas com papel alumínio

 

 

 

 

3- Se a caixa menor for mais alta do que a maior faça ajustes nela.

4- Corte as abas da caixa grande e da pequena, de maneira que a caixa com abas abertas fique com o tamanho da base da caixa grande.

5- Pinte a parte de fora da caixa de preto

 

 

 

 

6- Coloque a caixa menor dentro da maior e no espaço entre elas coloque folhas de jornal ou placas de isopor.

 

 

 

 

 

 

 

1- Faça uma abertura na folha de papelão do tamanho da caixa menor

2– Pinte a tampa com a tinta preta

3- Cubra a parte interna da tampa com papel alumínio

 

 

 

4- Coloque o vidro ou plástico na tampa

 

 

 

 

 

 

 

1- Encaixe a tampa de vidro sobreo resto do forno

2- Coloque um palito para que a tampa direcione os raios solares ao recipiente a ser aquecido.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para verificar a eficiência do forno o grupo fez os seguintes cálculos:

– Variação de temperatura num dia nublado

A água estava inicialmente a 22º C. Ela foi exposta ao sol 12:00 . Após 2h e 30 min ( 150 min) a temperatura subiu 18ºC . Ou seja, a temperatura aumentou 0,12º C por minuto. Assim temos:

f(x) = 0,12x + 22

Em que x é o tempo em minutos

 

–  Variação de temperatura em um dia de sol

A água que estava inicialmente a 20º, foi exposta ao sol às 13 h. Após 2h e 30 min (150 min) a temperatura variou em 49,5º C. Ou seja, houve um aumento de 0,33 º C por minuto. Assim temos:

F(x) = 0,33x + 20

Em que x é o tempo em minutos.

 

 

 

Montamos um pequeno esquema para demonstrar como o forno funciona.

 

Alguns raios solares incidirão na tampa. Como esta é feita de papel alumínio, os raios serão refletidos para dentro do forno. Outros raios incidirão direto no recipiente. O vidro (ou o plástico) fará uma “efeito estufa” dentro do forno. As paredes da caixa, como estão revestidas com isopor ou jornal, não deixaram que o calor saia da caixa, o que aquecerá o alimento dentro do forno.

 

 

 

 

 

 

<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”>ProjetodeAprendizagem2108</span> está 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>.

Publicado em 2012, 2108, Atividade-Alunos, CP2, Projetos-Aprendizagem | 1 Comentário

Roteiro Forno Solar (2108)

Colégio Pedro II – Unidade Centro
Alunos: Ana Luiza Sousa º02
Daniela Greco nº04
Danielle Araújo nº05
Dante Oliveira nº06
Felipe Oliveira nº08

Série: 1ªsérie Turma: 2108 Ano:2012


Construção do 
Forno Solar:

Material:
. Caixas de Papelão
. Cola Branca
. Papel Alumínio
. Jornal
. Tinta Fosca para Artesanato da cor Preta
. Placa de Vidro 40cmX40cm e 3mm de espessura
Processo:
Primeiro, fizemos duas caixas de papelão, uma com 38cm de largura, 38 cm de comprimento e 13 de altura e a outra com 41cm de largura, 41cm de comprimento e 16 de altura. Essa diferença é necessária para que não ocorra perda de calor da caixa menor para o ambiente, já que o ar que ficará entre as caixas, junto com o jornal, são isolantes térmicos.
Na caixa com menor tamanho, pintamos o fundo de dentro de preto, pois o preto absorve mais color do que as outras cores e com isso irá conduzir calor para a panela. E os lados da caixa foram colocados papel alumínio para que ocorra reflexão dos raios luminosos do Sol.
Em seguida foi feita a tampa de papelão com 41cmX41cm e revestida com papel alumínio, que funcionará como uma aba refletora dos raios que não entraram diretamente na parte interior do forno, aonde estará a panela.
Após isso foi feito um suporte de papelão para colocar o vidro, que impede que o ar quente saia do forno para o ambiente externo, criando um efeito estufa no seu interior.
E para finalizar, foi colocado um arame entre a aba e a parte onde estava o vidro de modo que a aba ficasse aberta em um ângulo menor que 90° para que o calor que chega por irradiação refrate para dentro do forno os raios infra-vermelhos.

 Fotos:

 

 

 

 

 

Gráficos:

O Grupo fez levantamento de dados em dois dias:

O primeiro foi feito no Domingo dia 21 de Outubro, era um dia com o céu limpo, no bairro de Laranjeiras. Colhemos os dados de uma em uma hora:


Esse gráfico, então apresentou duas variações de Temperatura(T), em Graus Celso, que para calcular a hora em função do tempo(x), em minutos, apresenta duas funções: (1) T(x)= 0,8 x + 22 (2) T(x)= 0,5 x + 46

O segundo gráfico, teve seus dados colhidos no dia 25 de outubro, no pátio da escola.

Para calcular a Temperatura(T), em Graus Celso, em função do tempo(x), em minutos: T(x)= 0,282 x + 28

Levando em consideração as condições climáticas ruins nesses dias, não podemos concluir a eficiência máxima do Forno Solar Didático.

Licença Creative Commons
Este obra foi licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição 3.0 Brasil.

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