El calor, una forma de energía en tránsito.

El grupo Fausto de Elhuyar, autor de este trabajo, pertenece al Seminario Permanente de Ciencias Experimentales del CEP de Cartagena, y surgió a raiz de la puesta en marcha de los Programas de Actualización Didáctica promovidos por la Subdirección General de Perfeccionamiento del Profesorado. La metodología utilizada en esta unidad didáctica es eminentementemente activa y práctica, siendo las dos aportaciones más importantes de la misma, la gran variedad de actividades que incluye: experimentales, teóricas, trabajos opcionales para casa, lecturas, trabajos interdisciplinares, juegos, visitas, etc., y el desarrollo de nuevos criterios de evaluación, que amplían el abanico de conceptos a calificar, reduciendo el peso de los conocimientos teórico-memorísticos.

Montaje y mantenimiento de instalaciones de frío, climatización y producción de calor : desarrollo curricular del ciclo formativo de grado medio de FP.

NIPO: 176-96-112-6

El calor : una idea de integración en ciencia.

Se trata el tema de la integración de las ciencias en la enseñanza secundaria y las ventajas que supone para una mejor enseñanza y comprensión de los fenómenos científicos por parte de los alumnos. Se propone aquí un método de integración de todos los campos referentes al calor, en el que se aúnan los procesos de la física, la química y las ciencias naturales, en los que interviene el calor, y el conjunto de contenidos, prácticas y actividades a realizar durante el curso.

Una sugerencia acerca de las explicaciones sobre el 'calor' en bachillerato y C.O.U.

Se propone una nueva orientación de las explicaciones sobre el tema del calor en la Física y Química de EGB y de Bachillerato, ante los errores didácticos observados, que suponen un problema de base para los alumnos a medida que continúan con sus estudios. La explicación se refiere, particularmente, a los conceptos de calor, caloría y equivalente mecánico del calor.

Los conceptos de trabajo mecánico, energía y calor.

Estudio en base a los conceptos de trabajo mecánico, energía y calor. Ello se debe a que se considera que la enseñanza de la Física tanto en el nuevo Bachillerato como en la EGB, exige una revisión de los métodos tradicionales de estudio si se quiere hacer verdaderamente eficiente. Es un problema que no afecta únicamente a esta disciplina, ya que es bastante habitual que la forma habitual de presentar conceptos fundamentales, dificulte enormemente su comprensión. En lo que se refiere a conceptos tan básicos en Física y aún en Ciencias en general, como los de trabajo, energía y calor, se realiza una crítica a la presentación o explicación clásica de los mismos, y se aporta un nuevo enfoque, basado en el concepto cualitativo y cuantitativo de energía. Por otro lado, se estudia la relación entre energía y movimiento, y el concepto de trabajo mecánico. Para terminar se reflexiona sobre la relación entre energía y temperatura y el concepto de calor, y se sistematizan una serie de conclusiones generales.

Se impone una actualización del diccionario de la lengua. Dos palabras a revisión : calor y temperatura.

A través de la revisión de dos conceptos de la Física, calor y temperatura, y de los términos que pertenecen a sus mismas familias (calorífico; caluroso; calórico; grado, etc), se impuso la necesidad de realizar una revisión y actualización de los términos científicos del diccionario de la lengua española, debido a las definiciones obsoletas e inexactas que éste ofrecía, motivo que incluso provocó la organización de un Congreso Internacional cuyo tema fundamental fue la 'Actualización del idioma por evolución dirigida', celebrado en Zaragoza por la Institución 'Fernando el Católico'.

Qué es la bomba de calor.

Se presenta un estudio detallado de qué es una bomba de calor, cómo funciona la bomba de calor, se define el coeficiente de operación (COP) de una bomba de calor, el punto de equilibrio, y se exponen los diferentes tipos de bomba de calor según sea el medio del cual el evaporador absorbe el calor y al que lo cede el condensador.

Calor y temperatura.

Se hacen algunas reflexiones sobre el significado de los términos calor y temperatura. Se describen y analizan los conceptos relativos al calor y la temperatura en una muestra de ocho libros de texto para la Segunda Etapa de EGB indicando, en cada caso, en qué consiste la incorrección de la expresión. Para tener una visión más global sobre los términos anteriormente expuestos se aportan unas notas sobre Termodinámica, ya que en la mayoría de los fenómenos mecánicos, se pierde energía, por rozamiento en forma de calor.

