1) Os alunos realizaram uma experiência para determinar como aumentar o rendimento no aquecimento de água ao cozinhar. 2) Eles mediram a temperatura da água ao longo do tempo enquanto aquecida e calcularam que o rendimento foi de aproximadamente 5,26%. 3) Concluíram que o rendimento poderia ser maior se impedissem a perda de calor para o ar e o recipiente.

1. AnaRita,AndréSerra,CláudiaEspalhaeDavidAndrade–10.ºB
Disciplina:FísicaeQuímicaA|AnoLectivo2010/2011
RelatóriodaActividadePrática“Comopoderemosaumentaro
rendimentonoaquecimento,quandocozinhamos?”

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Introdução
Questão/Problema: Como poderemos aumentar o rendimento no aquecimento,
quando cozinhamos?
No passado dia 10 de Março de 2011, realizou-se uma actividade prática laboratorial
no âmbito do tema inicial do módulo de Física, com o intuito de descobrir a resposta
à questão “Como poderemos aumentar o rendimento no aquecimento, quando
cozinhamos?”. Esta actividade permitiu-nos uma melhor compreensão do processo de
aquecimento de água num gobelé, utilizando uma placa de aquecimento eléctrico
com agitador. Além disso, tivemos a oportunidade de associar mais uma vez a
radiação como um modo de transferir energia para um sistema, aumentando a sua
temperatura, sendo uma alternativa à transferência de energia sob a forma de calor.
O sistema considerado foi um gobelé com uma certa massa de água, um sistema
aberto, uma vez que a sua fronteira permite trocar de matéria e/ou energia com a
vizinhança.
Para responder à questão/problema, há que ter a noção de alguns conceitos
sobre energia, bem como de outras noções, tais como rendimento, transferência
e transformação de energia e Lei da Conservação da Energia:
Transferência de energia
Quando um sistema cede ou recebe energia do exterior, diz-se que há transferência
de energia.
Transformação de energia
Como sabemos, a energia manifesta-se sob diversas formas: química, mecânica,
eólica, etc.
A energia pode ser convertida de uma forma noutra forma de energia. Diz-se
portanto que houver uma transformação de energia. Pode haver transformação de
energia de um sistema sem que haja transferência de energia (por exemplo, no caso
de uma pedra a cair, a energia do sistema Terra-corpo não é alterada. Há
transformação da energia potencial em energia cinética.
Rendimento
A noção de rendimento é útil quando consideramos transferências de energia.
Sabemos que é impossível transformar toda a energia fornecida a um sistema (por
exemplo, quando queimamos a gasolina num motor de um automóvel) em energia
útil (energia cinética do automóvel), visto que parte da energia fornecida é
transformada em energia não utilizável.

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Se considerarmos um sistema qualquer que possa extrair energia a uma fonte de
energia, transformando-a noutra forma de energia que nos possa ser útil, observa-se
que parte da energia fornecida não é utilizável.
O processo de transformação será tanto mais eficaz quanto menor for a energia
dissipada. Assim, se não existir dissipação de energia durante o processo de
transformação, a energia útil é igual à energia motora, pelo que o rendimento, neste
caso, seria igual a 100%.
Lei da Conservação da Energia
Conservar significa, cientificamente, manter constante o valor de uma grandeza física
num determinado sistema.
Um sistema isolado não troca energia com o exterior pelo que se o sistema não for
isolado, parte da energia transferida é dissipada para o exterior (energia
degradada).
Posto isto, a lei (ou o princípio) da conservação da energia afirma que a energia de
um sistema isolado se mantém constante.
Conceitos
Balanço Energético – De modo a facilitar a visualização as transferências e
transformações de energia que ocorrem, é conveniente utilizar diagramas. Ora
representam-se por círculos os dispositivos que transformam energia e por setas as
transferências de energia. Se necessitarmos de representar sistemas que funcionem
como fontes ou reservatórios de energia, utilizaremos rectângulos;
Energia motora (fornecida) – Energia recebida num determinado sistema;
Energia útil – Energia (realmente) aproveitada pela máquina durante
transformações e/ou transferências de energia;
Energia dissipada – Energia que se perde para o meio ambiente, uma vez que não
foi aproveitada pela máquina durante transformações e/ou transferências de
energia;
Energia cinética – Os corpos são constituídos por partículas em agitação constante e
desordenada. A temperatura dos corpos tem a ver com a agitação das partículas.
Para um certo corpo, quanto maior for a agitação, maior é a temperatura. Devido
ao seu movimento, as partículas possuem assim energia cinética.
Energia potencial – Entre partículas, constituintes dos corpos, exercem-se forças de
interacção. Pode-se então afirmar que há energia cinética associada às forças
exercidas pelas mesmas.

