A nuvem na garrafa

    Coloque água no frasco até um quinto de sua altura. Corte um balão de borracha de modo que você consiga fechar completamente o frasco, mantendo o balão bem esticado. Use o elástico para prender o balão esticado sobre a boca do frasco. Deixe o frasco fechado e parado com a água por uns quinze minutos. Abra o frasco e acenda um palito de fósforo no seu interior, de modo que a fumaça produzida permaneça lá dentro. Agora feche imediatamente o frasco com o balão e prenda-o com o elástico. Force o balão para dentro do frasco com sua mão e segure está posição por alguns segundos. Rapidamente solte o balão e observe o que acontece no interior do frasco. Aperte o balão novamente. O que ocorre?  Uma outra maneira de produzirmos uma nuvem na garrafa é usarmos uma garrafa PET de 2L e uma bomba dessas de encher bolas de futebol. Coloque um pouco de água na garrafa PET, cerca de meio copo. Encaixe o bico da bomba em uma rolha de modo que a ponta atravesse completamente a rolha. Tome cuidado para que o encaixe fique bem vedado. Encaixe o bico na bomba e a rolha na garrafa PET. Agora bombei ar para dentro da garrafa segurando firmemente na junção entre a garrafa e a rolha para que ela não se solte. Bombei até sentir que a garrafa está bem dura e que está ficando mais difícil continuar a bombear. Rapidamente solte a rolha da boca da garrafa e observe o seu interior.

Para pensar

 Para que acendemos o fósforo dentro do frasco? Você observa alguma coisa se não houver fumaça no frasco? Tente! De onde veio o vapor que condensou? Por que ao apertarmos o balão a névoa desaparece?

O que acontece?

  Para que nuvens se formem na natureza, são necessários vários elementos. Um deles é a umidade do ar, a quantidade de vapor d"água que ele contém. Nós obtivemos um ar úmido fechando o frasco com a água por algum tempo, pois um pouco da água evapora e passa para o ar, ficando retido no frasco. Quando apertamos o balão, estamos aumentando a pressão dentro do frasco. Isto causa um pequeno aumento na temperatura no interior do frasco. Quando retiramos a mão, que está pressionando o balão, diminuímos a pressão e a temperatura cai. Quando isso ocorre a água se condensa, formando uma névoa de gotículas de água. Quando apertamos novamente o balão, a pressão e a temperatura aumentam novamente e a nuvem desaparece completamente. Note que isto nada tem haver com quanta água o ar consegue manter na fase gasosa, uma explicação errônea que ás vezes é apresentada em relação ao fenômeno da formação das nuvens. O ar é uma mistura de gases e a água condensa ou evapora sem nenhuma interferência dos outros gases presentes no ar. Quanta água permanece na fase gasosa e quanta irá se condensar depende da temperatura e de outros fatores, mas nunca de um certo limite que o ar teria para o vapor d'água. A fumaça do fósforo foi colocada para que as gotículas de água pudessem ter algum lugar para começarem a se condensar. Após algum tempo estas partículas irão para o fundo do frasco. Estes pontos que facilitam a condensação da água são chamados de sítios de nucleação, pois eles agem como núcleos ou centros para as gotas. Na natureza as gotículas de água em uma nuvem se formam em torno de partículas de poeira. Á medida que mais e mais vapor d"água se condensa ao redor destas partículas a gota cresce, até o pontoem que ela fica pesada o suficiente para cair: lá vem chuva!  Quando usamos a bomba aumentamos muito mais a pressão dentro da garrafa do que no caso do balão sobre a boca do frasco. O resultado é uma queda mais brusca na temperatura no interior da garrafa e podemos perceber a formação da nuvem mesmo sem usarmos a fumaça do palito de fósforo.(6)

Reciclando uma lata

    Coloque água na tigela até aproximadamente três quarto de sua altura. Adicione um pouco de água na lata, suficiente para cobrir seu fundo. Usando a garra, segure a lata e aqueça-a diretamente na chama, até a ebulição da água. Observe o que ocorre quando a água entra em ebulição. O que é aquela névoa saindo da boca da lata? Quando uma grande quantidade desta névoa estiver saindo pela boca da lata, inverta esta na tigela contendo água, de forma que a boca da lata fique submersa. Uôa! Aposto que você não esperava por isso...

Para pensar

 Qual é a temperatura que a água chegou ao ferver? O que foi que amassou a lata? O que foi que você viu saindo da boca da lata? O que aconteceria se usássemos uma lata de paredes grossas e rígidas

O que acontece

 O vapor d"água é absolutamente invisível. Aquilo que observamos como uma névoa ou neblina saindo da boca da lata ou de uma chaleira são gotículas de água formadas pela condensação do vapor d"água no ar. As nuvens no céu, a névoa observada ao sair de um chuveiro quente ou ao se respirar em um dia bem frio não são formadas por água no estado de vapor e sim no estado líquido, na forma de pequenas gotas que podemos enxergar.

  No inicio a lata contém água e ar. Quando a ebulição começa, o vapor d'água prenche a lata, expulsando parte do ar. Quando a lata é colocada na tigela, ela se esfria rapidamente e o vapor no interior da lata se condensa. O volume ocupado no estado líquido (após a condensação) é muito menor do que o volume ocupado no estado gasoso. Está drástica diminuição no volume deixa um grande espaço vazio na lata, ou seja, faz com que a pressão interna da lata diminua. Como a pressão externa fica muito maior que a interna, a pressão atmosférica comprime as paredes, esmagando a lata rapidamente. Quando colocamos uma lata de alumínio para reciclar podemos amassá-la para que ela ocupe menos espaço. Desta forma irão caber mais latas no ponto de coleta. Caso se usasse uma lata de paredes rígidas, a diferença de pressão não seria suficiente para amassar a lata. Neste caso, a água da tigela iria entrar na lata ocupando o espaço anteriormente ocupado pelo vapor.(6)

Aquecimento de um tubo de ensaio cheio de ar

Material

Um balão de latex. (aqueles utilizados para decoração de festas)

Um tubo de ensaio.

Uma lamparina. (pode ser substituída por outra fonte de calor, como por exemplo uma vela).

O que fazer

Com auxílio de uma garra de madeira, segure o tubo de ensaio com um pequeno balão preso à boca do tubo. Aqueça-o na lamparina durante alguns minutos. O que você observa? Como você explica o fato observado?(7)

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