Las NT en como herramienta de mejora del proceso enseñanza-aprendizaje en estudios avanzados: PROCCA-09 y su influencia en la mejora del aprendizaje de la asignatura 'diseño avanzado de equipos de transferencia de calor' del máster de ingeniería química

El Método de simulación por redes (MESIR) aplicado a la resolución de problemas en ingeniería, aúna todo el potencial existente en la analogía termo-eléctrica con la potencia de los ordenadores. El registro del programa PROCCA-09 basado en el MESIR es resultado del trabajo de dos grupos de investigación de la UMU y la UPCT. Entre las ventajas de esta herramienta, en contraposición con las prácticas de laboratorio, podemos citar: es generalmente más económica, no tiene riesgos, portátil, fomenta el aprendizaje significativo, etc. En la comunicación se presentan algunas experiencias y resultados de la mejora del proceso de enseñanza-aprendizaje con esta herramienta

Estudo do calor específico de compostos Heusler paramagnéticos, da série do níquel Ni 2 Tal, onde T=Ti, Zr, Hf, V, Nb e Ta

Neste trabalho apresentamos os resultados experimentais da medida do calor específico dos compostos Heusler da série Ni2TA1, onde T =Ti, Zr,Hf,V,Nb, Ta. Estas medidas foram feitas utilizando-se um calorímetro adiabático que atua na faixa de 1,84 K a 10,3 K e visaram o estudo da estrutura elêtrônica dos compostos em termos da densidade de estados eletrônicos à nível de Fermi, bem como da dinâmica da rede cristalina, com o uso dos modelos de Debye e de Einstein para o calor específico. Apresentamos, também, uma descrição do calorímetro, seu funcionamento e as alterações ocorridas em função deste trabalho.

Simulação numérica de um sistema de armazenamento de calor em estufas de plasticultura

Apresentar um modelo para simular um sistema de armazenamento de calor no solo em estufas para plasticultura é o objetivo do presente trabalho. O sistema consiste num feixe de tubos enterrados no solo. A convecção forçada de ar no seu interior realiza a troca térmica necessária para manter as estufas sob faixas desejadas de temperatura. O objetivo do modelo é investigar os efeitos no calor armazenado e a influência das variáveis, tais como diâmetro, comprimento, espaçamento entre os tubos e a velocidade de ar no canal provocam no sistema. O solo é tratado como um meio difusivo e avalia-se a contribuição do termo de condensação e evaporação da água contida no ar em escoamento nos tubos. A equação da energia é resolvida para o solo e para o ar. Os tubos de seção transversal circular são modelados como tubos de seção transversal quadrada com o objetivo de que as simulações possam ser processadas em coordenadas cartesianas. O programa resolve situações tridimensionais, transientes e emprega o Método dos Volumes Finitos para integrar as equações diferenciais governantes. O modelo original é baseado no modelo de Gauthier et al., 1997, tendo sido os resultados do mesmo foram usados para a validação do presente estudo. Um circuito de água quente é também projetado e apresentado para o aquecimento das estufas. A água circula através de mangueiras sobre o solo e é aquecida por um sistema de queimadores a gás liqüefeito de petróleo ou óleo combustível, transferindo assim calor para o interior da mesma. O projeto de aquecimento foi realizado através de um programa de parceria entre a Ufrgs, Sebrae, Fapergs e a Agropecuária Clarice.

Análise teórico experimental dos evaporadores de uma bomba de calor

Faz-se um estudo da construção de uma bomba de calor residencial de baixo custo utilizando um condicionador de ar do tipo janela. Com tal equipamento operando fora das condições de projeto é preciso fazer uma avaliação das novas condições de operação, onde os evaporadores passam a ser objetivo de estudo do presente trabalho. A análise foi conduzida de duas formas. Uma tomada de dados experimental, feita em duas épocas distintas do ano, nas condições mais severas de consumo, no inverno, e nas condições mais severas de temperatura, no verão. A outra, uma análise teórica, gerando dados que podem ser comparados com a literatura. Inicialmente, é feita uma avaliação do coeficiente de performance visando a competitividade do equipamento no que tange o custo operacional. Como objetivo principal é avaliada a troca de calor nos evaporadores e os parâmetros que a influenciam, bem como o comportamento do fluido refrigerante na entra e saída. Foi preciso desenvolver uma metodologia para trocadores aletados que apresentam mudança de fase já que esta não é vista com facilidade na literatura. Faz-se uso do método NUT e- , que é adaptado de forma a ser função somente dos dados psicrométricos do ar. Para a efetividade média externa e o coeficiente de convecção externo é utilizada a metodologia desenvolvida por Schmidt em 1949 Como resultados, observou-se que o coeficiente de performance fica na faixa dos equipamentos comercias (2,6 na média anual) e o custo operacional é competitivo com o uso do gás liquefeito de petróleo, em aquecedores de passagem. A efetividade do trocador e o coeficiente de convecção externo apresentam um valor baixo, atribuído a grande área de troca de calor externa. O coeficiente de contato, apresenta um valor alto se comparado ao coeficiente de convecção externo. Quanto ao fluido refrigerante, este apresenta condições normais nas saídas dos evaporadores e título baixo na entrada de um dos evaporadores. Também é observado que um dos evaporadores apresenta baixo uso efetivo, sendo o problema atribuído a baixa vazão de refrigerante.

