CHUVEIROS ELÉTRICOS

Estevão Antunes Júnior219008

FIS01138 - Física Aplicada I

PERGUNTAS INTERESSANTES

• Porque o chuveiro só funciona quando passa água?

• O que faz com que a água esquente? Como isso funciona?

• Por que a água esquenta mais quando está saindo em pouca quantidade?

• Qual é a diferença de mudar para inverno e verão?

• Como se dá a proporção da quantidade de calor transmitida no sistema?

DIAFRAGMA

• Responsável pelo fechamento do circuito

• Explica por que o chuveiro não funciona se não passar água

Figura 1: Esquema explicativo de um chuveiro.

RESISTORES

• Responsáveis por diminuir o fluxo de corrente elétrica

• São constituídos de um material condutor elétrico

• Estão contidos em praticamente todos os aparelhos eletrônicos

Figura 2: Resistores diversos.

LEIS DE OHM

• Primeira Lei de Ohm: A razão entre a tensão aplicada e a corrente elétrica é a Resistência.

R = V/i

• Segunda Lei de Ohm: A resistência é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua área de sessão reta. A constante para promover a igualdade se dá pela resistividade (ρ), que é propriedade do material.

R = ρ. L/A

L

A

EFEITO JOULE

• Resistência como “transformador” de energia elétrica em energia térmica

• A corrente elétrica passa pela resistência alterando a energia cinética das partículas, ou seja, alterando a energia interna

• Como a resistência e a corrente estão interligadas pela Lei de Ohm e a importância da corrente é muito maior por estar ao quadrado, quanto maior for a resistência, menor é a corrente elétrica e menor é o calor cedido e vice-versa.

Q = R.i².t (corrente contínua)

(corrente alternada)

EFEITO JOULE

• Simulação representativa do Efeito Joule utilizando a plataforma PhET.

INVERNO / VERÃO

Figura 3: Resistência de chuveiro.

Figura 4: Circuito exemplificando a mudança entre inverno e verão.

RELAÇÃO COM A VAZÃO

• É natural pensar que, quando a água sai em pouca quantidade, a energia gerada pelo Efeito Joule é transmitida para um volume de água menor, o que implica em um aquecimento mais rápido.

• Quanto maior for a quantidade de volume de água por unidade de tempo (vazão), menor é o aquecimento e vice-versa.

P (W) P (cal/s) c (cal/gºC) d (g/cm³) Vz (cm³/s) dT (ºC)

4000,00 955,40 1,00 1,00 15,00 63,69

4000,00 955,40 1,00 1,00 30,00 31,85

4000,00 955,40 1,00 1,00 45,00 21,23

4000,00 955,40 1,00 1,00 60,00 15,92

4000,00 955,40 1,00 1,00 75,00 12,74

4000,00 955,40 1,00 1,00 90,00 10,62

4000,00 955,40 1,00 1,00 105,00 9,10

4000,00 955,40 1,00 1,00 120,00 7,96

4000,00 955,40 1,00 1,00 135,00 7,08

RELAÇÃO COM A VAZÃO

Tabela 1: Valores hipotéticos relacionando a variação da temperatura e a vazão de água utilizando dados da Ducha Lorenzetti.

RELAÇÃO COM A VAZÃO

Gráfico 1: Relação entre a variação da temperatura e a vazão.

Se a potência for menor

Se a potência for maior

QUEIMA DA RESISTÊNCIA

• Água possui um grande calor específico, ou seja, é um excelente condutor de calor.

• A resistência é aquecida pelo Efeito Joule a uma temperatura muito elevada.

•A água em torno da resistência é importante para que ela não se funda.

Temperaturas de Fusão:

Ferro: 1536 ºCAlumínio: 660 ºC

REFERÊNCIAS

• Aplicações do Efeito Joule: Chuveiros Elétricos. Disponível em http://www.efeitojoule.com/2010/02/aplicacoes-efeito-joule-chuveiro.html. Acesso em: 12/03/2014.

• Aplicativo Efeito Joule: Battery-Resistor Circuit. Disponível em http://phet.colorado.edu/en/simulation/battery-resistor-circuit. Acesso em: 16/03/2014.

• Como funciona um Chuveiro Elétrico (EL033). Disponível em http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletrica-domiciliar/2936-el033.html. Acesso em 12/03/2014.

• Lei de Joule. Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Joule. Acesso em 10/03/2014.

REFERÊNCIAS

• Metais usado para resistências de chuveiros. Disponível em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=414. Acesso em 16/03/2014.

•MOREIRA, J. Chuveiro Elétrico. Disponível em http://ilustrandonossafisica.blogspot.com.br/2010/08/chuveiro-eletrico.html. Acesso em 15/03/2014.

•Ponto de Fundição de alguns metais. Disponível em: http://evandro-august.blogspot.com.br/2012/03/ponto-de-fundicao-de-alguns-metais-aco.html. Acesso em 16/03/2014.

• Potências dissipadas em Chuveiros. Disponível em http://www.lorenzetti.com.br/resistencias.asp. Acesso em 15/03/2014.

• Resistência para chuveiro elétrico com pequena duração. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=728. Acesso em 15/03/2014.

REFERÊNCIAS DAS IMAGENS

• Figuras 1 e 4: Disponíveis em: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletrica-domiciliar/2936-el033.html. Acesso em 12/03/2014.

• Figura 2: Disponível em: http://multilogica-shop.com/imagens/outros/Conjunto_com_240_resistores_de_0-25W_M.jpg. Acesso em 10/03/2014.

• Figura 3: Disponível em: http://3.bp.blogspot.com/-b_GrhOqxZyU/Ty_SXeYQPqI/AAAAAAAAB8g/UftO-OTQHbo/s1600/366.jpg. Acesso em 12/03/2014.