Actividades Experimentais

Potência de um aparelho de micro-ondas

Espectro electromagnético

• Investigando as propriedades da radiação infravermelha usando uma televisão e um controle remoto.
• Determinação da potência de um aparelho de micro-ondas.

Grande parte dos alunos já estão familiarizados com o aparelho de micro-ondas, tendo, alguns deles, a possibilidade de o utilizarem em suas casas. Este facto pode ser aproveitado para lhes sugerir algumas actividades experimentais.

Apresentamos como exemplo a determinação da potência de um micro-ondas (experiência facilmente realizável).

O aluno precisa de ter alguns conhecimentos de termodinâmica, em especial que o valor da energia recebida ou cedida por um sistema de massa m, quando a sua temperatura varia de (T_f - T_i), pode ser calculada por:

Q = m c (T_f - T_i)

em que:

• m é a massa do sistema;
• (T_f - T_i) é a diferença entre a temperatura final, T_f, e a inicial, T_i, do sistema;
• c é a capacidade térmica mássica da substância. Traduz o facto de as substâncias terem diferentes capacidades de receber ou ceder energia como calor.

Material necessário:

• um aparelho micro-ondas;
• um termómetro de cozinha;
• um relógio com cronómetro (se o micro-ondas não tiver relógio digital);
• um recipiente especial para ir ao micro-ondas;
• água (c_água = 1 cal g^-1 °C^-1 = 4186 J kg^-1 K^-1).

Procedimento:

• Colocar uma certa quantidade de água (registando a sua massa e o volume utilizado) dentro de um recipiente próprio de micro-ondas.
• Deixar repousar um pouco para que seja atingido o equilíbrio térmico e com o termómetro de cozinha registar a temperatura da água.
• Colocar o micro-ondas na potência máxima.
• Colocar o recipiente com água no micro-ondas e marcar no relógio, ou cronómetro, o tempo de aquecimento. Ligar o micro-ondas.
• Depois de decorrido esse tempo, retirar o recipiente com a água do micro-ondas e registar a temperatura desta.

Pode agora determinar a energia recebida pela água usando a expressão Q = m c (T_f - T_i).

A potência do aparelho será dada pelo quociente entre o valor da energia recebida pela água e o tempo de funcionamento do micro-ondas.

Variando o valor da quantidade de água e o tempo de aquecimento pode-se construir uma tabela do tipo da que se segue:

Os valores obtidos ficam áquem do esperado uma vez que o micro-ondas utilizado tinha indicação de 750 W de potência e não uma média de 596 W que foi o que obtivémos.

Esta discrepância pode ser devida a uma perda de energia quando o recipiente é retirado do micro-ondas, no entanto, julgamos que isso não justifica na totalidade a perda de pouco mais do que 20% de energia, existem outros factores que justificam isto como seja o aquecimento do próprio aparelho, o vapor de água existente no ar do interior do aparelho...

O facto de termos utilizado diferentes volumes de água serviu somente para testar se o volume desta tinha alguma relação com a perda de energia, verificámos que, tal como era esperado, não havia qualquer relação.