Calorimetria

ETAPA 3

Passo 1 (Equipe)

Construir, com base na lista de materiais e procedimentos pesquisados no Passo 2 da Etapa 1 e no Passo 3 da Etapa 2, um sistema de aquecimento solar com materiais de baixo custo apropriado à residência analisada.

Passo 2 (Equipe)

1- Pesquisar como as variações de temperatura afetam os elementos utilizados no transporte de água (encanamentos, por exemplo) e no seu armazenamento.

2- Descrever, no relatório, como esses efeitos são considerados em um projeto de engenharia.

RELATÓRIO

Passo 3 (Aluno)

Pesquisar sobre o limite superior da temperatura alcançada por uma quantidade de água contida em um reservatório acoplado a um sistema de aquecimento solar.

Passo 4 (Equipe)

1- Medir, durante um período de cinco dias, a máxima e a mínima temperatura da água mantida no reservatório do sistema de aquecimento solar.

2- Anotar, no relatório, os valores medidos e as características do clima (ensolarado, nublado, chuvoso) durante a medição.

3- Desenvolver, com base nas informações do item anterior, um cálculo que mostre a variação da temperatura e do volume da água mantida pelo aquecedor solar para cada característica climática.

4- Descrever detalhadamente o cálculo no relatório.

ETAPA 4

Passo 1 (Aluno)

1- Estudar, no Livro-Texto da disciplina (identificado ao final da ATPS), o conteúdo sobre processos de transferência de calor.

2- Descrevê-los no relatório.

RELATÓRIO

Há três mecanismos conhecidos para transferência de calor: radiação, condução e convecção. A radiação consiste de ondas eletromagnéticas viajando com a velocidade da luz. Como a radiação é a única que pode ocorrer no espaço vazio, esta é a principal forma pela qual o sistema Terra-Atmosfera recebe energia do Sol e libera energia para o espaço. A condução ocorre dentro de uma substância ou entre substâncias que estão em contato físico direto. Na condução a energia cinética dos átomos e moléculas (isto é, o calor) é transferida por colisões entre átomos e moléculas vizinhas. O calor flui das temperaturas mais altas (moléculas com maior energia cinética) para as temperaturas mais baixas (moléculas com menor energia cinética). A capacidade das substâncias para conduzir calor (condutividade) varia consideravelmente. Como meio de transferência de calor para a atmosfera como um todo, a condução é o menos significativo e pode ser omitido na maioria dos fenômenos meteorológicos.

A convecção somente ocorre em líquidos e gases. Consiste na transferência de calor dentro de um fluído através de movimentos do próprio fluído. O calor ganho na camada mais baixa da atmosfera através de radiação ou condução é mais frequentemente transferido por convecção. A convecção ocorre como consequência de diferenças na densidade do ar. Quando o calor é conduzido da superfície relativamente quente para o ar sobrejacente, este ar torna-se mais quente que o ar vizinho. Ar quente é menos denso que o ar frio de modo que o ar frio e denso desce e força o ar mais quente e menos denso a subir. O ar mais frio é então aquecido pela superfície e o processo é repetido.

Desta forma, a circulação convectiva do ar transporta calor verticalmente da superfície da Terra para a troposfera, sendo responsável pela redistribuição de calor das regiões equatoriais para os pólos.

Passo 2 (Equipe)

Descrever detalhadamente, no relatório, quais são e como ocorrem os processos de transferência de calor da água mantida aquecida pelo sistema de aquecimento solar para o ambiente, e quais meios são utilizados para minimizar esse efeito.

Passo 3 (Equipe)

Representar e descrever, no relatório, as transferências de calor ocorridas no reservatório que mantém a água aquecida, considerando, inclusive, a influência da composição do material desse reservatório.

Passo 4 (Equipe)

1- Descrever, no relatório, a economia energética e financeira que pode ser proporcionada com a implementação do sistema de aquecimento solar.

RELATÓRIO

O chuveiro elétrico fica ligado em média cerca de 40 minutos (0,66 horas) por dia, atendendo a uma família média de 3,8 pessoas. A potência média anual do chuveiro é de 5,00 KW. Em um ano, o chuveiro é responsável por um consumo familiar é de (365 dias x 5,0 KW x 0,66 horas) = 1204 KWh. Pode-se estimar com boa segurança que cerca de 40 milhões de famílias usam o chuveiro elétrico para seu banho. Transformando o consumo elétrico evitado em economia familiar, poderá economizar algo como (1204 Kwh por família por ano x 0,75 de eficiência x R$ 0,43 por Kwh cobrado pela distribuidora de energia) R$ 388,00 para cada família média, por ano. Isto resulta num retorno financeiro de 9 meses após início de uso.

2- Concluir o relatório, de acordo com a padronização definida, e entregá-lo ao professor, em data previamente combinada.