Termometry with the PC

Licenciatura Noturna em FísicaInstituto de FísicaCentro de Ciências Matemáticas e da NaturezaUniversidade Federal do Rio de Janeiro

PROJETO DE INSTRUMENTAÇÃO PARA O ENSINO

TERMOMETRIA ATRAVÉS DO COMPUTADOR

AlunoBernardo de Mello Medina Isidoro Lopes

OrientadoresRoberto Pimentel (CAp-UFRJ)

Carlos Eduardo M. Aguiar (IF-UFRJ)

Objetivos do trabalho

Construir um termômetro

Calibrar

Realizar experimentos

Aplicar em sala de aula

1 2

34

O joystick de computador

Outros personagens...

Computador com porta de jogos DB-15

Termistores NTC da ordem de 30 kΩ

Cabo extensor

Montagem e pinagem

Data-MAP montado

Separação dos fios

O protótipo Data-MAP 1

Vantagens do Data-MAP

• Separação espacial entre o sensor e a unidade de leitura

• Medição em locais de difícil acesso

• Armazenamento instantâneo dos dados no computador

• Armazenamento de grande quantidade de dados

• Detecção de variações de temperatura muito rápidas ou muito lentas

• Acompanhamento da evolução temporal da temperatura

• Realização de até 3 medições simultâneas (com 3 sensores)

Calibração: conceitos

TbaeTR /)( =

=

a

Rb

RTln

)(

Calibração

Resistência elétrica

Temperatura

X

Pontos experimentais da calibração

Curvas características

10 kΩ

30 kΩ

100 kΩ

Experimentos Realizados...

• Resfriamento endotérmico da água com Cebion.

• Martelando com força.

• Investigando a geladeira e o congelador.

• Panela de macarrão: análise da temperatura em três pontos.

• Velocidade de aquecimento de um metal. Efeito Picanha.

• Convecção versus condução de calor.

• Resfriamento do café.

• Temperatura ambiente ao longo de 24 horas.

• Corpo humano. Sensibilidade da pele e evaporação.

• Superresfriamento.

• Efeito Mpemba.

Comprimido de Cebion30 kΩ

Massinha de modelar30 kΩ

Massinha de modelar (duas pancadas)30 kΩ

Investigando o congelador

10 kΩ

Abrindo a porta do congelador

10 kΩ

Panela de macarrão

S1: no fundo (em contato direto com o metal)S2: dentro da própria águaS3: na alça da panela, que também é de aço inox

Panela de macarrão 100 kΩ

Aquecimento do metal100 kΩ

Aquecimento do metal

Efeito “Picanha”

Condução vs. Convecção 100 kΩ

Condução vs. Convecção

Resfriamento do Café

( ) ktambamb et −−+= θθθθ 0)(

100 kΩ

Resfriamento do Café dentro da garrafa térmica

Temperatura ambiente ao longo de 24 horas

meio-dia

100 kΩ

dia quente

Comparando a temperatura dentro do quarto e na varanda 100 kΩ

dia nublado e frio

Temperatura do ar expirado30 kΩ

Evaporação com álcool30 kΩ

Sensibilidade da pele

30 kΩ

30 kΩ

30 kΩ

Superresfriamento

tiosulfato de sódio

banho maria

100 kΩ

Superresfriamento

Efeito M’Pemba

água quente (90ºC) água morna (50ºC)

S1 S2

Efeito M’Pemba

10 kΩ

Aplicação do Trabalho no CAp-UFRJ

Proposta

• Montagem

• Calibração

• Aplicação em projeto de pesquisa

Oficina de montagem do Data-MAP

CAp

R. Rep. do Líbano

Palestra inaugural com Prof. Carlos Aguiar

Oficinas de montagem com os alunos

Desenvolvimento da aplicação em 2005

• Entrega do trabalho ao professor em 3 etapas

Resultados da aplicação em 2005

Ilustração do trabalho entregue por um dos grupos

Modificações na aplicação em 2006

• Extensão do trabalho para dois bimestres, sendo

3º bimestre: montagem, calibração e experimento padrão4º bimestre: proposta e realização de experimento livre

• Termistores fornecidos “gratuitamente”

• Maior facilidade de acesso aos computadores

• Licenciandos e alunos da 3ª série como monitores da atividade em auxílio aos grupos

Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”

Gabriel, Fábio, Lucas Djahjah, Luiz Felipe e Renato

Alunos da 2ª série do Ensino médio - Professor Beto Pimentel

Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”

1 saco de feijão de 1 kg

Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”

4 sacos de feijão de 1 kg

Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”

1

2

3

4

5

Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

Fernanda Luz, Marina de Abreu e Raíza de Oliveira

Alunos da 2ª série do Ensino médio, 2006 - Professor Beto Pimentel

1- Indivíduo parado em pé 10 minutos2- Indivíduo andando rápido 2 minutos3- Indivíduo trotando 2 minutos4- Indivíduo dando pulinhos na lateral 3 minutos5- Indivíduo subindo e descendo de uma cadeira, alternando os pés 3 minutos6- Indivíduo andando devagar 5 minutos7- Indivíduo parado em pé 5 minutos

Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

Conclusões