Trabalhando conceitos b sicos de Termodin mica usando tubo de ensaio Stirling

1 Introdução

O ensino de conceitos básicos de termodinâmica exige, muitas vezes que os estudantes tenham um nível de abstração desenvolvido, já que as aulas normalmente são de caráter teórico dificultando bastante o entendimento de alguns conceitos como calor, expansão, compressão, pressão, volume, dentre outros. Acredito que experimentos como os realizados com o Tubo de Ensaio Stirling, podem ajudar a compreensão mais completa desses conceitos físicos pois trabalha com tubos de ensaios e seringas transparentes que mostram nitidamente os movimentos dos êmbolos, respondendo a ação da fonte de calor, tudo muito visível para os alunos. Além da fácil visualização e manuseio, o experimento é montado com materiais de baixo custo, muitos dos quais podem ser conseguidos facilmente pelos alunos.
Neste trabalho, apresento uma proposta experimental baseada no Test Tube Stirling do Stirling Work Group do National Maritime Research Institute desenvolvida por Koich Hirata, que possibilita ao professor de Ensino Médio abordagem de assuntos importantes da Termodinâmica e, talvez, alguns conceitos básicos sobre mecânica dos motores.

Histórico: O Reverendo escocês Robert Stirling, nascido em Gloag, Perth, em outubro de 1790 e falecido em Galston

em 6 de junho de 1878, foi o inventor do hoje denominado Motor de Stirling. Essa máquina funciona isenta de gases de combustão interna, usando somente o ar contido em seu interior. O ar é aquecido por uma fonte de externa de calor, que pode ser baseada no uso do carvão, gasolina, álcool, betume ou a própria radiação solar, iniciando uma cadeia de ciclos de expansão e contração que são usados para a produção de movimento mecânico. O ciclo de trabalho da máquina é denominado "Ciclo de Stirling" ainda uma homenagem ao seu inventor. O Ciclo de Stirling é muito parecido com o conhecido "Ciclo de Carnot".
O primeiro motor de Stirling foi construído em 1818. Eles continuaram a ser fabricados, incorporando muitas inovações, até