Ano Internacional da Química 2011 - Destilador solar 3

Trabalho realizado no âmbito do Ano Internacional da Química 2011

Trabalho realizado por:

Maria Carolina Machado 11ºA nº 10

Joana Sofia Silva 11ºA nº 6

DESTILADOR SOLAR

Registo dos resultados:

Experiência	Volume de água adicionada (mL)	Volume de água recolhida (mL)	% água purificada
Parte A – Primeiro destilador	100	5	5
Parte A – 2ª experiência com o 1º destilador	50	9	18
Parte A – 3ª experiência com o 1º destilador	50	14	28
Parte B – Novo destilador	50	28	58

Parte A

   1. Explicar o funcionamento do destilador.

O objetivo do destilador solar é destilar a água inicial, que continha corante alimentar e sal, obtendo, no final da destilação, água sem qualquer tipo de corante alimentar e sal.

A água, presente inicialmente na bacia, ao estar em contacto com a luz solar, que atravessa a película aderente, vai receber energia ocorrendo, assim, a evaporação. Seguidamente, o vapor de água condensa pois vai perder energia ao entrar em contacto com a película aderente que se encontra a uma temperatura inferior. Graças à presença da pedra sobre a película aderente a água vai “deslizar” pela película acabando por cair dentro do copo, previamente colocado no meio da bacia por baixo da região onde se encontra a pedra.

A evaporação é um processo em que ocorre a passagem da água do estado líquido para o estado gasoso, vapor de água, através do ganho de energia por parte da água. A evaporação ocorre mais rapidamente se as temperaturas forem mais elevadas pois recebem mais energia.

A condensação é um processo no qual ocorre a passagem da água no estado gasoso, vapor de água, para o estado líquido, ocorrendo, deste modo, a perda de energia por parte da água, que retorna ao estado líquido.

 Figura 1 – Primeiro destilador

2.      Descrever uma forma possível de fazer com que o destilador atinja melhor eficiência.

Uma forma para o destilador se tornar mais eficiente seria colocá-lo ao sol na hora de maior calor, a fim de conseguir captar o máximo de radiação possível para tornar mais eficaz o fenómeno de evaporação.

Um outro método que poderia melhorar a eficácia do destilador formado seria aumentar a superfície da bacia onde se coloca a água, a fim de uma maior quantidade de água estar em contacto com a luz solar. Podíamos também reduzir o volume de água adicionado como fizemos na 2ª experiência da parte A. Quanto maior fosse a área de água contida na bacia em contacto com a radiação solar mais rapidamente ocorria a evaporação.

Poderíamos ter utilizado, bacias de cores diferentes como preta, cinzenta ou branca a fim de observar as diferenças em relação aos processos de evaporação e condensação que, supostamente, deveriam ocorrem mais eficazmente com a bacia preta pois seria favorecida a absorção da radiação incidente na superfície da bacia (3ª experiência da parte A).

Podíamos, igualmente, ter colocado, de uma forma mais adequada, o papel aderente que envolvia a bacia a fim de, quando ocorresse a evaporação, o vapor de água não tivesse qualquer possibilidade de sair do interior da bacia e, dessa forma, termos melhores resultados.

Parte B

3. Elaborar a descrição de um destilador que possa funcionar melhor do que o que foi construído e utilizado na Parte A.

      Um novo destilador que pudesse funcionar melhor do que o que construímos na parte A deste projeto, seria um destilador no qual a evaporação e a condensação ocorressem em regiões separadas e não na mesma, como acontece no destilador da parte A. No destilador realizado na parte A, tanto a evaporação como a condensação ocorrem na mesma região, na bacia. Caso estes dois processos distintos ocorressem em zonas diferentes, provavelmente ocorreria uma destilação com mais eficiência.

