Nos paises em que existe neve, é muito comum vermos as pessoas jogando sal nas estradas e ruas para que o gelo derreta. Mas você sabe a explicação física para que isso ocorra?

Bom, sempre aprendemos que a água congela a 0ºC (temperatura de fusão), mas isso ocorre quando temos a água pura, ou seja, sem adição de qualquer substancia. Quando adicionamos o sal à água, o que acontece é que a água não congela mais a 0ºC como era esperado, pois a temperatura de fusão muda e agora ela passa a depender da quantidade de sal colocada no sistema.

Por exemplo, uma solução com 10% de sal, se congela a -6ºC, já se estiver com 20% de sal, sua temperatura de fusão passa a ser -16ºC e assim por diante. Portanto, quando as pessoas adicionam sal à neve e a mesma derrete, o que aconteceu é que a temperatura de fusão da água agora é mais baixa e para que esta água se mantenha no estado solido, congelada, é necessário que a temperatura ambiente esteja abaixo da nova temperatura de fusão do sistema!

Uma dica: esse efeito pode ser usado para gelar bebidas, pois a água no estado liquida conduz melhor o calor do que o gelo (sem falar que esta água estará a uma temperatura abaixo de 0ºC), tornando a bebida mais gelada em menos tempo.

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Entropia é uma palavra que vem do grego e representa uma grandeza termodinâmica, que esta associada a algum grau de desordem. Essa grandeza é quem mede a energia que não foi transformada em trabalho.

Para entender melhor, todos sabemos que a energia do universo tende a ser transformada, ou seja, aquela famosa frase: “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”, quando Lavoisier disse isso, ele estava querendo dizer que a energia que não foi utilizada de alguma forma (transformada em trabalho), foi transformada em outra (dissipada), sendo essa energia dissipada é considerada uma energia desordenada e difícil de ser reutilizada.

Um exemplo muito simples é de um carro. Quando estamos conduzindo um carro, a gasolina armazenada no tanque é convertida em calor, através da combustão e depois em energia mecânica no motor do carro. Mas como nenhuma energia é 100% transformada em trabalho, uma parte dessa energia será dissipada, devido ao atrito do pistão e a câmara de combustão (partes interna do motor onde ocorre a conversão do combustível em trabalho), e entre outros componentes, sobre a forma de calor, e essa energia dissipada pelo atrito é quase impossível de se reverter naturalmente em energia. Por exemplo, transformar a energia de atrito em trabalho para movimentar o carro de forma natural. Portanto concluímos que sempre vamos “perder” uma parte da energia que se esta produzindo, pois a mesma será convertida em outras formas de energia, a mais comum delas é o atrito.

Um exemplo mais simples para se entender a entropia. Pegue um jogo de baralhos, jogue-os todo para o ar, as cartas caíram todas espalhadas para o chão, pronto, temos ai uma entropia que é a completa desordem das cartas pelo chão. E, por um processo natural, ou seja, espontâneo, não teremos todas as cartas novamente em nossas mãos do mesmo modo que antes (de modo organizado, ou seja, ordenado), a não ser que abaixamos e pegamos, o de deixa de ser o um processo espontâneo e necessita a realização de um trabalho para tal.

Essa energia que foi dissipada, vulgarmente falando, “perdida”, é a entropia. Ela é considerada desordenada porque você nunca mais conseguirá reutiliza – lá no processo inverso. Portanto, quanto maior a desordem, mais difícil voltar ao estado normal então maior é a entropia do sistema.

Um físico nuclear inventou um sistema que converte a energia dissipada na frenagem do carro em energia cinética, o sistema se chama Kers – Kinetic Energy Recovery System (Sistema de Recuperação de Energia Cinética). Além de não recuperar 100% da energia dissipada, esse ainda é uma situação de entropia, pois a energia térmica gerado na frenagem não foi convertida em cinética naturalmente.

Autores: Diego Galeano
Maísa Caldas

Reza a lenda que se colocarmos uma colherzinha na boca da garrafa de Coca-Cola, após ela ser aberta, seu gás permanecera lá por um tempo maior do que se ficar destampada (em uma garrafas de vidro, como a foto ao lado). Então, tudo isso é realmente lenda que nos perseguem desde a década de 80 (aproximadamente) ou realmente funciona?

Pesquisamos em infinitas bibliografias, porém nem uma nos levou a esse caso especifico. Então conversamos com vários mestres e doutores e somente um nos respondeu com firmeza e palpado ciêntificamente.

