Colégio Pedro II – Unidade: Centro
Rio de Janeiro, 08 de maio de 2012
Nomes: Bruna Fernandes da Silva Avelino Número 7
Thaís Nogueira Muniz Número 33
Série: 1° ano do Ensino Médio Turma: 2102
Passo a passo…
Na noite anterior ao início do trabalho, pintamos a bandeja de tinta preta fosco. Ao amanhecer, com os materiais a mão, iniciamos a montagem do nosso aquecedor. Levamos a bandeja e a lata – nosso futuro reservatório – para o serralheiro fazer furos de acordo com a espessura do tubinho de alumínio. Voltando para o nosso ambiente de trabalho, ficamos perplexas com tantos materiais que nunca manuseamos, mas conseguimos unir a mangueira com o tubinho e o último com a bandeja, com a ajuda do durepoxi. No principio, duvidamos de sua capacidade de fixação e reconhecemos que fora de grande valia ultrapassarmos nossos receios.
Na hora de pôr em prática, um pequeno acidente aconteceu. Não misturamos suficientemente de durepoxi e, somado ao fato de que esperamos pouco para este secar e endurecer, a água vazou por entre furos. Após isso, adicionamos mais durepoxi, misturamos de forma correta e esperamos uns dias para que ele endurecesse completamente.
Assim, finalmente chegara o dia de testar nosso aquecedor. Enchemos o reservatório de água, com 1300 ml, e rapidamente reparamos que a água invadiu a bandeja coberta pelo vidro. Posicionada na janela, de frente para o sol, a bandeja ficou.
O primeiro método de propagação do calor que notamos é a irradiação, que ocorre quando o sol bate no vidro, esquentando-o com seu calor. Consequentemente, a bandeja se aquece e água dentro dela também esquenta por condução, já que a energia térmica das partículas mais quentes é passada de um meio para outro meio. Por fim, a convecção acontece em nosso aquecedor solar, quando a água aquecida e, portanto menos densa, sobe e vai para o reservatório enquanto a mais fria, e mais densa, desce pronta para ser aquecida. Um ciclo que se repetiu por 60 minutos, até que a temperatura antes de 27,3 °C aumentasse para 39,4°C, quando toda a água ficou aquecida.
Cálculo da taxa da Irradiação
1300g = Massa da água
Área da bandeja = 28 x 21 = 588 m²
Diferença de temperatura = 39,4 – 27,3 = 12,1°C
Calor específico da água = 1 cal/g°
1 hora = 60 x 60 = 3600 segundos
Taxa de Irradiação = calorias sobre massa x área. (cal/seg x m²)
Calorias = diferença de temperatura x calor específico x massa = 12,1 x 1 x 1300 = 15.600
15.600/ 3600seg x 588 = 15.600/2116800 = 0, 007
Irradiação = 0,007 cal/ s.m²
Itens Facultativos
1)
Vamos considerar um chuveiro elétrico de 4000 watts de potência por mês. Se em uma família de 4 pessoas, cada uma gasta 10 minutos diários tomando banho, teremos no final do mês: 10 x 4 x 30 = 1200 minutos = 20 horas.
Joule = 4000 x 20 = 80000. Então, 80 kWh.
4,2 Joule = 1 caloria. Então, 80000/4,2 = 19047.
Calorias = 19047 por mês.
Custo = tarifa x consumo = 0,34304kWh x 80 = R$ 27, 4432 por mês.
2)
Com uma potência de 220 kWh por mês. Usando os mesmos números, 10 minutos diários emuma família de 4 pessoas: 10 x 4 x 30 = 1200 minutos.
Joule = 220 x 20 = 4400. Então, 4,4 kWh.
4,2 joule – 1 caloria. Então, 4400/4,2 = 1047
Calorias = 1047 por mês.
Custo = 0,34304kWh x 4,4 = R$ 1, 509376 por mês.
O aquecedor solar promove uma economia de mais ou menos 95 % no gasto com a água na hora do banho.
Licença de Distribuição
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