      No novo destilador, a água com corante alimentar e sal é colocada numa bacia  (bacia 1) e evapora por ação da radiação solar que atravessa um plástico colocado sobre a bacia com uma determinada inclinação. A inclinação do plástico deve ser a adequada para que a água que condensa em contacto com o plástico, que se encontra a temperatura inferior, escorra de modo a cair num dos dois copos colocados nas extremidades exteriores da bacia em causa.

      Como poderia ocorrer a possibilidade de algumas das gotículas de água, obtidas após a condensação, não deslizarem para os copos laterais (devido à inclinação do plástico não ser a adequada), optou-se por colocar outra bacia (forma de pudim que suporta a bacia 1) por baixo da superfície que continha a água com corante e sal, acabando a água obtida por condensação, por ser recolhida ou nos copos laterais ou na segunda bacia.

Figura 2 – Segundo destilador

Ano Internacional da Química 2011 - Destilador solar 2

Trabalho realizado no âmbito do Ano Internacional da Química 2011

Trabalho realizado por:

Andrei Vodã 11ºA nº 1

Pedro Leonardo 11ºA nº 15

DESTILADOR SOLAR

Registo dos resultados:

Experiência	Volume de água adicionada (mL)	Volume de água recolhida (mL)	% água purificada
Parte A – Primeiro destilador	200	2	1
Parte A – Segundo destilador	200	12	6
Parte A – Terceiro destilador	100	7	7
Parte B – Primeiro destilador	200	16	8
Parte B – Segundo destilador	100	23	23

No segundo destilador da parte A, a variável que foi alterada foi a temperatura da água, sendo colocada no interior do destilador água quente previamente aquecida.

No terceiro destilador da parte A, a variável que foi alterada foi o volume inicial de água, sendo este reduzido para metade.

No segundo destilador da parte B, foram alteradas em simultâneo as variáveis da temperatura e do volume da água inicial, tendo sido a água previamente aquecida e o volume reduzido para metade.

Parte A

1.      Explicar o funcionamento do destilador.

O destilador foi construído com um balde com a abertura selada por um pedaço de um filme de papel transparente. No interior do balde foi colocado um copo, de maneira a recolher a água que evaporou para o filme de papel transparente e que, de seguida, condensou. O destilador utiliza as radiações solares para aquecer a água no seu interior. De seguida, a água começa a evaporar, ascende e fica retida no filme de papel transparente, condensado e ficando novamente no estado líquido. Como existe uma pedra no centro do filme de papel transparente para criar um declive, a água escorre até ao local mesmo por debaixo da pedra, forma-se uma gota e esta cai no copo. No decorrer do tempo, este processo vai ocorrendo e no final da experiência é possível recolher um determinado volume de água transparente (sem o efeito do corante) e sem sal. Por este motivo, pode dizer-se que a água foi "purificada", uma vez que a destilação permitiu que apenas a água evaporasse por esta ter um ponto de ebulição mais baixo, permanecendo no balde o sal e o corante alimentar.

2.      Descrever uma forma possível de fazer com que o destilador atinja melhor eficiência.

Para que o destilador tivesse uma maior eficiência, optou-se por diminuir o volume de água inicial que se coloca no destilador e por aquecer previamente a água, de forma a permitir uma maior facilidade na evaporação da mesma. Concluiu-se, através dos resultados obtidos, que ambas as variáveis influenciam positivamente o rendimento do destilador. 

Parte B

3. Elaborar a descrição de um destilador que possa funcionar melhor do que o que foi construído e utilizado na Parte A.

Material:

·        1 Balde preto;

·        Papel de alumínio;

·        Filme de papel transparente;

·        Placa de metal preta;

·        Copos de plástico;

·        2 Tijolos;

·        Proveta;

·        Cartão;

·        Água corada e salgada.