Segundo o professor Dr. Evandro Silva*, tal fato não passa de lenda. A explicação é que o gás que se encontra na coca cola (CO₂) é proporcional à temperatura, ou seja, quanto menor a temperatura mais fácil é a colocação de gás no refrigerante (durante o processo de fabricação) e mais difícil sua saída, isto é, quando colocamos o refrigerante na geladeira, ele irá se manter a uma baixa temperatura dificultando a saída do gás, mas se o mesmo estivesse a uma temperatura mais alta, o gás se dispersara para o ambiente mais rapidamente, com a colherzinha ou não.

Nós fomos ao laboratório CURIOFÍSICA e fizemos o teste, este precisa de um amparo científico maior, mas serve para tirarmos algumas conclusões e testar o que foi dito anteriormente.

Separamos 3 grupos de amostras os quais chamamos de G1, G2 e G3, e fizemos a experiência do seguinte modo:

G1 - Duas garrafas quentes foram abertas. Em uma delas foi colocado uma colher de chá em sua boca, de modo que a extremidade mais fina ficasse para dentro e a mais grossa apoiada na boca da garrafa (veja a imagem). Na outra garrafa não foi colocado nada, permanecendo aberta sem nem um objeto em sua boca. As mesmas foram colocadas, cheias, na geladeira a uma temperatura aproximada de 1 grau Celsius.

G2 – Duas garrafas geladas, a uma temperatura aproximada de 3 graus Celsius, foram abertas. Em uma delas foi colocado uma colher de chá em sua boca, de modo que a extremidade mais fina ficasse para dentro e a mais grossa apoiada na boca da garrafa (veja a imagem). Na outra garrafa não foi colocado nada, permanecendo aberta sem nem um objeto em sua boca. As mesmas foram colocadas, cheias, na geladeira a uma temperatura aproximada de 1 grau Celsius.

G3 – Duas garrafas geladas, a uma temperatura aproximada de 3 graus Celsius, foram abertas. Metade de seu liquido foi despejado simulando o que acontece em uma situação normal, onde o refrigerante é aberto e parte dele consumido, já o restante armazenado para um consumo posterior. Em uma delas foi colocado uma colher de chá em sua boca, de modo que a extremidade mais fina ficasse para dentro e a mais grossa apoiada na boca da garrafa (veja a imagem). Na outra garrafa não foi colocado nada, permanecendo aberta sem nem um objeto em sua boca. As mesmas foram colocadas, cheias, na geladeira a uma temperatura aproximada de 1 grau Celsius.

No total foram 6 garrafas de vidro de Coca-Cola, contendo um litro cada. O tempo de armazenamento foi de 24 horas para todas.

Ao final das 24 horas, 8 pessoas saborearam e analisaram a quantidade de gás em cada uma das garrafas, porém, sem saber qual delas havia sido colocado a colherzinha e qual não.

Os resultados foram o seguinte:

As garrafas que continham a colherzinha em sua boca não armazenaram mais gás do que as outras. Ocorreu justamente o contrário do que imaginávamos. Aparentemente, elas conservaram menos gás do que aquelas que não continham a colherzinha em sua boca.

Como diz o poeta “Mito Detonado“.

*Dr. Evandro Silva é Doutor em Físico-Química e professor efetivo da Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT, o qual é responsável por varias pesquisas nessa instituição.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Quando o calor aperta, não existe nada melhor que um ar condicionado! Pode ser do carro, do quarto, do shopping… Agora você sabe qual é o principio do ar condicionado?

Bem, primeiramente podemos dizer que é o mesmo principio usado nas geladeiras. Analisando a figura ao lado, vamos entender o seu funcionamento:

• O compressor (B) comprime o gás frio, fazendo com que ele se torne liquido e quente, e tenha alta pressão, que pode ser visualizada também pela equação geral dos gases, PV = nRT (lado vermelho no desenho);
• O liquido por sua vez, escoa pela válvula de expansão (A), o liquido se expande rapidamente voltando ao estado de vapor e se tornando um gás frio em baixa pressão, que também pode ser analisada pela equação geral dos gases;
• Este gás frio passa pelo espiral, fazendo trocas de calor, ou seja, ele absorve o calor do ar que foi sugado pelo ar condicionado e, após resfriado, o aparelho de ar condicionado, joga de volta o ar frio para o ambiente.

