O relatório discute a construção e utilização de um fogão solar como uma ferramenta pedagógica para o ensino de física, especialmente em relação à irradiação térmica e a utilização de energia renovável. O experimento é acessível, pode ser realizado com materiais simples e está ligado a conceitos práticos que promovem a conscientização ambiental e social. Além disso, aborda a aplicação do fogão solar para comunidades que ainda dependem da queima de vegetação para cozinhar, incentivando a adoção de soluções de energia limpa.

1. Licenciatura em Física UFRPE Instrumentação para o Ensino de Física Tutora: Dolores Duarte Alunos: José Jairo Barbosa Lindimbergh Pedro Setório Roberto Oliveira da Silva

2. Este relatório aborda a possibilidade na utilização dum experimento físico para o entendimento de assuntos ligados a termologia, assim como ter em mãos um instrumento que direciona pesquisas em temas transversais, como, por exemplo, a utilização de recursos renováveis de obtenção da energia. O forno Solar é um experimento de fácil construção, onde o professor de física pode utilizar esta idéia em sala de aula.

3. Quando ficamos expostos ao Sol, recebemos uma quantidade de energia que chega até nós através de ondas eletromagnéticas. E este processo de transferência de calor é chamado de irradiação térmica. Enquanto a condução e a convecção somente ocorrem em meios materiais, a irradiação acontece tanto em determinados meios materiais como no vácuo. No nosso cotidiano observamos diversas aplicações da irradiação térmica. Observando o funcionamento da popular garrafa térmica, que tem a finalidade de conservar um líquido a certa temperatura durante o maior tempo possível. Veja, a garrafa é constituída por uma ampola de vidro espelhado. A ampola tem parede dupla de vidro com o vácuo entre as duas paredes.

4. Outro exemplo é o efeito estufa que ocorre em nosso planeta. O gás carbônico e os vapores de água presente no ar funcionam como um vidro, pois são transparentes à energia radiante que vem do Sol, mas opacos as ondas de calor emitidas pela Terra. O excesso desses gases na atmosfera provoca um aumento considerável, na temperatura média que diversas formas de vida podem suportar.

6. A ideia de construir um fogão Solar para cocção de alimentos vem de meados do século XVII, pelo naturalista suíço Horace de Saussure. No entanto, este experimento pode ter finalidades práticas para o estudo de várias ciências. Como vimos sobre o conceito de irradiação térmica, o professor pode abordar temas como: efeito estufa, a utilização de recursos renováveis de energia, ecologia, e também temas transversais como: sociologia, economia etc.. Para a construção de um fogão solar, o aluno terá pouca, senão nenhuma dificuldade, pois este experimento requer materiais de fácil aquisição quando construído. Para a aplicação deste recurso didático, o docente precisa abordar teoricamente o que se pretende com a prática, e relacionar com o cotidiano destes alunos. Veja por exemplo a utilização deste experimento para uma comunidade do sertão Nordestino: nesta região do Brasil, ainda é de costume da população, a utilização da queima da vegetação local (a caatinga) para a aquisição de lenha para a cocção de seus alimentos, o que além de ser prejudicial para a vegetação nativa da região, pode-se perceber o qual perigoso para a saúde destas pessoas é, pois estes indivíduos quantos estão cozinhando seus alimentos estão inalando a fumaça que é provocada pela queima da madeira. E levar este conceito de energia limpa e de graça tem o fim pedagógico interdisciplinar, pois o aluno estará desenvolvendo sua percepção quanto à resolução de problemas sociais.

10. Materiais: Para a construção do fogão solar você pode utilizar de materiais bastante simples: Caixas de papelão Panela preta Placa de alumínio Cola e fita adesiva. Papel aluminizado Vidro, que pode ser substituído por um plástico transparente. Termômetro digital (-10º a 150º C) Cubos de madeira com 5 cm de aresta.

