Convecção Forçada

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Investigando a Convecção Forçada
Objetivos:
1. Compreender o conceito de convecção forçada e suas diferenças em relação à
convecção natural.
2. Observar como a convecção forçada é aplicada em sistemas de aquecimento,
resfriamento e ventilação.
3. Analisar experimentalmente como fatores como velocidade do fluido e geometria do
sistema afetam a eficiência da convecção forçada.
Materiais Necessários:
1. Ventilador
2. Tubo de PVC transparente
3. Termômetro
4. Fonte de calor (fogão, placa de aquecimento, etc.)
5. Cronômetro
6. Anemômetro (opcional)
7. Água
Procedimento:
Introdução:
- Apresente o conceito de convecção forçada e suas aplicações em engenharia, como
sistemas de ventilação em edifícios, trocadores de calor em sistemas de refrigeração, entre
outros.
- Explique as diferenças entre convecção forçada e convecção natural, destacando como a
energia externa é necessária para impulsionar o movimento do fluido na convecção forçada.
Atividade 1: Demonstração de Convecção Forçada com Ventilador:
1. Coloque o ventilador em uma extremidade da sala ou laboratório, apontando na direção
de um dos lados.
2. Coloque o tubo de PVC transparente na frente do ventilador, de modo que o fluxo de ar
seja direcionado através do tubo.
3. Encha o tubo com fumaça ou vapor gerado a partir de uma fonte de calor.
4. Observe como a fumaça ou vapor é empurrado pelo fluxo de ar produzido pelo ventilador,
demonstrando a convecção forçada.
5. Use um cronômetro para medir o tempo que a fumaça ou vapor leva para percorrer o
comprimento do tubo.
Atividade 2: Investigação da Velocidade do Fluidoo:
1. Encha o tubo de PVC com água.
2. Coloque o termômetro em uma extremidade do tubo para medir a temperatura inicial da
água.
3. Ligue o ventilador e regule a velocidade do fluxo de ar.
4. Meça a temperatura da água em intervalos regulares de tempo à medida que o ar passa
pelo tubo.
5. Registre os dados e analise como a temperatura da água muda em resposta à velocidade
do fluxo de ar.
Atividade 3: Efeito da Geometria do Sistema:
1. Varie a geometria do sistema, alterando o comprimento ou o diâmetro do tubo de PVC.
2. Repita os passos da atividade anterior para medir a temperatura da água em diferentes
configurações.
3. Compare os resultados e discuta como a geometria do sistema influencia a eficiência da
convecção forçada.
Discussão:
- Reúna os alunos para discutir suas observações e resultados.
- Explore como a velocidade do fluido e a geometria do sistema afetam a transferência de
calor na convecção forçada.
- Discuta exemplos do mundo real onde a convecção forçada é aplicada, como sistemas de
ar condicionado e aquecimento central.