Descrição e conteúdos Abordados

Experimento que mostra o movimento de convecção do ar necessária para realimentar a chama de uma vela acesa.

Modo de fazer

• Acenda a vela e coloque o tubo sobre ela, cuidadosamente para que a chama não se apague. O furinho deve ficar para baixo, conforme Figura 1. Em seguida, assopre na frente do furinho e veja o que acontece. Em seguida, posicione o furinho na lateral e assopre novamente. O que aconteceu?
• Vire o tubo de ponta cabeça de forma que o furinho fique para cima. Coloque a plaquinha de alumínio dentro do tubo, apoiado na parte superior. Com cuidado, coloque o tubo sobre a vela, tentando manter a chama acesa.
• Retire a plaquinha de dentro do tubo e veja o que acontece.

Como é possível explicar esses três fenômenos?

Explicação

No caso da primeira parte do experimento, quando o tubo é colocado com o buraquinho na parte de baixo, parte dos gases quentes produtos da combustão tendem a subir por causa da sua menor densidade. Se não houvesse o furinho no tubo na parte de baixo, a chama se apagaria pois não haveria entrada de ar mais frio, com oxigênio para realimentar a chama.  Este movimento é chamado de convecção.

Se assoprarmos o furinho pela parte da frente, estaremos introduzindo mais ar frio, realimentando ainda mais a combustão da chama. Mas, se assoprarmos o tubo deixando o furinho na lateral ou na parte de trás, a chama se apaga imediatamente. Neste caso, assoprando pelas laterais, pelo princípio de Bernoulli, a pressão do ar nas proximidades do furinho diminui, impedindo que o ar frio entre. Quanto maior a velocidade do ar, menor a sua pressão.

Na segunda etapa, quando a plaquinha de alumínio é colocada dentro do tubo, a chama não se apaga. Nesse caso, a lâmina faz com que parte dos gases quentes suba por um dos lados o que faz com que o ar frio possa descer pelo outro lado, realimentando a chama. Se retirarmos a plaquinha, a chama imediatamente se apaga.

“CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO”

A evaporação absorve calor

Podemos observar a absorção de calor através da evaporação, por exemplo, quando derramamos álcool nas mãos. A evaporação do álcool causa em nós a sensação de frio.

Se usarmos clorofórmio (líquido mais volátil), o frio produzido pode até provocar insensibilidade da parte do corpo aonde passamos o líquido. Esta propriedade era utilizada nas operações cirúrgicas, como anestesia.

Podemos citar outros exemplos do frio produzido pela evaporação:

• O frio que sentimos quando saímos do banho com o corpo molhado;
• O resfriamento da atmosfera após uma chuva no verão provém da rápida evaporação da água que caiu, pois o solo e o ar ambiente fornecem calor para esta evaporação;
• A evaporação do suor se dá através da retirada de calor do próprio corpo, regulando a temperatura dos animais de sangue quente;
• Os filtros de cerâmica porosa permitem a evaporação da água pelas paredes da mesma, retirando calor do líquido, conservando-a mais “fresca”.
• As geladeiras, “freezers” e aparelhos de ar condicionado são exemplos de frio produzido pela evaporação e expansão de líquidos voláteis.

Enfim, como água ocupa ¾ da superfície do globo podemos verificar o papel importante que ela desempenha na regularização dos climas.

Reciprocamente, assim como a evaporação absorve calor, a condensação fornece calor. Portanto, a evaporação pode ser empregada como fonte de frio e a condensação como fonte de calor.

CALOR  LATENTE DE VAPORIZAÇÃO

Chama-se calor latente de vaporização ( L ) de um líquido a t ⁰C, a quantidade de calor absorvido pela unidade de massa do líquido para transformar-se em vapor, a t ⁰C. O calor latente de vaporização da água a 100 ⁰C é 537 cal/g.  Isto quer dizer que l g de água a 100 ⁰C exige 537 calorias para transformar-se em 1g de vapor  a 100 ⁰C.

O calor de liquefação tem o mesmo valor numérico do calor de vaporização, ou seja, a quantidade de calor desprendido pela unidade de massa do vapor para transformar-se em líquido, à mesma temperatura.

Cada substância tem seu calor de vaporização. A água é a substância que tem o maior calor de vaporização.  Ela tem também o maior calor de fusão ( 80 cal/g) e o maior calor específico (1cal/g^oC).

Portanto, é a substância que absorve maior quantidade de calor para fundir-se, aquecer-se e vaporizar-se.

Material Utilizado

• Uma vela cortada ao meio

• Um tubo de vidro com um furo próximo de uma das extremidades

• Uma plaquinha de alumínio

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

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