Projeto de Física. Fogão Solar Parabólico

Transcrição

1 Projeto de Física Fogão Solar Parabólico

2 Fogão solar, o que é? Um fogão solar se baseia no princípio de reflexão dos raios solares em um único ponto, neste caso, o foco. Toda a energia proveniente dos raios solares se encontram neste ponto, aumentando perceptivelmente sua temperatura. Podemos ilustrar essa ideia através da imagem abaixo.

3 Porque utilizar um fogão solar. Não é necessária a utilização de nenhum tipo de combustível, sendo então um tipo de energia totalmente limpa. Não há nenhum tipo de custo, além do necessário para construção. Sua construção tem baixo grau de dificuldade. Comunidades de difícil acesso podem facilmente utilizá-lo no lugar de um fogão convencional, a estrutura pode ser obtida por moldes de madeira por exemplo, ou qualquer outro material convencional ao local. Pode ser utilizado no auxílio do ensino de física.

4 Pontos negativos. Não é uma fonte de energia perene. Sendo necessário um dia com poucas nuvens e muito sol, para um bom rendimento. Sua potência não é tão alta quando a dos fogões convencionais, podendo demorar

5 Dificuldades Encontradas. Primeiramente encontrar os materiais utilizados, antena parabólica e uma superfície refletora adequada, que foi colada para aderir a superfície da antena. Ambos foram conseguidos gratuitamente. Como é possível ver na figura 1 a seguir, um plástico aluminizado foi o primeiro material utilizado para recobrir a antena, e deixa-la com uma superfície refletora, e na figura 2 podemos ver o modo com que foi colada. figura 1 - primeira tentativa de aquecer água. figura 2 - Colando a antena com cola quente.

6 Com o tempo percebemos que o material utilizado não era o mais adequado, devido a uma película plástica que ficava acima da camada refletora. O que nos fez recobrir a antena com papel-alumínio, como mostra a foto 3. figura 3 - Fogão reencapado com alumínio.

7 Fatores que diminuíram a eficácia do projeto. Percebemos também que devido a data da apresentação do trabalho ser no mês de junho, estaríamos no solstício de inverno, época em que os raios solares não estão incidindo perpendicularmente sobre a superfície sul do planeta. O fato de a superfície refletora não ser perfeitamente parabólica, o que faz com que muitos raios solares divirjam do foco. E por último, temos que contar com a perca de calor gerada pelos fatores externos, como por exemplo o vento, que nesta época do ano se encontra com uma temperatura menor, fazendo com que o aquecimento da água demore mais.

8 Métodos e resultados. Os resultados obtidos não foram os melhores comparados a literatura, por principalmente dois motivos: Os testes foram feitos no solstício de inverno, logo, os raios não estavam incindindo perpendicularmente no nosso hemisfério, então não estavam tão fortes. E outro motivo que não possibilitou o máximo aproveitamento do fogão, foi que a superfície refletora não era a mais adequada, então os raios não chegavam com todo o seu potencial ao foco

9 Determinação Teórica do Foco A distância focal p de uma antena parabólica vale: p=d²/16h (1)- Calculo do foco da parábola. No caso do experimento a antena funciona como um espelho côncavo convergindo os raios para o foco.

10 Foco teórico: posição Tabela 1 Diâmetro e profundidade da antena i Diâmetro (cm) Profundidade (cm) 1 152(2) 22(2) 2 151(2) 23(2) 3 151(2) 23(2) Média Desvio Padrão 151,3(2) 22,67(2) Utilizando a equação 1, foi possível calcular o foco teórico e seu erro. Assim o foco encontrado esta localizado a 60(6)cm. A fim de posicionar o suporte da panelinha no lugar ideal (foco teórico), tivemos que realizar nova furação na haste da antena.

11 Cálculo da transferência de calor A transferência de calor é função do dia do ano, do horário, da ventilação local, da precisão da superfície refletora. Sob condições específicas, obtivemos dados que nos permitiram calcular a potência média do nosso fogão. Do gráfico temperatura vs tempo podemos concluir que, á agua da panelinha (500g) chegou à temperatura máxima (60 C) em 40min. O calor fornecido pelo conjunto foi: Q=m.c.T Q=500.1.(60-23) Através do calor e do tempo de fornecimento pudemos calcular a Q=18500 cal potência media de nosso fogão. O calor devido apenas ao sol foi: Q=m.c.T pot = 12000/40 = 300cal/min = 21W Q=500.1.(30-23) Q=6500 cal Logo, o calor fornecido exclusiamente pelo fogão, foi de: = 12000cal (quase o triplo do fornecido pelo sol).