            Para a realização da Parte B da experiência, optou-se por acrescentar um conjunto de alterações ao destilador, de forma a melhorar o seu rendimento. Em primeiro lugar utilizou-se um balde de cor preta, pois absorve melhor a radiação, permitindo que o aquecimento seja mais eficaz. Em segundo lugar, forrou-se o interior do balde com papel de alumínio e colocou-se um suporte de cartão revestido por papel de alumínio ao lado do balde. O alumínio tem como função permitir que haja uma maior reflexão de raios solares para o interior do balde, possibilitando também um melhor aquecimento da água. Em terceiro lugar, utilizou-se uma placa de metal apoiada em dois tijolos para servir de suporte ao balde que, como tinha um buraco no fundo, necessitava de estar a uma certa altura para depois ser colocado um copo por debaixo do buraco do balde, e, assim, recolher a água destilada. A placa era também ela preta e de metal, para absorver a radiação solar e transferir, por condução, a radiação absorvida para o balde. O copo para a recolha da água destilada foi colocado num local exterior ao balde, pois quando o copo se encontra no interior, a água destilada que ele contém também está sujeita a ser destilada novamente, pois não está impedida de evaporar. Assim, quando o copo está no exterior, a água que ele contém está muito menos sujeita ao fenómeno de evaporação, o que torna o destilador mais eficiente.

4. Desenhar um diagrama do novo destilador, que esclareça a forma como funciona.

Nota: Durante a construção do novo destilador optou-se por substituir os dois tijolos por um suporte diferente do qual fazia parte o recipiente de recolha do destilado.

5. Fotografia do novo destilador:

Ano Internacional da Química 2011 - Destilador solar 1

Trabalho realizado no âmbito do Ano Internacional da Química

Trabalho realizado por:

Luís Silva 11ºA Nº 9

Nuno Silva 11ºA Nº 12.

DESTILADOR SOLAR

Registo dos resultados:

Experiência	Volume de água adicionada (mL)	Volume de água recolhida (mL)	% água purificada
Parte A – Primeiro destilador	180	5	2,78%
Parte B – Destilador melhorado	100	10	10%

Parte A

1.      Explicar o funcionamento do destilador.

Neste destilador solar, é utilizada a energia fornecida pela radiação solar para aumentar a energia cinética das partículas que constituem a água. Quando esta energia é suficiente, a água evapora (passa ao estado gasoso) e sobe, deixando para trás tudo o que nela estava dissolvido. Ao entrar em contacto com uma superfície a uma temperatura inferior (neste caso, a película aderente), a energia cinética das partículas que constituem a água é cedida às partículas que constituem a película aderente (uma vez que as partículas de água têm, nesse momento, mais energia), até se atingir equilíbrio térmico. Ao perder energia, a água condensa (volta ao estado líquido) e, devido à inclinação da película, escorre para o copo. Obtêm-se, assim, água purificada.

2.      Descrever uma forma possível de fazer com que o destilador atinja melhor eficiência.

• Maximizar a quantidade de radiação recebida pela água (utilizando, por exemplo, espelhos);
• Separar as zonas de evaporação, condensação, e recolha já que é favorável que estas tenham temperaturas diferentes;
• Isolar melhor o recipiente de modo a evitar a perda de vapor de água para o exterior;
• Aumentar o declive da película aderente para a água escorrer com mais facilidade;
• Utilizar água pré aquecida para poupar tempo.
• Utilizar uma quantidade reduzida de água.

Parte B

Medidas tomadas para tentar aumentar o rendimento do destilador:

• Separou-se a zona de evaporação da zona de recolha, utilizando uma forma de pudim (que tem um orifício no meio) como recipiente para a água impura. Graças à existência do orifício foi possível colocar o copo recetor em baixo da forma, permitindo a descida da água da zona de evaporação/condensação para a zona de recolha;
• Tentou-se isolar o balde da melhor forma;
• Aumentou-se o declive da película aderente;
• Utilizou-se água pré aquecida.

Figura 1 - Esquema do funcionamento do destilador melhorado

Figura 2 - Fotografia do destilador melhorado