Ebulição versus pressão

Descrição e conteúdos Abordados

Modo de fazer

1. Coloque água no balãozinho de vidro, usando a seringa.

2. Conecte a seringa no balãozinho e puxe o êmbolo. O que acontece?

3. Coloque um pouco de álcool na espiriteira, usando a seringa com agulha. Com a seringa desconectada do balãozinho, esquente a água até começar a ferver. Qual é a temperatura de ebulição da água, no ambiente em que você está?

4. Com a água ainda quente dentro do balãozinho, conecte a seringa e puxe o êmbolo. O que acontece? Como se explica esse fenômeno?

OBS: Cuidado, pois o vidro estará muito quente.

Explicação

Esse experimento mostra que a pressão interfere no ponto de ebulição da água, pois quanto menor for a pressão exercida sobre a superfície do líquido, menor será seu ponto de ebulição. Ao lado, o gráfico e a fórmula da pressão em função da temperatura de ebulição da água.

Quando puxamos o embolo, diminuímos a pressão dentro do vidro, mudando assim pressão de vapor do líquido, que se trata de uma propriedade física referente a pressão que o seu respectivo vapor atua no equilíbrio termodinâmico. Ou seja, ao puxarmos o êmbolo estamos diminuindo a pressão exercida no líquido, facilitando assim que vapor de água seja formado e a água entre em ebulição. O gráfico mostra que quanto maior a pressão, maior será a temperatura de ebulição e vice versa.

Ao aquecermos a água estamos aumentando a energia cinética das moléculas, de forma que quanto maior a temperatura, mais facilmente as moléculas passarão do estado líquido para o gasoso, ou seja, ao puxarmos o embolo com a água quente, diminuímos a pressão e, assim, é possível fazer com que a água entre em ebulição mais facilmente e que as moléculas mudem de estado físico. O contrário acontece quando o êmbolo é puxado quando a água está em temperatura ambiente, pois a agitação das moléculas é menor, sendo mais difícil fazê-las mudar de estado físico.

Como funciona a panela de pressão?

Um exemplo prático que pode ser usado em sala de aula é o uso da panela de pressão.

Sabemos que o cozimento de qualquer alimento na panela de pressão é muito mais rápido. Mas por quê?

A panela de pressão tem uma válvula que fica na tampa, com um furinho de escape, por onde sai o vapor, aonde é colocado o pesinho com um pino interno. Ao instalarmos o pesinho, esse furinho da válvula é fechado, fazendo com que a pressão aumente devido ao aquecimento da água, que gera vapor. Quando a pressão dentro da panela é um pouquinho maior do que a pressão exercida pelo pino sobre a área do furinho, este levanta, permitindo que o vapor saia.

Sabemos que a pressão é o quociente entre a força exercida sobre uma área. Assim, a pressão dentro da panela pode ser determinada, igualando-se a pressão exercida pelo pesinho sobre a área do furinho com a pressão interna do vapor, da seguinte forma:

onde Peso refere-se a força peso do pesinho e Área refere-se a área da circunferência se encaixa, podendo ser medido com uma régua. Sendo assim:

Determine a pressão interna de uma panela, medindo-se a massa do pesinho com uma balança digital e o diâmetro do furinho da válvula, usando um paquímetro digital.

Mas por que o alimento cozinha mais rápido na panela de pressão? O princípio físico é o mesmo que fora apresentado acima, pois como a pressão dentro da panela é maior, isso quer dizer que o ponto de ebulição da água também é maior, já que a pressão exercida sobre o líquido é maior, fazendo com que atinja temperaturas maiores e cozinhe os alimentos mais rapidamente. Por meio do gráfico acima, determine a temperatura dentro de uma panela de pressão em funcionamento.

Material Utilizado

Reservatório esférico contendo água
Seringa de plástico
Tubo de silicone para conexão entre o reservatório e a seringa
Espiriteira com álcool

Equipamento contruído e doado por Claudio Hiroyuki Furukawa para o Laboratório de Demonstrações da UFPA.

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