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As palavras "motor a vapor" normalmente fazem vir à mente imagens de locomotivas a vapor, mas essas máquinas têm muitos mais usos do que o simples transporte. Motores a vapor, que foram inicialmente criados em formas primitivas cerca de dois milênios atrás, tornaram-se grandes fontes de energia nos últimos três séculos, com turbinas a vapor produzindo hoje cerca de 80% da energia elétrica mundial. Para ter uma melhor noção das forças físicas agindo em um motor a vapor, construa o seu próprio com coisas encontradas em casa usando um dos métodos neste artigo! Veja o Passo 1 abaixo para começar.
Passos
Método 1
Método 1 de 2:
Fazendo um motor a vapor com uma lata de refrigerante (para crianças)
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Corte a lata de refrigerante de alumínio até cerca de 6,35cm. Use uma tesoura de corte de alumínio ou uma tesoura de cabeleireiro para fazer um corte suave horizontal até cerca de 1/3 de altura a partir da base.
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Dobre e suavize a borda do corte com um alicate. Dobre a borda da lata nela mesma para eliminar as pontas afiadas. Cuidado para não se cortar enquanto faz isso.
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Aperte o fundo da lata de dentro para fora para achatá-la. A maioria das latas de refrigerante tem uma base circular côncava. Empurre o fundo de dentro para fora, achatando-o com seus dedos, ou usando o fundo de um pequeno copo de vidro ou jarra para suavizá-lo.
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Faça dois furos em lados opostos da lata a cerca de 1,27 cm a partir da parte superior. Você pode usar um perfurador de papel para isso, ou você pode fazer os furos com um prego e um martelo. Você vai precisar de um furo com um diâmetro de um pouco mais de 3,175cm.
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Coloque uma vela rechaud no centro da lata. Amasse um papel alumínio e coloque embaixo e ao redor da vela para mantê-la no lugar. As velas rechaud vêm em pequenas latinhas de alumínio, então a cera não vai derreter e se espalhar na sua lata.
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Enrole o meio de um pedaço de tubo de cobre de cerca de 15,24 a 20,32cm ao redor de um lápis 2 ou 3 vezes para fazer uma espiral. O tubo deve dobrar-se facilmente ao redor do lápis. Faça uma espiral de tamanho suficiente para atravessar a lata, além de cerca de 5,08 cm de tubo reto de cada lado.
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Coloque as pontas do tubo de cobre pelos furos da lata. Coloque a espiral sobre o pavio da vela. Tente fazer com que saia o mesmo comprimento de tubo reto de cada lado da lata.
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Dobre as pontas do tubo com alicates para formar ângulos de 90 graus. Dobre as partes retas do tubo para que elas sigam direções opostos de cada lado da lata. Então, dobre-as novamente , para que cheguem até a base da lata. Quando estiver pronto, você terá uma seção espiralada no meio da lata sobre a vela, que vai por fora até a base da lata, formando dois "jatos" com direções opostas.
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Coloque a lata em uma bacia com água, submergindo as pontas do tubo. Seu "barco" deve flutuar tranquilamente. Se as pontas do tubo não ficarem muito bem colocadas sobre a água, tente colocar um peso de leve na lata, mas tenha cuidado para não submergi-la.
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Encha os tubos com água. A maneira mais fácil de fazer isso é colocando uma das pontas na bacia de água e sugar a outra ponta, como um canudinho. Como alternativa, você pode tampar uma ponta com um dedo e deixar o outro lado sob uma torneira corrente.
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Acenda a vela. Com o tempo, a água no tubo vai esquentar e começar a ferver. Quando virar vapor, ela vai sair como um "jato" do tubo, fazendo com que a lata inteira gire na bacia.Publicidade
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Faça um furo retangular perto da base da lata de tinta. Marque um retângulo horizontal de 15 x 5 cm na lateral da lata, perto da base.
- Note que para essa lata de tinta (e para a outra que você vai usar), você vai querer ter certeza de que ela só continha tinta a base de látex e de que ela foi muito bem lavada com sabão e água antes do uso.
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Corte um pedaço de malha de metal de 12 x 24 cm. Dobre 6 cm para baixo em cada ponta dos 24 cm, num ângulo de 90 graus. Isso vai criar uma "plataforma" quadrada de 12 x 12 cm com "pés" de 6 cm. Coloque essa malha dentro da lata de tinta, com os pés para baixo, alinhando-a com borda do buraco que você fez.
