Calorimetria E Hidrostatica

ETAPA I

Conceitos Fundamentais, definição de fluido e propriedades dos fluidos em Repouso e Pressão.

Passo 1

• Estudo das características de um fluido em equilíbrio hidrostático.

Fluidos: Fluido é uma substância que tem a capacidade de escoar. Quando colocado em um recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato.

Propriedades: Algumas propriedades são fundamentais para análise de um fluido, essas propriedades são específicas para cada tipo de propriedade.

• Massa específica. Definimos a massa específica através da razão entre massa (m) de uma porção compacta e homogênea da substancia e o volume (v) ocupada por ela; não é necessariamente igual à densidade de um corpo.

No sistema internacional de unidades (SI), é quantificada em Kg/m³.

• Peso específico. O peso específico é definido como o peso por unidade de volume. No SI a unidade é: N/m3.

• Peso específico relativo. Representa a relação entre o peso específico do fluido em estudo e o

peso específico da água; Em condições de atmosfera padrão o peso específico da água é 10000N/m³, e como o peso específico relativo é a relação entre dois pesos específicos, o mesmo é um número adimensional, ou seja, não contempla unidades.

Passo 2

• Como funciona um sistema de aquecimento solar e materiais de baixo custo.

Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto de coletores (placas) e reservatórios térmicos (Boiler).

As placas coletoras são responsáveis pela absorção solar. O calor do sol captado é transferido para a água.

O reservatório térmico serve para armazenar a água aquecida; basicamente este sistema é composto por esses dois elementos coletores e reservatório.

Os coletores são formados por uma placa geralmente de vidro que isola aletas de cobre pintadas com tintas especiais na cor escura para absorver o Maximo de radiação solar.

Os reservatórios são cilindros, com isolantes térmicos para que mantenham pelo maior tempo possível a água aquecida. Uma caixa de água fria abastece o sistema para o boiler fique sempre cheio, devem ser instalado o mais próximo das placas e em nível um pouco elevado.

• Materiais de baixo custo.

Na maioria dos lares brasileiros usa-se um chuveiro elétrico para aquecer a água do banho. A simplicidade desta solução traz um custo alto ao país: o chuveiro elétrico é responsável por aproximadamente 10% de consumo de eletricidade e corresponde a 60% do consumo no horário do pico, ao final da tarde.

Uma solução de baixo custo trás acessibilidade a todos ao um sistema de aquecimento solar, por isso viemos demonstrar através deste trabalho um protótipo de um aquecedor solar com materiais que todos podem comprar:

• Tubos e conexões de Polyvinyl chloride, tambem conhecido como P.V. C, por ser um material de facil utilização e tambem com preços bem acessiveis, para nosso projeto é extremamente util, pois absorve bem a radição solar.

• Esmalte Sintético Preto Fosco (madeira e metais), para pintar a tubulação e demais conexões, essa tinta ajuda a qualquer material a absorver calor, preferencialmente na cor preta, pois cores escuras mantêm por mais tempo a temperatura.

• Caixa de água, todas as casa hoje possuem uma caixa de água, o que nosso projeto pede é uma caixa a mais para que sirva de reservatório de água quente, ou seja, um boiler é interessante que essa caixa seja isolada termicamente, a tinta preta servira nessa questão.

Passo 3 / Passo 4

• Definição da residência para protótipo do projeto.

A casa definida é de um dos integrantes do grupo, a residência em questão situa-se na Rua Paulo Sergio Kacuta no Bairro Jardim Santa Rosa na cidade de São José dos Campos, essa residência faz parte de uma series de casas de conjunto habitacional da prefeitura, por isso todas as residências são iguais com mesma infra-estrutura facilitando a instalação do sistema aquecedor em todas as casas.

Figura 2. Parte de trás da casa Figura 3. Parte da frente da casa

• Observações sobre a residência.

 Sistema de armazenamento de água. Assim como na maioria das casas, esta residência possui apenas um sistema de armazenamento de água, que abastece toda a residência, conforme demonstrado na figura 4.

Figura 4. Caixa de água (alimentação principal da casa)

 Fontes de abastecimento. Toda a residência é mantida com a caixa de água, mas a caixa de água por sua vez é mantida abastecida pela entrada de água da concessionária de água (Sabesp), água essa tratada e mantida em padrões de consumo conforme figura 5.

Figura 5. Cavalete de água (única fonte de água da casa)

ETAPA II

Princípios de Pascal e Arquimedes. Temperatura e Medição de temperatura.

Passo 1

• Estimativa de pressão.

Precisamos estimar qual a pressão entre o sistema de armazenamento de água (caixa de água) e o reservatório (boiler), para isso precisamos ter informação da altura entre os dois, conforme mostra ilustrativamente a figura 6.

Figura 6. Altura entre caixa de água e reservatório.

• Detalhamento dos princípios físico envolvidos.

Conforme temos aprendido em sala de aula sobre pressão, para estimar a pressão do sistema de armazenamento e o reservatório utilizaremos o Teorema de Stevin, que define que “ A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é igual ao produto do peso específico do fluído pela diferença de cotas dos dois pontos.”

A pressão a não depende nem da área nem do volume de líquido dentro da caixa de água, dependerá apenas