Barómetro
Saiba mais sobre Evangelista Torricelli
Pressão atmosférica e ovos cozidos!!!
(tem tudo a
ver...não acham?)
Olá malta! Como podem adivinhar pelo título sugestivo, o que vos proponho neste número é um pouco invulgar, mas os resultados são bem interessantes.
Vamos ao que interessa! O que é então a pressão atmosférica? Bom, podemos defini-la como a força exercida pela atmosfera (ou respectivos gases que a constituem) sobre cada unidade de superfície (incluindo os corpos à superfície). Apesar de não nos apercebermos da sua existência, o corpo humano suporta em média, uma força resultante da pressão exercida (nos vários sentidos) de cerca de 15 toneladas – pouca coisa!!!
Uma célebre experiência sobre a pressão atmosférica data de 1654, na cidade de Magdeburgo, após a descoberta da máquina pneumática, em que utilizando a recente descoberta removeram o ar do interior de dois "hemisférios de cobre" que ajustavam perfeitamente pela união de dois anéis de couro – o material não era lá muito sofisticado – e para os separar foram necessários 16 cavalos, 8 de cada lado. Além do espectáculo proporcionado, a experiência permitiu concluir a existência de pressão atmosférica em todas as direcções, que actuava nos hemisférios selando-os, dado que não havia pressão no interior (vácuo) que igualasse a pressão exterior. Deste modo, só a força "bruta" de 16 cavalos conseguiu a proeza de separar os hemisférios de Magdeburgo (figura 1).
É ainda neste século, que um outro cientista, de seu nome Torricelli (um ilustre discípulo do não menos ilustre físico italiano Galileu), construiu o primeiro aparelho de medição da pressão atmosférica – o barómetro de mercúrio.
Também vocês podem construir um barómetro "caseiro", só que não com mercúrio, já que é um metal altamente poluente e tóxico, e o meu objectivo não é despachar ninguém para o hospital... Para o barómetro precisas de: 3 lápis compridos, uma garrafa de plástico pequena (sem rótulo e com o mínimo de cola possível), fita adesiva, três pedaços de plasticina, uma taça e um corante ou mesmo aguarela (para dar um toque colorido). Primeiro devem fixar com a fita adesiva os três lápis à garrafa, de forma a que a possam suportar – género tripé; depois colocam os pedaços de plasticina no fundo da taça, com a mesma distância a que se encontram os lápis na garrafa. Após encherem a taça e a garrafa com água corada até metade, devem virar a garrafa rapidamente para o interior da taça sem entornar o líquido, tapando o gargalo com os dedos. Então é só fixar os lápis na plasticina, e marcar uma escala na garrafa, que vos permita verificar subidas ou descidas do líquido, consoante a variação da pressão atmosférica (figura 2).
Tal como no barómetro de Torricelli, o princípio de medição é o mesmo, em que o peso da coluna de líquido é igual à força da pressão que a atmosfera exerce sobre uma superfície do líquido na tina. A utilização do mercúrio, por ser um líquido de densidade elevada, permitiu a Torricelli, estabelecer a pressão atmosférica padrão no valor de 1 atm (atmosfera) que suporta exactamente uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura. O nosso barómetro não sendo de avaliação quantitativa, permite-nos apenas avaliar modificações mais ou menos significativas da pressão atmosférica.
Agora vamos aos ovos cozidos. Para esta experiência apenas precisam de um ovo cozido (talvez dois...só para precaver), uma garrafa de vidro com tampa e cujo gargalo se ajuste ao ovo (eu utilizei uma garrafa de molho de tomate), um recipiente para aquecer água e água. Após ferver um pouco de água – cerca de ¼ da capacidade da garrafa – transfere-se, com cuidado, essa água para a garrafa de vidro e sela-se com a tampa por pouco tempo. Depois retira-se a água e rapidamente coloca-se o ovo no gargalo (com a parte mais redonda e mais larga do ovo para cima) - figura 3. Finalmente é só aguardar que o ovo entre suavemente na garrafa.
Como foi possível que o ovo entrasse, até porque depois não o consegues retirar, a não ser pelo mesmo processo? A explicação para este fenómeno reside na mudança de fase que ocorre com o vapor de água. À medida que vai arrefecendo a temperatura o vapor de água passa à fase líquida, ou seja, ao preencher o interior da garrafa com o vapor de água a pressão desse vapor impedia que o ovo entrasse, pois essa pressão igualava a pressão exterior. No entanto, a temperatura ambiente provoca a condensação do vapor de água e a diminuição da pressão deste e, consequentemente a pressão atmosférica ao exercer uma força de cima para baixo que não é contrabalançada – provoca a entrada do ovo na garrafa.
O ovo antes não entrava na garrafa porque a pressão do ar no seu
interior igualava a pressão exterior.
Curiosidades:
Mais ovos cozidos...Imaginem que acabaram de subir ao alto de uma montanha com cerca de 4000 m e para retemperar forças decidiram cozer um ovo e comê-lo. Para vosso espanto a água até ferve mais rapidamente que o habitual, mas ao fim dos supostos 10 minutos de cozedura o ovo continua cru. Era um bocado "chato", especialmente se fosse o único ovo que tivessem! Como explicar esta situação? Bom, as camadas mais elevadas da atmosfera são menos densas e aí o ar é mais rarefeito, logo a pressão atmosférica é menor. A esta altitude aquela seria de cerca de 0,6 atm. Como não é a ebulição que é responsável pela cozedura do ovo mas sim a quantidade de calor que ele absorve e que é proporcional à temperatura da água, com este baixo valor de pressão, a água entra em ebulição a uma temperatura inferior à normal (100ºC). Logo seriam necessários +/- 30 minutos para o ovo cozer.
De modo inverso, a grande dificuldade da exploração marítima consiste nas elevadas pressões que se fazem sentir nas águas profundas – a 50m a pressão exterior é de 6 atm, devido à pressão hidrostática. Nestas condições, a respiração de ar de uma botija introduziria 6 vezes mais oxigénio nos pulmões e consequentemente conduziria a um envenenamento em O2 e excesso de azoto que funcionaria como um narcótico. Por isso, as botijas contém ar diluído em hélio, que é menos solúvel no sangue – só que altera a voz, "efeito do pato Donald".
A subida de um mergulhador à superfície também não pode ser muito rápida, porque a diminuição brusca da pressão apresenta dois graves problemas:
- a ruptura dos pulmões devido à rápida expansão do ar neles contido;
- a formação de bolhas de ar no sangue, embolia, devido à referida expansão e à diminuição de solubilidade do ar no sangue, devido à diminuição da pressão.
