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.

Uso da função de transferência em problemas de condução do calor com a lei de Fourier modificada

Este trabalho visa o uso da função de transferência, a qual relaciona distribuição de temperatura e fluxo de calor, na comparação no domínio freqüência, entre o modelo de difusão usual (parabólico) e um modelo ondulatório (hiperbólico) que inclue o efeito de propagação do calor não instantâneo, sendo avaliados os casos de meio semi-infinito e finito. Para o caso de meio semi-infinito, são determinadas as expressões para as características de amplitude e de fase, considerando tanto a abordagem parabólica quanto hiperbólica. É observada a relação entre estas duas abordagens, mostrando que a abordagem parabólica é uma caso particular da abordagem hiperbólica, podendo ser obtida através de um processo de limite envolvendo o tempo de relaxação r . Para o caso de meio finito, são determinadas as expressões para as caracteríısticas de amplitude de ambas as faces da placa unidimensional, considerando tanto a abordagem parabólica quanto hiperbólica. Estas expressões são transformadas para a forma adimensional quando então são deduzidas as expressões correspondentes das características de amplitude. Mais uma vez, todos os resultados para o caso parabólico podem ser determinados a partir dos resultados do caso hiperbólico, através de um processo de limite envolvendo o tempo de relaxação r São apresentados resultados numéricos referentes às características de amplitude, onde é apontada a existência de uma freqüência limite, acima da qual a diferença entre os dois modelos, do tipo parabólico ou hiperbólico, aumenta rapidamente. Também é apresentada uma forma alternativa de cálculo da distribuição de temperatura transiente que faz uso da função de transferência do sistema.

Solução da equação de condução de calor bidimensional, em meios multicompostos, pelos métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace

Neste trabalho, desenvolvemos uma metodologia semi-analítica para solução de problemas de condução de calor bidimensional, não-estacionária em meios multicompostos. Esta metodologia combina os métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace. Inicialmente, aplicamos o método nodal. Nele, a equação diferencial parcial que descreve o problema é integrada, transversalmente, em relação a uma das variáveis espaciais. Em seguida, é utilizado o método de parâmetros concentrados, onde a distribuição de temperatura nos contornos superior e inferior é substituída pelo seu valor médio. Os problemas diferenciais unidimensionais resultantes são então resolvidos com o uso da técnica da transformada de Laplace, cuja inversão é avaliada numericamente. O método proposto é usado na solução do problema de condução de calor, em paredes de edificações. A implementação computacional é feita, utilizando-se a linguagem FORTRAN e os resultados numéricos obtidos são comparados com os disponíveis na literatura.

Modelos cinéticos da equação linearizada de Boltzmann e um problema de transferência de calor em microescala

Neste trabalho, um problema de transferência de calor da dinâmica de gases rarefeitos, causado pela diferença de temperaturas nas superfícies de um canal, é abordado. O problema é formulado através dos modelos cinéticos BGK, S e Gross-Jackson da equação linearizada de Boltzmann e resolvido, de forma unificada, pelo método analítico de ordenadas discretas (método ADO). Resultados numéricos para as perturbações de densidade e temperatura e também para o fluxo de calor são apresentados e comparados, mostrando que não se pode dizer que algum dos três modelos seja uma melhor aproximação da solução aos resultados da equação linearizada de Boltzmann.

Integração energética da rede de trocadores de calor em extração por solvente para a produção de farelo branco de soja

