Mquinas Trmicas (Barco a vapor)

1. Objetivos Demonstrar o principia de funcionamento de uma mquina trmica utilizando um barco a vapor (barquinho pop pop). Construo de um barco pop pop.

2. IntroduoMuitos brinquedos utilizam princpios da Fsica para funcionarem, dessa forma, a utilizao dos mesmos como recursos para o ensino dessa cincia podem ser uma boa forma do professor garantir a curiosidade do aluno em relao a Fsica. O seguinte trabalho possui o intuito de utilizar uma espcie de barco que transforma energia trmica em energia mecnica para se locomover sobre a gua, Barco Pop Pop, para ensinar o contedo de mquinas trmicas para alunos do ensino mdio de uma escola pblica da cidade de Crato - CE. O funcionamento desse barco bastante simples. Uma fonte de calor, nesse caso uma vela, esquenta a gua que est dentro de um compartimento de alumnio completamente selado por onde saem dois tubos que esto localizados no casco do barco (Figura 1), o recipiente est completamente inundado com gua, assim, ao ser aquecido o lquido evapora aumentando a presso interna do recipiente, isso faz com que a gua que est dentro dos tubos do casco seja expelida para fora, impulsionando o barco para frente. Quando o vapor entra em contato com a gua que est fora do barco ele esfria novamente voltando ao estado lquido, com a queda de temperatura a presso interna do compartimento tambm cai fazendo com que a presso atmosfrica empurre mais gua para dentro do compartimento de alumnio, iniciando novamente o ciclo que faz com que o barco se mova.

Figura 1: Modelo do Barco pop pop

MtodosPasso 1: Utilize o estilete e a tesoura para cortar as laterais da latinha, tendo assim uma folha de alumnio sem nenhum defeito.Passo 2: Dobre a folha de alumnio ao meio (Figura 2) e coloque um pedao de fita crepe, no lado A, para prender as duas extremidades da folha e esprema com o pedao de madeira, o lado B, para criar uma dobra perfeita no meio da lata.

Figura 2: Dobra da Folha de alumnio.Passo 3: Recorte o molde (Boiler Patter) encontrado no anexo [2] e cole com a fita crepe bem no meio da folha de alumnio dobrada e recorte a folha conforme o molde.Passo 4: Dobre as bordas do alumnio bem em cima das linhas tracejadas, para isso utilize a quina do pedao de madeira, tambm use o carto de crdito para dobrar mais ainda as bordas.Passo 5: Retire o papel do molde e achate o pedao de alumnio com o pedao de madeira.Passo 6: Insira os trs canudos na parte aberta do alumnio. Ficando um lado achatado no pedao de alumnio e um lado curvo (Figura 3).

Figura 3: Modelo do conjunto canudo mais alumnio.

Passo 7: Passe cola epoxe no alumnio vedando qualquer parte aberta na lateral. Deixe a cola secar.Passo 8: Use a rgua para medir quatro centmetros da dobra dos canudos e corte. Escolha o lado mais curto do canudo para fazer esse corte.Passo 9: Retire os canudos da chapa de alumnio e passe cola na lateral da parte que mede quatro centmetro, evite passar cola em cima da dobra dos canudos, depois coloque novamente apenas dois canudos dentro do alumnio.Passo 10: Complete com cola os buracos que sobraram entre os canudos e o alumnio e espere secar.Passo 11: Depois de seco, coloque o conjunto formado pelo alumnio e os canudos dentro do copo com gua e assopre bem forte pelos canudos, verificando se a vazamentos, se houver, tampe-os utilizando a cola.Passo 12: Corte o apoio do anexo [2] (Bend Pattern) e cole com fita crepe em cima de um pedao de cartolina e recorte a mesma contornando o formato do apoio, dobre a cartolina nos locais indicados e cole com fita crepe.Passo 13: Pegue os canudos com o alumnio e encaixe igual na figura 4 e prenda com fita crepe, depois cole a parte dobrvel dos canudos com cola quente.

Figura 4.: Modelo do Conjunto formado por canudos, alumnio e apoioPasso 14: Descole o conjunto formado pelo alumnio e os canudos do apoio e mea dez centmetros das dobras do canudos at o final deles e corte-os.

2.1.1. Construindo o BarcoPasso 15: Recorte o molde do barco no anexo [1] e cole com fita crepe na bandeja de isopor, depois corte a bandeja conforme o molde.

2.1.2. Construindo a fonte de calorPasso 16: Para preparar a fonte de calor do barco, pegue um pedao de alumnio que sobrou e corte, depois dobre as pontas mais finas conforme na figura 5.

Figura 5: Viso do suporte para a vela.Passo 17: Corte a vela em trs pedaos iguais e encaixe um dos pedaos na pea de alumnio construdo no passo 16.

2.1.3. Montando o Barco pop popPasso 18: O prximo passo encaixar o motor no barco de isopor, para isso, passe os canudos pelo buraco no centro do barco e prenda com fita isolante, de modo que fique bem firme.Passo 19: prenda o suporte da vela bem no meio do alumnio do motor.Passo 20: Depois que o barco pop pop estiver pronto, insira gua pelos canudos, atm estarem completamente cheios, evite deixar bolhas de ar dentro da placa de alumnio, para isso coloque a gua com a ajuda de uma seringa.Agora s colocar o barco na gua e acender a vela, quando a gua que estiver dentro do recipiente de alumnio esquentar e vir vapor, o barco comear a se mover.

3. Referncia BibliogrficaSCIENCE TOY MAKER. Disponvel em: www.sciencetoymaker.org/boat. Acessado em: 26 de janeiro de 2014.MANUAL DO MUNDO. Disponvel em: www.manualdomundo.com.br/2012/04/como-fazer-um-barco-a-vapor-barquinho-pop-pop/. Acessado em: 26 de Janeiro de 2014.FEIRA DE CINCIA. Site de experincias em Fsica. Disponvel em: www.feiradeciencias.com.br/sala08/08_47.asp. Acessado em: 26 de Janeiro de 2014.UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Mquinas trmicas. Disponvel em: http://www.if.ufrgs.br/~leila/maquina.htm. Acessado em: 01 de Fevereiro de 2014.