Preparação de sílica organofuncionalizada à base de zircônia e estudos de adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e pesticidas organoclorados

O trabalho realizado conjuga informações de preparação e caracterização de materiais à base de sílica, com avaliação de possível aplicação potencial na área de química analítica ambiental. As sílicas organofuncionalizadas foram preparadas segundo 2 métodos: grafting e sol-gel. Os 4 sólidos obtidos por grafting diferem essencialmente na natureza da esfera de coordenação em torno do centro metálico (átomo de zircônio), enquanto que os 2 sólidos obtidos pelo processo sol-gel são sólidos híbridos, contendo ligantes indenil, grupos silanóis e etóxidos na superfície, diferindo entre si pela presença de centro metálico. Os teores de metal, determinados por RBS, nas sílicas organofuncionalizadas ficaram em torno de 0,3 % para os sólidos preparados por grafting e 4,5 %,no caso, do sólido preparado por sol-gel. A análise por DRIFTS confirmou a presença dos ligantes orgânicos e, ainda, grupos silanóis residuais nos adsorventes preparados por grafting. A capacidade de adsorção das sílicas organofuncionalizadas foi avaliada frente a duas famílias de compostos: HPAs e pesticidas organoclorados. A identificação e quantificação dos HPAs foi conduzida através de cromatografia gasosa com detector seletivo de massas. Os resultados da capacidade de adsorção para os 16 HPAs prioritários não foram quantitativamente considerados satisfatórios, em parte devido à dificuldade de solubilidade em água. A determinação quantitativa da eficiência dos adsorventes sólidos, na pré-concentração/extração dos pesticidas organoclorados, foi realizada através da cromatografia gasosa com detector de captura de elétrons. Os resultados de recuperação, para os compostos organoclorados: heptacloro epóxido, dieldrin e endrin foram considerados satisfatórios e em concordância com valores encontrados com o adsorvente comercial LC-18. O lindano apresentou boa recuperação especificadamente nos adsorventes preparados por sol-gel. De uma forma geral, os resultados indicam a possibilidade de utilização futura dos adsorventes sólidos preparados em protocolos de pré-concentração/extração de organoclorados a nível de traços.

Modificação estrutural de bentonitas nacionais : caracterização e estudos de adsorção

São apresentados os aspectos teóricos, práticos e bibliográficos envolvidos no desenvolvimento da tese de doutorado intitulada Modificação estrutural de bentonitas nacionais: caracterização e estudos de adsorção. O trabalho consistiu no desenvolvimento de um material adsorvente a partir de bentonitas, do tipo montmorilonitas, modificadas estruturalmente com o objetivo de aumentar sua capacidade de adsorção de poluentes, orgânicos e inorgânicos. O estudo visa incrementar o valor agregado deste recurso mineral e insere-se na área de tratamento de efluentes líquidos usando adsorventes não tradicionais, eficientes e de baixo custo em substituição ao carvão ativado ou às resinas de troca iônica. Foram estudadas as propriedades físicas e químicas; distribuição de tamanho de partículas, área superficial, potenciais eletrocinéticos, capacidade de troca catiônica, composição mineralógica, morfologia superficial e espaçamento basal, bem como as propriedades adsorptivas dos argilominerais não tratados e modificados, não modificadas e pilarizadas respectivamente. Também são discutidos os mecanismos de adsorção envolvidos e o desenvolvimento de um reator contínuo (adsorção em flocos) e de separação sólido/líquido. As modificações estruturais dos argilominerais foram realizadas via homoionização com cloreto de cálcio e posterior intercalação com compostos orgânicos com ação quelante de metais. A FENAN, bentonita obtida pela intercalação com Orto Fenantrolina (OF), foi a que apresentou melhor viabilidade técnica em termos de adsorção, adsorção/dessorção, floculação e de acumulação de poluentes na forma floculada e não floculada. Adicionalmente os estudos de reversibilidade da intercalação revelaram a alta estabilidade da OF na FENAN, em soluções fortemente ácidas, onde aproximadamente 90% da OF permanece ligada à superfície da argila. A quantidade de OF adsorvida na forma de unidades micelares foi de 112 mg por grama de bentonita a pH 8,5 ± 0,5. A caracterização das bentonitas, via difração de Raios X, análise térmica, microscopia eletrônica de varredura e por microscopia de força atômica, revelou que as FENAN possuem um comportamento estrutural muito estável ao longo da seqüência de adsorção/dessorção e que após a adsorção de poluentes inorgânicos, o quelato metálico formado apresenta alta estabilidade dentro da estrutura da organobentonita. A capacidade de acumulação alcançada nas FENAN foi de 110 mg de Cu/g de bentonita, valor superior à de diversos materiais adsorventes alternativos propostos em outros trabalhos similares. Os estudos de acumulação das FENAN floculadas – FENANFLOC, indicaram que a presença de floculante, na quantidade utilizada, não afeta significativamente a capacidade de remoção das bentonitas modificadas. Este comportamento apresentado, permitiu o desenvolvimento do Reator Expandido de Flocos Adsorventes (REFA), cujas características e parâmetros operacionais são discutidos em detalhe. Finalmente, os resultados são discutidos em termos dos fenômenos interfaciais envolvidos e dos potenciais práticos deste novo adsorvente e da nova técnica de adsorção em flocos no REFA.