ESCOLA SECUNDÁRIA AUGUSTO GOMES CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES Unidade de Formação de Curta Duração 2011/2012 - ENERGIAS RENOVÁVEIS: UMA ABORDAGEM LÚDICA E DIDÁTICA PAINEL SOLAR TÉRMICO Energias Renováveis: uma abordagem lúdica e didática RESUMO Este projeto pretende demonstrar como efetuar a montagem de um painel solar térmico através do uso de materiais comuns e verificar a eficácia deste processo no aquecimento da água, pondo em prática conhecimentos elementares relativos às leis da termodinâmica, da condutividade térmica de materiais e do princípio da convecção. Para a construção do painel foram necessários alguns materiais, todos eles de baixo custo, recicláveis e de fácil aquisição. PALAVRAS-CHAVE Energia solar, termodinâmica, condutividade térmica, isolamento térmico, convecção, radiação. INTRODUÇÃO A experiência foi realizada para demonstrar como a energia solar, por efeito da condutividade térmica e da convecção, pode ser aproveitada para o aquecimento de águas. A observação e a testagem do funcionamento do painel solar foram efetuadas à luz do conhecimento das leis da Termodinâmica: Lei zero da termodinâmica: dois corpos em contato transferem energia entre si; 1ª lei da termodinâmica: a energia transforma-se e transfere-se, mantendo-se constante a sua quantidade total, no universo; 2ª lei da termodinâmica: a energia dissipa-se na sequência de transformações espontâneas; METODOLOGIA MONTAGEM A metodologia utilizada seguiu os seguintes passos: Reaproveitou-se uma caixa de cartão cortada longitudinalmente, com dimensões de 27x40x6cm; Cortou-se uma placa de esferovite, adaptando às medidas da caixa de cartão, fixando-a de seguida, por pressão, no fundo da caixa com cola de poliestireno; Desenhou-se com marcador e esculpiu-se com x-ato, na placa de esferovite o percurso de encaixe para o tubo de nível conforme figura 1; Efetuaram-se dois furos na caixa para entrada e saída do tubo de nível: de modo a obter-se o efeito termossifão (figura 2), a entrada do tubo descreve uma reta descendente e o percurso no interior do painel, até à sua saída, segue um trajeto sinuoso e ascendente; Forrou-se a fachada a descoberto da esferovite com folha de alumínio; Colocou-se fita calafetadora no perímetro da esferovite para assegurar um isolamento mais eficaz; Embutiu-se o tubo de nível na ranhura esculpida na esferovite; Pintou-se a caixa com tinta preta; Fixou-se o vidro à caixa com fita de velcro, reforçando com fita cola preta; FUNCIONAMENTO Posicionou-se o painel com um ângulo de aproximadamente 40º com a horizontal de modo a maximizar a incidência de radiação solar; Fez-se circular a água entre o painel e um recipiente com cerca de 500ml de capacidade conforme fotografia da figura 3, certificando a ausência de bolhas de ar no interior do tubo; Dissolveu-se corante alimentar na água a fim de tornar percetíveis as correntes de convecção; Introduziram-se duas sondas de um medidor de temperatura digital (PASCO GLX XPLORER) no recipiente com água à temperatura ambiente; RESULTADOS Verificou-se a circulação da água entre o painel e o recipiente pela diferença de densidade entre a água quente e a água fria, ou seja, criou-se uma corrente de convecção: a água mais quente (no interior do painel) ao tornar-se mais leve, foi sendo “empurrada” pela entrada da água mais fria (no recipiente), alcançado-se assim o efeito termossifão.