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Faça um semicírculo de furos junto ao perímetro da tampa. Eventualmente, você queimará carvão dentro desta lata de tinta para fornecer o calor para seu motor a vapor. Se esses carvões não tiverem uma entrada de oxigênio, não poderão queimar bem. Crie ventilação ao fazer uma série de buracos num semicírculo perto da borda da tampa da lata.
- Esses buracos para ventilação devem ter cerca de 1 cm de diâmetro.
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Faça uma espiral com um tubo de cobre. Pegue cerca de 6 m de um tubo de cobre com 0,64 cm de diâmetro e meça 30 cm a partir de uma ponta. A partir desse ponto, enrole o tubo 5 ou 6 vezes, formando uma espiral com 12 cm de diâmetro. Faça o mesmo com o restante do comprimento do tubo, mas formando uma espiral com cerca de 15 voltas de 8 cm de diâmetro. Você deve deixar cerca de 20 cm sobrando.
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Coloque ambas as pontas da espiral através dos buracos de ventilação. Dobre as duas pontas da espiral para que elas apontem para cima e insira cada uma em um dos buracos na tampa. Caso você não tenha comprimento suficiente de tubo, você pode ter que desenrolar levemente uma das voltas da espiral.
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Coloque a espiral e o carvão na lata de tinta. Coloque a espiral sobre a plataforma de malha. Preencha o espaço ao redor da espiral com carvão. Feche bem a tampa.
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Faça furos para o tubo em uma lata de tinta menor. No meio da tampa da lata de tinta, faça um buraco de 1 cm de diâmetro. Na lateral da lata, faça dois furos de 1 cm - um perto da base e outro acima dele, próximo da tampa.
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Coloque tubos de ensaio plástico com rolha nos buracos na lateral da lata pequena. Use as pontas do tubo de cobre para cavar buracos no meio das duas rolhas. Coloque um pedaço de 25 cm de tubo de plástico rígido em uma rolha e outro pedaço de 10 cm na outra, de maneira que eles caibam confortavelmente e passem um pouco do outro lado da rolha. Coloque a rolha com o tubo mais comprido no buraco de baixo da lata pequena e a rolha com o tubo mais curto no buraco superior. Prenda o tubo nas rolhas com braçadeiras de mangueira.
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Conecte o tubo da lata maior à lata menor. Coloque a lata pequena sobre a lata grande, com os tubos de ensaio virados para longe dos buracos de ventilação da lata grande. Use fita metálica para prender o tubo da rolha de baixo ao tubo que vem de baixo da espiral de cobre. Prenda o tubo da rolha de cima ao tubo que vem de cima da espiral da mesma maneira.
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Coloque o tubo de cobre na caixa de junção. Use um martelo e uma chave de fenda para remover a parte central de uma caixa de junção elétrica metálica e circular. Prenda uma braçadeira de cabo elétrico na caixa de junção com o anel de retenção dentro. Coloque um tubo de cobre de 15 cm com 1,27 cm de diâmetro dentro do conector da braçadeira de cabo, de forma que o tubo saia alguns poucos centímetros abaixo do buraco na caixa de junção. Entorte as pontas para dentro com um martelo. Coloque essa ponta do tubo no buraco da tampa da lata menor.
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Coloque um espetinho na vara de tarugo. Pegue um espetinho de madeira comum de churrasco e coloque em uma das pontas de uma vara de tarugo oca de 1,5 cm de comprimento e 0,95 cm de diâmetro. Coloque a vara de tarugo e o espetinho dentro do tubo de cobre na caixa de junção metálica, de maneira que o espetinho aponte para cima.
- O espetinho e a vara de tarugo vão funcionar como o "pistão" quando o motor estiver funcionando. Para que o movimento do pistão seja mais fácil de ver, você pode colocar um pequeno pedaço de papel em cima, como uma bandeira.
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Prepare o motor para funcionar. Retire a caixa de junção e todos seus elementos de cima da lata pequena e encha a mesma com água, deixando que ela entre na espiral de cobre até encher 2/3 do recipiente. Verifique todas as conexões para ver se há vazamentos e certifique-se de que todas as vedações estão firmes. Prenda as tampas de ambas as latas batendo nelas com um martelo. Recoloque a caixa de junção no seu lugar, acima da lata pequena.
