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A Bexiga que Não Explode e a Água que Ferve Numa Caixa de Papel Sulfite: Ponto de Fulgor!

Geraldo Majela da Silva

Resumo

Sob a chama de uma vela (a 1250°C) uma bexiga contendo um pouco de água não explodirá e uma caixa feita em papel sulfite com água, esta ferverá! Por que?

Noções Científicas

Ponto de Fulgor: existe uma temperatura na qual a substância se inflama diante de uma chama. Esta temperatura é denominada “ponto de fulgor”. Por exemplo: o ponto de fulgor do álcool é 13°C; o da gasolina -42°C; o do vapor de parafina (vela), 250°C, da borracha (látex) acima de 260°C, do papel sulfite em torno de 56°C e do papel cartão, apenas 40°C.

Capacidade térmica: A capacidade térmica mede a quantidade de calor necessária para que haja uma variação unitária de temperatura e está relacionada diretamente com a massa do corpo.

Calor específico: para que haja uma variação unitária de temperatura de uma massa unitária de água é necessário fornecer uma quantidade de calor maior que para uma massa unitária de chumbo sofrer a mesma variação unitária de temperatura. Esta quantidade de calor, que é característica do material,é denominada calor específico.

Introdução

Este experimento será o fechamento das noções científicas citadas acima que foram trabalhadas teoricamente e bem compreendidas pelos alunos.

Materiais

Para cada grupo de 4 a 6 alunos, os seguintes materiais:

  • 1 vela ou lamparinha a álcool e uma caixa de fósforo;
  • 4 bexigas de látex;
  • 2 caixas de papel sulfite, feitas por técnica de dobraduras;
  • 2 caixas de papel cartão, feitas por técnica de dobraduras;
  • água

Montagem e Manutenção

1°)A bexiga não explode!

A–Infle uma bexiga de látex e aproxime-a de uma chama (vela, lamparina ou fósforo). Ela explode, assim que a chama atinge a película de borracha.

B-Encha outra bexiga, contendo um pouco de água. Leve-a para cima da chama, segurando-a com uma das mãos ou apoiando-a em um tripé e, ... nada de explosão!Observe a bexiga chamuscada pela chama:


Figura 1

Por qual razão, estando com água, a bexiga não explode quando a sua película entra em contato com a chama?

2°)A água fervida em caixa de sulfite!

1-Colocando a caixa vazia sobre uma chama, em pouco tempo será queimada ou seja, rapidamente o papel atinge o ponto de fulgor.

2-Se contiver água, a caixa sobre a chama não entrará em combustão. Pode-se constatar que a água começa a aquecer.

3-A foto mostra o fundo chamuscado da caixa de papel sulfite, após ser retirada da chama:


Figura 2

Uma variação interessante, é repertirmos o experimento trocando as caixas de papel sulfite por outras de papel cartão, mais duro! A água fervirá como na caixa de papel sulfite?

Situação-Problema

Algumas perguntas:

  1. Por que a bexiga com água não explode?
  2. Por que a caixa de sulfite não queima?
  3. Por que a caixa de papel cartão se queima e não aquece a água?

Hipóteses dos Alunos

Estes fatos são explicados pelos alunos citando apenas Capacidade Térmica, Calor Específico e Ponto de Fulgor, sem muita compreensão!

Observações e Resultados

Existe uma temperatura na qual a substância se inflama diante de uma chama. Esta temperatura é denominada “ponto de fulgor”. Isto significa que, com água, a película de látex da bexiga não atinge o “ponto de fulgor”, mesmo que a temperatura da chama seja superior a 1000 °C, e assim, não se rompe. Veja por que:

1-Para um mesmo volume, a capacidade térmica do ar é cerca de 3.200 vezes menor do que a da água. Isto significa que para aumentar de 1oC um mesmo volume de ar e de água, a água absorve 3.200 vezes a quantidade de calor que o ar absorve.

2-Isto implica em que o ar “dissipa calor” muito mais lentamente do que a água, ou seja: o ar apresenta a propriedade de oferecer uma elevada resistência à transferência de calor proveniente da chama.

3-Na bexiga sem água, somente com ar, o calor liberado pela chama, nestas condições, não consegue atravessar rapidamente a película de borracha do balão contendo ar. Isto implica em aumento rápido da temperatura da superfície da película em contato com a chama, permitindo que o “ponto de fulgor” (~ 260 °C) seja atingido quase que instantaneamente. Como resultado, o balão inflado com ar explode assim que entre em contacto com a chama.

4-Em contraste, o balão contendo água não explode porque a água tem capacidade térmica elevada. Isto permite a absorção da grande quantidade de calor que é transmitido ao balão pela chama. Desta forma, o fluxo de calor atravessa a película rapidamente não permitindo que a temperatura da superfície em contato com a chama atinja o ponto de fulgor.

Formas de Registro

Cada grupo que fez a experiência, elaborará um Relatório contendo todas as explicações para os três tipos de materiais utilizados:a película de látex,o papel sulfite e o papel cartão.

Organização da Classe

Grupos de 5 ou 6 alunos dispostos ao redor de uma mesa circular no Laboratório de Ciências ou ao redor de 4 carteiras justapostas na sala de aula.

Referências

Projeto Eureka - Show de Física - Experimento no site:

www.rc.unesp.br/showdefisica/experimentos/abexigaquenaoexplode/abexigaquenaoexplode.htm

Dados adicionais

Autores:  

Geraldo Majela da Silva

Nível:  

Ensino Fundamental II

Duração:  

40 minutos

Área de Estudo:  

Substâncias e Materiais

Tópicos:  

Ponto de fulgor, capacidade térmica e calor específico

 
 

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