Efeito Quente
Objetivo
- O objetivo deste experimento é mostrar uma propriedade física de determinados materiais: a transformação de energia elétrica em energia térmica, conhecida como Efeito Joule.
Contexto
- A energia possui a característica de poder existir sob várias formas e ser transformada de uma forma para outra. Por exemplo, a energia mecânica que se transforma em energia elétrica numa usina hidrelétrica ou a transformação de energia elétrica em energia térmica numa resistência de chuveiro.
- A transformação de energia pode ser em alguns casos bem vinda, e em outros não. Por exemplo: para um automóvel em movimento, a transformação da energia cinética em atrito, em função da resistência do ar não é bem vinda. Já a transformação de energia elétrica em calor na resistência de um chuveiro num dia de frio, é muito bem vinda.
- Muitos aparelhos que utilizamos no nosso dia-a-dia têm seus funcionamentos baseados no Efeito Joule, alguns exemplos são:
Lâmpada: um filamento de tungstênio no interior da lâmpada é aquecido com a passagem da corrente elétrica tornando-se incandescente, emitindo luz.
Chuveiro: um resistor aquece por Efeito Joule a água que o envolve.
São vários os aparelhos que possuem resistores e trabalham por Efeito Joule, como por exemplo, o secador de cabelo, o ferro elétrico e a torradeira.
Outra aplicação que utiliza esta teoria é a proteção de circuitos elétricos por fusíveis. Os fusíveis são dispositivos que têm com objetivo proteger circuitos elétricos de possíveis incêndios, explosões e outros acidentes. O fusível é percorrido pela corrente elétrica do circuito. Caso esta corrente tenha uma intensidade muito alta, a ponto de danificar o circuito, o calor gerado por ela derrete o filamento do fusível interrompendo o fornecimento de energia, protegendo o circuito.
Idéia do Experimento
- Uma das maneiras que temos para a verificação do Efeito Joule é usando o sentido do tato. Para isso basta construir um circuito elétrico muito simples, composto de uma fita de papel alumínio e uma pilha comum de 1,5 volts.
- Ao ligar as duas extremidades da fita de papel alumínio nos polos da pilha, estabelece-se uma corrente elétrica. Depois de um certo tempo a fita se aquece devido à passagem da corrente elétrica. Este aquecimento é pequeno e só é possível verificá-lo usando o sentido do tato, numa região do corpo sensível a pequenas temperaturas. Como por exemplo, as costas da mão, o pulso etc.
- Outra maneira de se demonstrar o Efeito Joule, é ligando-se dois fios às extremidades de uma pilha. Ao se encostar as extremidades livres dos fios em um pedaço de palha de aço fina (BOM-BRIL por exemplo), a palha de aço é aquecida, pelo efeito Joule, e incandesce, queimando toda.
- A corrente elétrica em um filamento de palha de aço o aquece. Por ele ser muito fino, ele então queima. Como a palha de aço é um emaranhado de filamentos, um queima o outro sucessivamente até que todo o pedaço de palha esteja queimado.
Tabela do Material
| Item | Observações |
| Palha de aço | Quanto mais fina for a expessura dos fios da palha de aço, melhor. Os usados para lavar louças de cozinha são bons. |
| Pilha | Uma pilha comum de 1.5 Volts será suficiente. |
| Papel alumínio | Papel alumínio comum, usado na cozinha. |
| Fio para conexões | O fio deve ser fino e condutor de eletricidade. Estes fios podem ser encontrados em aparelhos eltétrico-eletrônicos velhos. Ou podem ser comprados em casa de material elétrico ou eletrônicos. |
| Porta Pilhas e Fios de Conexão (jacaré) | Estes equipamento são opcionais. O funcionamento do experimento não será prejudicado, na falta destes. |
Montagem
Para a verificação do Efeito Joule com o papel alumínio (veja Figura A):
- Recorte uma fita de papel alumínio de aproximadamente 3 mm por 10 cm ( comprimento suficiente para ligar os polos da pilha);
- Ligue as extremidades da fita de alumínio e aguarde uns dois minutos;
- Sinta pelo tato se houve aquecimento da tira de papel alumínio.
Para a verificação do Efeito Joule com palha de aço (veja Figura B):
- Ligue um pedaço de fio numa extremidade de uma pilha;
- Ligue outro pedaço de fio à outra extremidade da pilha;
- Pegue um pedaço pequeno de palha de aço e coloque-o no chão;
- Encoste as extremidades livres do fio na palha de aço, próximos um do outro.
Comentários
- Para fazer com que a palha de aço se queime, é preciso que ao encostar os fios na palha de aço os fios estejam bem próximos e, caso a palha de aço não se queime com apenas uma encostada, faça pequenos movimentos com os fios, mantendo sempre um distância pequena entre eles.
- Na montagem da palha de aço, tome o cuidado de não apoiá-la em algum lugar que possa pegar fogo como tapetes, carpetes, madeira, compensados, plásticos etc ou tampouco próximo a inflamáveis como álcool, querosene, gasolina, bebida destilada, óleo, perfumes, desodorantes etc. Recomenda-se que se faça sobre um piso (ou mesa) de cimento ou pedra, como o chão de uma cozinha, ou sobre pia de mármore. Verifique sempre se não há algo que possa queimar por perto.
- Não queime a palha de aço onde haja corrente de vento forte, ou algum ventilador ligado. O vento pode fazer com que a palha de aço voe, por ser muito leve. Ou ainda fazer com que faíscas soltem durante uma rajada de vento.
- Nas duas montagens o consumo da pilha é alto, pois a corrente elétrica não tem resistência no percurso, ou seja, o circuito está em curto. Por isso, é aconselhável não deixar o circuito fechado por muito tempo desligando-o a cada demonstração. Outra maneira de resolver este problema é colocar uma resistência no circuito. Uma lâmpada de lanterna seria um bom resistor, mas então serão necessárias duas pilhas, visto que uma lâmpada necesita de no mínimo de 1,5 volts.
Esquema Geral de Montagem:
OU ENTÃO...
Coloque as três pilhas em série e conecte uma extremidade de cada fio nas extremidades da série de pilhas. Coloque a palha de aço em um local onde não possa ocorrer a propagação de chamas (em algum piso não inflamável). Encoste as duas extremidades dos fios na palha de aço, fechando o circuito e estabelecendo a passagem da corrente elétrica. Esta corrente elétrica aquece os fios de palha por Efeito Joule e, por serem muito finos, tornam-se incandescentes e pegam fogo.
Assista o vídeo:
http://www.youtube.com/watch?v=zgDCMfWrNrM
