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Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Berenice Helena Wiener Stensmann

Experiência


Esta experiência permite determinar a quantidade de energia solar recebida na Terra.

Material necessário:
  • termômetro na escala Celsius( pode ser termômetro que se utiliza em aquários)
  • papel contac preto ou plástico preto
  • vidro de nescafé ou de compota de boca larga e transparente
  • relógio
  • fazer a medida em dia ensolarado, sem nuvens e sem vento.
  • Como construir o equipamento: cole na parte interna do vidro transparente, de forma a cobrir 50% da área total lateral do vidro, o papel contac preto. Você pode substituir o papel contac por tinta acrílica preta , pintanto a parte interior do vidro de forma a cobrir 50% da área total lateral. Deve prender o termômetro na parte interna do vidro. Encha-o de água a temperatura ambiente e feche bem a tampa. O equipamento está pronto para ser utilizado. Simples, não?

    Procedimento:Verifique a temperatura da água que foi colocada no pote e marque na tabela juntamente com a hora inicial da experiência. Coloque o pote exposto ao Sol durante 15 minutos. Ao fim deste tempo verifique a temperatura da água e marque na tabela juntamente com o novo horário. Despeje a água do pote e encha-o novamente com água da torneira. Repita o procedimento acima, mas desta vez deixe o pote na sombra. Anote os dados.

    Coloque os dados de seu experimento na tabela abaixo:
    Hora Inicial Temperatura Inicial Hora Final Temperatura Final Variação de temperatura Variação de temperatura por minuto
    Sol
    Sombra
    Sol
    Sombra

    Determinação da Constante Solar:

    1. Fazer a média entre os dois valores de variação de tempertura por minuto obtida para as medidas no Sol, e depois faça a média para as medidas na sombra. A variação média no Sol tem que ser corrigida pela perda (ou ganho) de calor para a atmosfera. se houver uma perda de calor na sombra (variação de temperatura negativo), então some a variação média na sombra à variação média no sol para obter o aumento de temperatura líquido no sol. Se houver um ganho, então subtraia. Por exemplo: se após 15min de exposição no sol a temperatura da água aumenta de 2 graus a variação de temperatura por minuto é 0,133 ºC e após 15 min de exposição a sombra a temperatura diminui de 2 graus a variação de temperatura por minuto será -0,133ºC. A variação média no Sol deve ser corrigida, então, nesse caso fazemos a soma de 0,133 +0,133= 0,266.

    2. Calcule o volume de água, em cm3 colocada no pote.Sabendo que a densidade da água = 1 g/cm3, determine a massa de água existente no pote, em gramas.

    3.Sabendo que o calor específico da água é 1 cal/gºC, determine a quantidade de calor absorvido por minuto.

    4. Calcule a área coletora do pote multiplicando h( altura do pote) por 2R ( R=raio da base do pote).Divida as calorias por minuto pela área coletora para achar o número de calorias absorvidas por minuto, por centímetro quadrado da área coletora.

    Número de calorias absorvidas por minuto por centímetro quadrado=_________.

    O número encontrado acima é a "constante solar". Na verdade, ele depende da altura do Sol, porque quando o Sol está baixo no céu seus raios têm que passar por uma camada atmosférica maior do que quando ele está alto. É possível verificar isto, medindo a constante solar várias vezes durante o dia, comparando os resultados.

    Determinação da Energia do Sol:

    1. Sabendo que 1 cal = 4,18J e 1 min = 60 segundos, converta cal/min.cm2 para J/s.m2.(Lembrete 1 J/s = 1 watt).

    Responda:

    1A)Quantos watts incidem sobre cada metro quadrado da superfície da Terra?

    1B)Quantos watts incidem sobre cada quilômetro quadrado da superfície da Terra?

    2.Calcule a área, em quilômetros quadrados, de uma esfera imaginária que tem o Sol no centro e a Terra na sua superfície, sabendo que a distância média da Terra ao Sol é 150 x 106 km. (Lembrete Área da superfície de uma esfera = ).

    Quantos watts o Sol produz? Compare o seu resultado com o valor de tabela que é 4 x 1026 watts. O que você acaba de calcular denomina-se a luminosidade do Sol.