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Actividades Experimentais

Potência de um aparelho de micro-ondas


Espectro electromagnético


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 (Tf - Ti), pode ser calculada por:

Q = m c (Tf - Ti)

em que:

  • m é a massa do sistema;
  • (Tf - Ti) é a diferença entre a temperatura final, Tf, e a inicial, Ti, 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 (cágua = 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 (Tf - Ti).

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:

Massa (kg) Ti (°C) Tf (°C) Tf - Ti (K)* Q (J) Tempo (s) Potência (W)
0,5 22 39 17 35581 60 593
0,3 22 50 18 35162 60 586
0,2 21 42 21 17581 30 586
0,4 21 32 11 18418 30 614
0,6 21 39 18 45209 75 603
* As divisões da escala de temperaturas são iguais nas escalas Celsius e Kelvin (Tf - Ti = 1 °C = 1 K).

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.

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