11. Papelão revestido de papel alumínio. Vidro comum Caixas de papelão

12. Construindo a Base Pegue duas caixas uma maior com dimensões 25 cm de altura X 55 cm de largura X 105 cm de comprimento e outra menor com dimensões 20 cm de altura X 50 cm de largura X 100 cm de comprimento para colocar uma sobre a outra como mostra a figura 2. Lembrando de colar os cubos de madeira dentro da maior, como você verá mais adiante Cole o papel alumínio dentro de ambas às caixas e também na parte que restou da aba da caixa de fora.

14. No fundo da caixa maior (na parte de dentro) cole 6 pedaços de cubos de madeiras de aresta 5cm, sugeridas abaixo e organizados na forma como está ilustrado.

15. Construindo a tampa Você deve pegar uma folha larga de papelão e coloque em cima da base. Trace um contorno e, em seguida, corte e dobre para baixo os cantos para formar a tampa com 7.5cm. Dobre e cole os cantos em volta. Adapte o enrugamento da folha de modo que elas fiquem da esquerda para a direita assim, mais tarde, poderá ser inserido o suporte dentro da parte enrugada da caixa.

18. Uma observação: as medidas de tempo estão na forma decimal, por exemplo: Onde se ler 12,75h, entender 12h45min. Pois 0,75 de 1 hora são iguais a 45minutos.

19. Observamos que o aumento da temperatura foi através de uma função exponencial. É só olhar o gráfico azul onde representa as medições feitas na água que estava no forno durante o intervalo compreendido das 11h às 12h45min. Outra observação importante foi compreendida durante o intervalo das 13h às 14h45min. Percebemos que a temperatura manteve-se constante neste período. Por isso separamos estas medições representando através de um gráfico de outra cor (vermelho). Aconselhamos que a cocção dos alimentos fosse feita das 11h30min. às 14h45min. Pois a temperatura estará em um nível que favorece os resultados esperados.

20. O princípio de funcionamento do Forno Solar é o mesmo de uma garrafa térmica, porém está concomitantemente ligado a teoria de efeito estufa para o super aquecimento dos alimentos. O vidro ou plástico usado para tampar o forno, serve como um receptor de ondas eletromagnéticas vindas do Sol, porém o mesmo material transparente impede o calor de escapar. O Vácuo criado pelas paredes do forno tem a intenção de minimizar a ocorrência de condução pelas moléculas do ar. Quanto ao fato de cobrirmos as paredes de papel alumínio, objetivou-se uma espelhação, a fim de minimizar a irradiação de dentro para fora. A panela preta tem como princípio a função de se tornar um corpo negro, pois sabemos que em um ambiente isolado, se houver um corpo polido e um corpo escuro, o corpo polido absorverá pouca energia, emitindo pouca energia, pois a maior parte é refletida. O corpo escuro, por sua vez, absorverá grande quantidade de energia e, em consequência, emitirá também grande quantidade de energia. O corpo negro, sendo o absorvedor ideal, é também o emissor ideal ou perfeito (RAMALHO). Porém o calor não será escapado para a atmosfera, pois o vidro fará a função de retentor deste calor emitido.

21. CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As Faces da Física . V. Único. 2ª ed. São Paulo,Ed. Moderna;2006. Cozinhando com o Sol: http://www.solarcooking.org/portugues/ <Acessado em 18/11/2010> Um Método Simples de Forno Solar: http://www.solarcooking.org/portugues/minimum-pt.htm <Acessado em 18/11/2010> Solar Cookers International: http://www.solarcookers.org/ <Acessado em 18/11/2010> The Solar Cooking Archive: http://www.solarcooking.org/ <Acessado em 18/11/2010> Sociedade do Sol: http://www.sociedadedosol.org.br/fornosolar/fornoss.htm <Acessado em 18/11/2010> Solar Oven Society: http://www.solarovens.org/ <Acessado em 18/11/2010> The Solar Cooking Archive Wiki: http://solarcooking.wikia.com/ <Acessado em 18/11/2010> Sempre sustentável: http://www.sempresustentavel.com.br <acessado em 25/11/2010>