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Energia interna – Energia interna de um corpo ou sistema define-se pela soma da
energia cinética e da energia potencial das partículas de um certo corpo ou sistema.
Potência – Potência de uma máquina é uma grandeza que informa sobre a rapidez
com que uma máquina transfere energia de um sistema para outro:
sendo
– intervalo de tempo;
– energia transferida pela máquina no intervalo de tempo;
– potência de uma máquina.
A unidade de potência no Sistema Internacional é o watt (W).
Rendimento – O rendimento de uma transformação é definido pelo quociente entre
a energia útil e a energia motora. Este calcula-se assim através da fórmula:
Materiais
 Gobelé de 250 cm3
;
 Placa de aquecimento eléctrico, com agitador;
 Suporte vertical;
 Balança;
 Termómetro de 100˚C;
 Cronómetro;
 Água.
Procedimento
1.º Colocar o gobelé sobre a balança e enchê-lo com cerca de 200 mL de água.

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2.º Retirar o gobelé da balança e colocá-lo na placa de aquecimento. Ligá-la na
potência máxima.
3.º Mergulhar o termómetro na água do gobelé, de modo a registar a temperatura
a que esta se encontra.
4.º Quando a temperatura da água atingir 35,0˚C, accionar o cronómetro.
5.º Com o cronómetro, determinar o tempo que demorou a variação da
temperatura da água de 35,0˚C para 75,0˚C.
6.º Determinar o rendimento do aquecimento da água, bem como outras variáveis
(energia útil, fornecida e dissipada).
8.º Comparar os resultados obtidos e tirar as conclusões necessárias.
Dados
Registo das medidas
Massa da água que é aquecida: 181,89 g = 0,18189 kg (com uma incerteza de ±0,01)
Temperatura inicial da água: 16˚C
Potência da resistência eléctrica: 540 W
Após um aquecimento prévio, a água ficou à temperatura de 35 ˚C. Depois, passou a
medir-se o tempo que a temperatura da água demora a atingir 40 ˚C, 45 ˚C, 50 ˚C,
55 ˚C, etc., até alcançar 75 ˚C (todos estes dados estão registados na tabela abaixo).
35 00:00:00:00
40 00:02:45:00
45 00:03:04:00
50 00:04:46:00
55 00:06:38:20
60 00:08:35:15
65 00:10:54:94
70 00:13:38:83
75 00:17:27:13

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Intervalo de tempo:
Tratamento dos dados
1.º Cálculo da energia eléctrica fornecida:
2.º Cálculo da energia que foi transferida, como calor, para a água:
3.º Cálculo da energia dissipada na transformação e nas transferências:
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20
Temperatura/˚C
Tempo/m
Variação da temperatura da água em função do
tempo

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Após da observação, registo e determinação de todos os dados necessários, procedeu-
se assim à determinação do rendimento, que se calcula através da fórmula:
em percentagem:
Conclusão
Com a realização desta actividade prática laboratorial conseguimos conceber uma
possível resposta ao problema inicial “Como poderemos aumentar o rendimento no
aquecimento, quando cozinhamos?”.
O rendimento depende de imensas variáveis. Por exemplo, o rendimento do motor
de um automóvel é aproximadamente 25%, quando está bem afinado. O
rendimento do motor de um automóvel depende também da velocidade com que
este se desloca. No caso do acto de cozinhar, algumas das condicionantes são o
espaço (se há ou não portas e/ou janelas abertas, etc.) e o próprio material utilizado.
No caso da nossa actividade, podemos concluir que o rendimento do aquecimento da
água é de, aproximadamente, apenas 5,26%. Provavelmente, este valor deve-se à
energia dissipada para o corpo (gobelé) e o ar. O gobelé no qual realizámos a
actividade possuía uma abertura de dimensões médias, pelo que a maior parte desta
energia perdeu-se para o ar envolvente (por processos de calor). Outra parte da
energia dissipada foi transferida também por processos de calor, mas para o gobelé.
Assim, analisando estes factos, podemos afirmar que o rendimento poderia ser maior
com a colocação de algo que tape a abertura do gobelé, impedindo assim a perda
de energia para o ar envolvente ou utilizar algum tipo de material isolante a
envolver o gobelé e assim impedir a perda de energia para este.

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Nota: Há que salientar que a energia não é perdida independentemente de o
rendimento ser grande ou pequeno. A energia nunca desaparece, transforma-se em
diversas formas e transfere-se entre sistemas.
Bibliografia
 Silva, Daniel Marques. Desafios da Física, Física e Química – A, 10.º /11.º – Ensino
Secundário. Lisboa Editora, 1.ª edição de 2008;
 Pinto, Rafaela Prata; Amado, Maria Manuela; Appelt, Fernanda. Física e Química
A – 10.º Ano. Edições ASA, 3.ª Edição de 2010.
Webgrafia
 http://www.infopedia.pt/$energia-util;