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

Enigma: Refração

Código Morse

No início a comunicação por ondas eletromagnéticas processava-se em código Morse, desenvolvido por Samuel Morse em 1835.

Uma mensagem codificada em Morse pode ser transmitida de várias maneiras: por pulsos elétricos transmitidos por cabo; por ondas mecânicas (perturbações sonoras); por sinais visuais (luzes que acendem e apagam) ou por ondas eletromagnéticas (sinais de rádio).

No código Morse a cada caracter (letra, número ou sinal gráfico) corresponde um conjunto único de pontos e traços.

No vídeo seguinte pode ver e ouvir o código Morse.

Mosaico do palácio de Alhambra - foto de Clélia Alves

O israelita, Daniel Shechtman, vencedor do Nobel da Química pela descoberta dos quase-cristais no dia 8 de abril de 1982, alterou a forma como os químicos entendem a matéria sólida e abriu portas para pesquisas que vão desde os motores a diesel até aos revestimentos para figideiras.

O trabalho solitário e persistente deste cientista mostrou que nem toda a matéria sólida se encontra empacotada dentro de cristais com padrões simétricos e que se repetem periodicamente. O que Shechtman viu foram padrões que não se repetiam, tal como o que acontece com os mosaicos aperiódicos do palácio de Alhambra em Espanha.

Segundo o laureado, “nesses mosaicos, como nos quase-cristais, os padrões são regulares - seguindo regras matemáticas – mas nunca se repetem.” Os cientistas usam para descrever os quase-cristais, a proporção áurea, por exemplo na relação da distância entre os átomos.

Os quase-cristais são metálicos mas maus condutores de eletricidade e de calor, extremamente duros e resistentes à fricção e ao desgaste, por isso podem ser usado para recobrir panelas, como antiaderente, mas com melhor desempenho que o teflon, pois, ao contrário deste, não se solta nem se desgasta. Outra aplicação é a adição de pó de quase-cristais a um plástico tonando-o mais resistente e duradouro.

Adaptado de http://www.foxnews.com

A expansão acelerada do Universo

Imagem de raio X da Supernova 1E 0102.2-7219. Crédito: NASA

O prémio Nobel da Física de 2011 foi atribuído conjuntamente a três cientistas norte americanos, Saul Perlmutter, Brian Schmidt e Adam Riess, que descobriram que a expansão do Universo está a aumentar. Tal facto é atribuído à existência da matéria escura.

Desde a década de noventa do século XX, que estes físicos estudam as supernovas do tipo Ia que resultam de violentas explosões de anãs brancas.

As anãs brancas são a fase final de uma estrela com massa semelhante ao nosso sol. Quando estas estrelas esgotam o seu combustível, por fusão do hidrogénio em hélio, expandem-se originando uma gigante vermelha, que, devido ao aumento de temperatura permite, por sua vez, a fusão do hélio em carbono e oxigénio. As camadas exteriores gasosas são expelidas pela estrela e formam uma nebulosa planetária, restando apenas um núcleo morto, a anã branca, com o tamanho semelhante ao da Terra, mas com uma densidade semelhante à do Sol. Caso a anã branca tenha uma companheira estelar, pode sugar-lhe o seu material, resultando num aumento de matéria na anã branca, e consequente aumento de pressão, densidade e temperatura. Se este acréscimo de matéria foi suficiente e o aumento de temperatura for drástico, ocorre uma violenta explosão estelar, conhecida como supernova.

As supernovas do tipo Ia são úteis devido às semelhanças nas suas curvas de luz. Estes gráficos representam a intensidade de uma certa onda eletromagnética de um objeto celeste em função do tempo. As supernovas do tipo Ia têm comportamentos tão semelhantes, em termos de luminosidade, que os astrónomos usam estas explosões como “vela padrão” para medir as distâncias entre objetos no Universo.

Os vencedores do Nobel da Física estudaram o modo como a luz das supernovas Ia se distorcia para relacionar com a rapidez com que as galáxias se estão a afastar umas das outras, ou seja, o quão rápido o universo se está a expandir.

