ESCOLA SECUNDÁRIA / 3 DE ALFENA

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1 ESCOLA SECUNDÁRIA / 3 DE ALFENA Nome do aluno: Data: / / UMA CCASSA QUEENTTIINHA?? Caro membro da minha família: Em Ciências Físico-Químicas estamos a aprender como os diferentes materiais conduzem o calor e ainda quais são os factores que influenciam essa condução de calor. Nesta actividade conduzirei um pequeno trabalho de investigação e analisarei os resultados, por nós, obtidos. Espero que gostes de fazer esta actividade comigo. Devo devolver este trabalho até ao dia, Obrigado(a): (assinatura do aluno) Objectivos: distingo os mecanismos de condução dos de convecção. Materiais: relaciono quantitativamente a condutividade térmica de um material com a taxa temporal de transmissão de energia como calor. distingo materiais bons e maus condutores do calor com base em valores tabelados de condutividade térmica. uma fita métrica, um termómetro de parede, uma máquina calculadora, e caneta ou lápis. Procedimento: A quantidade de calor que atravessa, em cada segundo, as paredes, que confinam com o exterior, das nossas casas, representa-se por Φ (fluxo térmico) e pode ser calculada pela expressão da lei de Fourrier. 1. Procura, no teu manual escolar, a lei de Fourrier e escreve-a no espaço abaixo. 2. Explica ao membro da tua família o significado de cada uma das letras dessa lei. Regista, no espaço abaixo, o seu significado: Φ - λ - k - T - A -

2 3. Vamos, agora, debruçarmo-nos um pouco sobre um dos factores (k) que faz variar Φ. Conforme referiste anteriormente, k depende do tipo de material. De seguida, apresento uma lista de materiais e as respectivas condutividades térmicas. Material Condutividade térmica / W.m -1.ºC -1 Granito 3,5 Alumínio 230 Betão 1,7 Vidro 1,0 Vidro duplo 0,014 Estuque 0,46 Madeira 0,23 Tijolo 0,6 (aprox.) Cimento 0,8 Ar seco 0,023 Ar húmido 0,59 Explica ao teu parceiro familiar, qual destes materiais conduz melhor o calor. Regista-o no espaço abaixo. Faz o mesmo para o material que pior conduz o calor. Compara o valor da condutividade térmica do granito com a do tijolo. Explica ao membro da tua família a vantagem / desvantagem da utilização, na construção, de tijolo em vez de granito. Após discutirem as vantagens ou desvantagens, risquem (na frase de cima) a palavra incorrecta. 4. A área das superfícies é outro factor que faz variar Φ. Vamos passar à acção! Vais agora, juntamente com o teu parceiro familiar, escolher uma parede, de tua casa, que tenha uma janela, para o exterior. Determina, com a ajuda do membro da tua família e usando uma fita métrica a área da parede. Toma atenção ao esquema. a 1 c 1 a 2 c 2 Regista, em metros: a 1 = c 1 = a 2 = c 2 = Calcula: Área total: A T = a 1 x c 1 = Área da parede: A p = A T - A j = Área da janela: A j = a 2 x c 2 =

3 5. A diferença entre as temperaturas registadas no interior e no exterior de uma casa também interfere com o fluxo de calor. Coloca o termómetro de parede, primeiro no interior da divisão onde te encontras. Pede ao teu parceiro familiar que registe o valor que vais ler. Temperatura no interior da divisão: T int. = ºC. Pede ao teu parceiro que coloque o termómetro no parapeito da janela, no exterior. Deixa que a temperatura estabilize. Regista o valor que o membro da tua família vai ler. Temperatura no exterior da divisão: T ext. = ºC. Determina a diferença entre as duas temperaturas, T. T = T int. - T ext. = ºC 6. Falta apenas determinar o comprimento do trajecto, λ, que o calor terá de fazer para atravessar a parede e a janela de tua casa. Podes determinar o comprimento, λ 1, medindo a largura da janela, como no exemplo abaixo. λ 1 Regista o seu valor, em metros: λ 1 = O valor da espessura do vidro de uma janela é, em média, de 8 mm ou 8x10-3 m. Este valor vamos designar por λ 2. Muito bem! Resultados: Agora vamos aos cálculos: Primeiro, calculas o fluxo de calor, Φ 1, que atravessa a parede da divisão escolhida por ti. A. Volta a escrever a expressão da lei de Fourrier.

4 B. Discute, com o teu parceiro familiar, qual o valor de condutividade térmica, k 1, que deverás usar (ver tabela da condutividade térmica dos materiais). Regista-o, neste espaço, bem como o nome do material que constitui as paredes de tua casa: C. Substitui, na expressão da lei de Fourrier, as letras pelos valores correspondentes: k por k 1, A por A p e λ por λ 1. O valor de T é sempre o mesmo. Calcula e depois regista o valor de Φ 1 : Explica ao teu parceiro familiar os cálculos que efectuaste Agora, vais calcular o fluxo de calor, Φ 2, que atravessa a janela de tua casa. D. Discute, com o teu parceiro familiar, se deverás usar para valor de condutividade térmica, k 2, o referente ao vidro simples, ou o ao vidro duplo. Regista-o, neste espaço, bem como a opção que fizeram (vidro simples ou duplo): E. Substitui, na expressão da lei de Fourrier, as letras pelos valores correspondentes: k por k 2, A por A j e λ por λ 2. O valor de T é sempre o mesmo. Nota: Se a tua janela é de vidro duplo, usa o valor de λ 2 duplicado (é uma aproximação). Calcula e depois regista o valor de Φ 2 : Explica ao teu parceiro familiar os cálculos que efectuaste Finalmente, vais determinar a quantidade de energia que atravessa a tua parede, em cada segundo, ou seja, o fluxo de calor total, Φ T, somando Φ 1 e Φ 2. Regista o valor de Φ T : Se admitires que T pode representar um valor médio para a diferença de temperatura ao longo de um dia, podes determinar a quantidade de energia que flui, por dia, de tua casa, por essa parede, para o exterior; basta que multipliques o valor obtido de Φ T por 2,4x10-2. O resultado obtido exprime-se em kwh.

5 Pede ao teu parceiro familiar que te ajude a procurar uma factura da conta da luz. Examina essa factura e retira o preço de 1 kwh. Regista-o. Determina a quantidade de dinheiro que a tua família gasta, num mês, devido às perdas de energia por essa parede. (2 valores) Conclusões: Por qual das superfícies (parede ou janela) as perdas de calor são maiores? Quais os principais factores que contribuem para essa diferença? Se esta actividade fosse realizada num dia quente de Verão, qual era a principal diferença que encontrarias relativamente ao que obtiveste hoje? Diálogo com a família: Pensa, em duas acções possíveis, durante a construção de uma casa, que levassem à redução das perdas de energia por fluxo de calor. (6 valores) Ideias do teu parceiro familiar: As tuas ideias: Comunicação casa-escola: Caro pai, mãe ou parceiro familiar, Por favor, diga me a sua opinião sobre o trabalho efectuado pelo seu filho, nesta actividade. Escreva SIM ou NÃO em cada afirmação. O meu filho compreendeu o trabalho e foi capaz de o resolver. O meu filho e eu gostámos desta actividade. Esta actividade ajudou-me a compreender o que o meu filho está a aprender em Ciências Físico-Químicas. Outros comentários Assinatura do pai, mãe ou parceiro familiar:

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