A síntese de redes de trocadores de calor foi muito bem estudada pela comunidade científica nos últimos trinta anos, porém, o desenvolvimento de métodos e a melhoria dos já existentes sempre foram o foco principal da grande maioria dos autores. São poucos os trabalhos que aplicam qualquer uma das metodologias a situações reais e discorrem sobre as dificuldades encontradas - provavelmente porque as empresas não têm interesse em tornar público os resultados obtidos. Este trabalho aplica a metodologia do ponto de estrangulamento na nova fábrica de farelo branco do Parque Industrial de Esteio e, portanto, pode servir como um guia prático aos profissionais que desejem fazer o mesmo em outras plantas industriais. Esta dissertação sintetiza duas redes de trocadores de calor para a fábrica de farelo branco de Esteio, levando em consideração as condições econômicas e os custos de equipamento e de montagem no Brasil. A primeira rede estabelecida é baseada em aproveitamentos térmicos utilizados pelos fabricantes e pelas empresas que dominam a tecnologia de extração de óleos vegetais, já a segunda rede sintetizada utiliza a metodologia do ponto de estrangulamento. Os dois resultados obtidos são bastante viáveis economicamente, sendo que a rede sintetizada pelo ponto de estrangulamento é mais econômica. O Valor Presente Líquido é utilizado como critério de cálculo de viabilidade das duas redes. Foi demonstrado que para a realidade brasileira este critério é mais adequado que o Custo Total Anualizado. A flexibilidade da rede produzida pelo método do ponto de estrangulamento foi avaliada de maneira preliminar por simulação e tabelas de sensibilidade. O resultado obtido é robusto na posta em marcha e quando a planta é submetida a variações no extrator - situações que produzem distúrbios importantes e freqüentes. A aplicação da metodologia do ponto de estrangulamento na integração energética da fábrica de farelo branco confirmou a simplicidade do método e a sua forte interação com o engenheiro de processos. O Rio Grande do Sul tem muito a ganhar se esta metodologia for disseminada nas universidades e nas empresas que compõe o parque industrial do estado.

Influência dos fotoativadores PAC e QTH na polimerização de resina composta e na geração de calor

O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar in vitro o desempenho dos fotoativadores Apollo® 95E /DenMed Technologies, com luz xênon (arco de plasma - PAC), e o Curing Light® XL 3000 /3M-Unitek, com luz halógena (convencional - QTH), comparando-se, desta forma, um fotoativador de alta intensidade de luz (PAC) com um convencional (QTH). A efetividade dos aparelhos foi verificada pelo grau de polimerização apresentado pela resina composta (Transbond™XT/3MUnitek), avaliado em espectrofotometria por infravermelho e pela análise de microdureza Knoop. Os tempos de ativação para a fonte PAC foram um, dois e três segundos e, para a fonte QTH, foram 10, 20 e 30 segundos, buscando-se avaliar a equivalência, ou não, dos diferentes tempos das diferentes unidades fotoativadoras. Foram usadas matrizes metálicas circulares, que receberam a resina para posterior polimerização. Para cada tempo de ativação, para cada aparelho e para cada teste, foi fotoativada a resina composta de cinco corpos-de-prova. Foi avaliada, também, a temperatura no extremo distal do condutor de luz de cada aparelho, nos seus respectivos tempos predeterminados, colocando-se justaposto, à ponta do fotoativador, o sensor do dispositivo de aferição Sekundenthermometer/GTH 1160 – Phywe. Os resultados obtidos foram submetidos ao teste não-paramétrico Kolmogorov-Smirnov, à Análise de Variância (ANOVA) e ao teste de comparações múltiplas de Tukey. Os resultados da espectrofotometria apontaram diferença estatística significativa entre os grupos estudados. O grupo QTH alcançou as maiores médias e diferiu do grupo PAC (p=0,01). O ensaio de microdureza Knoop também apresentou resultados que apontaram a existência de diferença estatística significativa entre os grupos estudados, tendo o grupo QTH alcançado as maiores médias (p=0,01). A avaliação da temperatura igualmente apresentou diferença estatística significativa entre os grupos estudados (p=0,01), sendo que o grupo QTH atingiu as maiores médias. Com base na metodologia empregada e na análise dos dados obtidos no presente estudo, pode-se concluir que o grau de polimerização da resina composta e a temperatura no extremo distal do condutor de luz apresentaram diferença estatística significativa com o uso das unidades fotoativadoras Apollo® 95E (xênon) e Curing Light® XL 3000 (halógena) nos respectivos tempos predeterminados (p=0,01), ficando sempre, com as maiores médias, o aparelho convencional com luz halógena.