Como a luz viaja até nós através de um espaço em expansão, sofre um “desvio para o vermelho”. Verifica-se assim, que a luz que nos chega de uma supernova Ia está mais desviada para o vermelho do que a luz daquelas que se encontram mais perto de nós, pois viajou uma distância maior e durante mais tempo através de um Universo expandido.

Mas a equipa descobriu que a luz das supernovas que se encontram mais próximas de nós tem um desvio para o vermelho desproporcional, sofrendo um afastamento superior aquele que era previsto. Como esta luz deixou a sua fonte mais recentemente, isto implica que o Universo se está a expandir mais rapidamente agora, do que outrora. Por outras palavras, o Universo está em expansão acelerada. Todas as estrelas, galáxias e enxames de galáxias estão a mover-se cada vez mais rapidamente.

Claro que estes factos contraíram a nossa intuição, pois a expansão do universo não está a abrandar devido à gravidade. Os astrónomos acreditam que há outra força misteriosa por trás do comportamento inesperado do universo: à qual chamam de energia escura.

Adaptado de http://www.lifeslittlemysteries.com

Jogo dos elementos químicos

Basta clicar na imagem para começar a jogar!

Fonte: http://nautilus.fis.uc.pt/cec/jogostp/jogos/elementos1/index.html

Feliz Natal

Este ano letivo o Clube da Ciência voltou a montar a "Árvore de Natal dos Elementos Químicos" e, mais uma vez, os alunos participaram na construção dos vários enfeites.

A Química também esteve presente no "Presépio Químico" que se encontra, tal como a "Árvore de Natal dos Elementos Químicos", no átrio principal da escola. O referido presépio foi uma iniciativa do Clube da Ciência na qual estiveram envolvidos os professores de Física e Química. Com material de laboratório, algumas reações químicas e muitas soluções surgiu o presépio ...

Fotografias cedidas pelo professor Nuno Almofala

O Clube da Ciência deseja a todos um

FELIZ NATAL

Tabela Periódica

Basta clicar na imagem para começar a jogar. Divirta-se!

Fonte: http://nautilus.fis.uc.pt/cec/jogostp/jogos/adivinhas/index.html

Ettore Majorana "O Grande Inquisidor"

http://www.itismajorana.info/italiano/

Ettore Majorana nasceu na costa oriental da Sicília (Itália) em 1906. Apenas com 22 anos de idade abandonou os estudos em Engenharia Civil para se dedicar ao estudo da Física teórica por influência do físico Enrico Fermi e de alguns amigos. Ettore Majorana foi um dos físicos nucleares que pertenceu ao grupo de jovens prodigiosos que trabalavam com Enrico Fermi (Prémio Nobel da Física de 1938). Em 1937, Majorana, consegue prever, de forma genial, o comportamento do neutrino e em 1938 desaparece misteriosamente ....

É sobre Ettore Majorana que o investigador do Imperial College, em Londres, João Magueijo,  decidiu escrever o livro "O Grande Inquisidor" publicado recentemente pela Gradiva. O grande inquisidor era a alcunha por que Ettore Majorana era conhecido pelos colegas.



"... este novo livro, misto de divulgação científica, biografia e romance policial, onde, entre o colorido italiano e o contexto político e científico, se exploram os motivos possíveis do desaparecimento sem rasto de Ettore Majorana, físico nuclear, em 1938." Fonte: http://cultura.fnac.pt/Agenda/fnac-lisboa/fnac-colombo/2011/9/2/o-grande-inquisidor

NÃO DEIXE DE LER!

Fonte: NASA

 Uma equipa da  agência espacial norte-americana (NASA), anunciou, a 15 de Setembro de 2011, que observou um novo planela que se move em torno de duas estrelas. Tal facto nunca tinha sido observado anteriormente! O novo planeta foi detetado por uma sonda em orbita terrestre que foi lançada em 2009, a sonda espacial Kepler. O novo planeta foi batizado com o nome de Kepler 16-b e encontra-se a cerca de  200 anos-luz do nosso sistema solar. A temperatura à superfície Kepler 16-b é cerca de -100 ºC. Um dos objetivos da sonda espacial Kepler é encontrar planetas, fora do sistema solar, com condições para a evolução de vida semelhante à que ocorreu na Terra, este objetivo não foi ainda atingido com a descoberta deste novo planeta ...