A arandela girante é um
modelo semelhante aos
exaustores de ar de salões e
indústrias.
O ar quente, sendo menos
denso que o ar frio, tende a
subir e escapar por estes
exaustores, fazendo com que o
ar circule pelo local.
Este modelo tem utilidade em aulas de
física, na parte de convecção térmica,
pois seu funcionamento ocorre através da
passagem de ar pelo interior da Arandela.
Seu objetivo é esclarecer, por meio de
uma prática experimental, conceitos
físicos, estes por vezes complexos aos
olhos dos alunos.
Além disto, mostra o quão interessante é
estudar a disciplina de Física,
principalmente em sua parte
fenomenológica, a qual atrai e instiga
pelo conhecimento.
Construindo a Arandela
Girante
Os materiais necessários para sua confecção são:
◦ Duas folhas de tamanho A4;
◦ Lápis;
◦ Régua;
◦ Fita adesiva;
◦ Tesoura;
◦ Abajur sem cúpula;
◦ Pedaço de arame de 20 cm aproximadamente.
A montagem se faz da seguinte maneira:
1º Passo: Em uma das folhas A4 imprima o modelo
de arandela girante disponível no site do Ponto
Ciência (link ao final do livro), recortando-o em
seguida.
2º Passo: Marque, na segunda folha A4, os pontos
onde as hélices serão firmadas. Lembre-se, utilize o
comprimento da folha como referência e não a
largura. Além disso, os pontos devem estar na mesma
distância uns dos outros.
3º Passo: Feita a marcação dos pontos, fixe as
hélices na folha com o auxílio da fita adesiva. Ao
fim desta parte, observe que a arandela já estará
de acordo com o modelo abaixo.
4º Passo: Firme o arame no abajur, como no exemplo
abaixo e, após isso, coloque a arandela acima da
ponta do arame. Acenda a lâmpada e observe o que
acontece quando esta aquece, devido a passagem da
energia elétrica.
A arandela fará o papel da cúpula do abajur,
esta contendo ar em temperatura ambiente no
seu interior. Ao passo que a lâmpada se
aquece, o ar contido no interior da arandela
também é aquecido, agitando as moléculas
deste.
Este aquecimento faz com que a densidade do ar
diminua, tornando possível a entrada do ar frio pela
parte inferior da arandela, criando um ciclo de
convecção térmica. Percebe-se que as hélices da
arandela se movem, isso se dá por que quando as
moléculas de ar aquecido vão subindo para dar lugar
ao ar frio, colidem com as hélices da arandela,
movimentando-as.
A convecção térmica é um tipo de transferência de energia sob
a forma de calor, ocorrendo somente em meios líquidos e
gasosos. Essa transferência só se torna possível nesses dois
meios pelo fato de que necessita do movimento das moléculas,
este causado pela diferença de densidade do meio quando
aquecido ou resfriado (lembrando que, quando se quer aquecer
o meio, deve-se colocar a fonte de calor na parte inferior do
recipiente e, quando se quer resfriar, a fonte de resfriamento
coloca-se na parte superior).
Pense em uma panela de pressão...Quando a temperatura da panela e da
água em que está cozinhando o feijão, por exemplo, estiver igual, não
ocorre o processo de convecção térmica.
Mas então, quando ele ocorrerá?
Ao passo que a panela vai aquecendo-se, passa a conduzir energia sob a
forma de calor para as moléculas do líquido presente, pois as mesmas estão
tocando as paredes internas da panela. Quando a temperatura do líquido se
elevar um pouco, já haverá a diferença de densidade entre as moléculas de
baixo do recipiente e as de cima, isto faz com que as moléculas de cima
desçam, devido sua maior densidade. Quando estas moléculas que
desceram aquecerem, elas subirão, gerando as correntes de convecção
térmica.
Exemplo da Panela de Pressão.
http://pontociencia.org.br/pdf/helicesA3.pdf. Acessado em 15/11/2012.
http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=r
ja&ved=0CCoQFjAB&url=http%3A%2F%2Fpontociencia.org.br%2Fgerarpdf%2F
index.php%3Fexperiencia%3D481&ei=yu2kUMqNNO650AGNrYHYCw&usg=A
FQjCNHXgUZTbUkD1Qjj0u0ZhSc29_yaMg&sig2=-QdFjfGztgsL_X86SLsAjA.
Acessado em 15/11/2012.
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