Concluímos então que o principio do ar condicionado é retirar o calor do ambiente e joga-lo para fora do mesmo. Nos condicionadores de ar comum, aqueles de “janelas”, eles possuem também ventiladores no seu interior. O papel destes ventiladores é soprar o ar para o espiral, ou trocadores de calor como são conhecidos, melhorando assim sua capacidade de dissipar o ar quente para fora do ambiente.

Bom, pelo desenho e a explicação, você já deve imaginar que o lado azul da imagem acima é a parte do ar condicionado que fica dentro do ambiente, de onde é retirado o calor, já o lado vermelho, fica do lado de fora, para onde este calor é expelido.

Curiosidade: O ar-condicionado, geladeira, ou qualquer tipo de refrigerador tem o mesmo principio de uma maquina térmica, porem, ao contrario.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Este primeiro video é ingles, mas para quem entende um pouco vale a pena conferir.

Para os que gostam de experiencias caseiras.

E para rir um pouco.
Friends – Warner Chanel

Anatofisiologia é um termo constantemente usado na ciência médica e biológica, e que significa: o estudo das partes e seu funcionamento em um determinado organismo vivo, como por exemplo, o corpo humano.

Apossei-me deste termo para explicar as partes que compõem uma garrafa térmica e a suas devidas funções. Então, o que tem de diferente na garrafa térmica para que ela consiga conservar a temperatura do liquido por maior tempo?

Para entendermos isso, precisamos saber como é que acontece as trocas de calor, que podem ser por 3 maneiras: Condução, Convecção e Irradiação.

CONDUÇÃO: como sabemos, a temperatura é o grau de agitação das moléculas, ou seja, quanto mais uma molécula está agitada, maior é a sua temperatura. Se uma molécula está agitada e entra em contato com outra menos agitada, esta também agita a segunda molécula, que irá agitar uma terceira, e assim sucessivamente. Um exemplo clássico é você pegar uma barra de ferro e colocar uma de suas extremidades no fogo, depois de algum tempo a extremidade contraria também terá sua temperatura aumentada.  Isto se chama troca de calor por condução e a única maneira de evitarmos essa troca, é criando um vácuo no sistema.

CONVECÇÃO: quando o ar está frio sabemos que suas moléculas estão menos agitadas e mais aglomeradas, mais próximas uma das outras, e isso torna o mesmo mais denso, mais pesado, entretanto, quando o ar está mais quente, suas molecas estão mais agitadas e consequentemente mais afastadas umas das outras, tornando o ar menos denso e mais leve. A convecção é um fenômeno cíclico que ocorre com essa diferença entre as massas de ar. Como o ar frio é mais pesado, ele fica embaixo, consequentemente o ar quente fica em cima. Este é um fenômeno cíclico, porque o ar frio que está em baixo é aquecido e sobe, enquanto o ar quente que está em cima se resfria e desce, e esse processo se repete infinitamente, como um ciclo. Para evita a convecção, é necessário interromper esse processo de forma que não haja contato com a temperatura externa, fazendo o uso de uma tampa ou novamente o vácuo é uma boa pedida.

IRRADIAÇÃO: é a transmissão de calor através da radiação eletromagnética emitida por moléculas, uma segunda molécula pode absorver a radiação emitida por essa molécula e ter sua temperatura alterada. Para conter essa troca de calor o vácuo não é eficaz, mas uma superfície espelhada pode ajudar muito.

Agora vamos juntar tudo! Para uma garrafa térmica manter a temperatura do liquido que está em seu interior, ela precisa evitar ao máximo essas três formas de condução de calor.

A principal parte da garrafa térmica é a ampola de vidro, um objeto espelhado por dentro e por fora com paredes duplas e entre essas paredes há um vácuo, onde o ar é retirado durante o processo de fabricação.

Como foi dito anteriormente, a parte espelhada da ampola de vidro é para evitar a condução de calor através da irradiação liberada pelas moléculas que compõem o liquido e o vácuo entre as paredes duplas, é para evitar a transferência de calor por convecção e por condução. Temos também a tampa, que, geralmente é feita de plástico (por ser um mal condutor térmico), que também evita a convecção.

Apesar de todo esse aparato, o cafezinho quente, por exemplo, se esfria após algum tempo, mas isso porque a garrafa não é um meio isolante 100% eficaz.

Diego Galeano
Maísa Caldas