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Ligue o motor! Amasse pedaços de jornal e coloque-os no espaço sob a malha metálica no fundo do motor. Quando o carvão pegar fogo, deixe que ele queime por cerca de 20 a 30 minutos. Enquanto esquenta a água na espiral, o vapor deve começar a subir para a lata de cima. Quando esse vapor atingir a pressão necessária, ele vai empurrar o pistão para cima. Quando a pressão excedente for liberada, o pistão vai voltar a baixar com a força da gravidade. Corte pedaços do espetinho conforme necessário para reduzir o peso do pistão - quanto mais leve, com mais frequência ele vai subir. Tente aparar o espetinho até atingir um peso em que o pistão "funcione" de maneira constante.
- Você pode acelerar o processo de queima utilizando um secador de cabelo para ventilar melhor através dos buracos na tampa.
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Tome cuidado. Não é preciso nem dizer que esse motor a vapor caseiro requer muito cuidado no manuseio e operação. Nunca coloque o motor a vapor para funcionar em ambiente fechado. Nunca coloque-o para funcionar perto de material inflamável, como folhas secas ou árvores. Somente coloque-o para funcionar em uma superfície dura e não inflamável, como concreto. Se estiver trabalhando com crianças, certifique-se de que tenha sempre um adulto presente. Não deixe que crianças ou adolescentes se aproximem do motor enquanto o carvão estiver queimando. Se você não sabe quão quente está o motor, suponha que está muito quente para tocar.
- Além disso, certifique-se de que o vapor consegue escapar da "caldeira" superior. Se o pistão ficar preso por qualquer maneira, a pressão pode aumentar dentro da lata pequena. No pior cenário, isso pode causar uma explosão, que pode ser muito perigosa.
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Dicas
- Coloque o motor a vapor em um barco plástico, com ambos os tubos virados para trás e dentro da água, para fazer um brinquedo movido a vapor. Você pode cortar uma garrafa plástica de refrigerante em forma de barco para tornar o projeto "sustentável".
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Avisos
- Lembre-se de usar uma pinça, alicate ou uma luva de forno se você precisar manusear o motor enquanto ele está funcionando.
- Se você precisar manuseá-lo enquanto está funcionando, não aponte as pontas do tubo para ninguém, pois o vapor ou a água quente podem causar queimaduras.
- Não tampe o tubo de cobre de qualquer outra maneira, a não ser submergindo na água. Mesmo que improvável, pressão em excesso pode fazer com que o tubo estoure, resultando em ferimentos.
- Não tente construir um motor a vapor mais complexo com uma caldeira, a não ser que você tenha entendido perfeitamente como fazer. Uma explosão de caldeira, mesmo que em miniatura, pode resultar em ferimentos muito graves.
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Materiais Necessários
Motor a vapor com uma lata de refrigerante
- Lata de refrigerante de alumínio
- Tesoura de corte de alumínio ou tesoura de cabeleireiro
- Alicate
- Perfurador de papel
- Vela rechaud
- Papel alumínio
- Tubo de cobre de 3,175mm
- Lápis ou uma vara de tarugo
- Água
- Bacia
Motor a vapor com uma lata de tinta
- Lata de tinta de um galão (preferencialmente sem uso, mas, se não, limpa com sabão e água)
- Lata de tinta menor (do mesmo jeito)
- Tubo de cobre de 6 m e 0,64cm de diâmetro
- Fita metálica
- 2 rolhas
- Caixa de junção elétrica metálica e circular
- Braçadeira de cabo compatível com a caixa de junção
- Tubo de cobre de 15 cm e 1,27 cm de diâmetro
- Malha de metal de 12x24 cm
- Tubo de plástico rígido de 35 cm e 0,64 cm de diâmetro
- 2 braçadeiras de mangueira para o tubo plástico
- Carvão de churrasco
- Espetinho de churrasco
- Vara de tarugo de 1,5 cm e 0,95 cm de diâmetro (aberto em uma ponta)
- Chave de fenda
- Furadeira
- Martelo
- Tesoura de corte de alumínio
- Alicate
Referências
- http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/thermo/thermo.html#rotary
- http://scitoys.com/scitoys/scitoys/thermo/thermo.html#boat - "Soda Can" method
- http://www.blm.gov/wo/st/en/res/Education_in_BLM/Learning_Landscapes/For_Teachers/science_and_children/steel_rails_and_iron/posterback.print.htm - "Paint Can" method
- http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine
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