AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL
“Estudando a água – parte 23”
9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º ANO DO ENSINO MÉDIO
OBJETIVO
Diversos experimentos, usando principalmente água e materiais de fácil obtenção, são possíveis e
importantes para vivenciar as principais propriedades físicas e químicas da água, bem como de sua
interação com outras substâncias.
É desnecessário falar da importância de se conhecer as propriedades da água, principalmente em
tempos que anunciam a escassez desse recurso. Além disso, o estudo da água permite introduzir a
compreensão das propriedades de outras substâncias, ampliando os horizontes do entendimento
científico de diversos fenômenos do cotidiano, que, por sua vez, são inerentes às questões
ambientais, industriais, culinárias, medicinais e muitas outras.
INTRODUÇÃO
No experimento realizado na parte anterior, você teve a oportunidade de construir um “barquinho
pop-pop”, que tem esse nome devido ao barulho intermitente que faz. O movimento do barquinho
também é bastante incomum, visto que ele se desloca para frente em sequências muito rápidas de
vários arranques e paradas bruscas.
Esse comportamento do barquinho acontece porque a água contida no tubo de cobre, aquecida pela
vela, entra rapidamente em ebulição, produzindo uma certa quantidade de vapor que escapa pelas
pontas das duas hastes dentro da água, na forma de “jatos” de vapor na “popa” do barco. Esses
jatos fazem o barco se deslocar para frente, por efeito da lei de ação e reação. Além disso, o tubo
de cobre está sendo resfriado nas pontas que estão em contato com a água, o que favorece o
resfriamento da água e do vapor internos, na parte mais distante da chama. Essa redução da pressão
interna faz com que a pressão atmosférica externa “empurre” mais água para dentro do tubo, que
será fervida novamente pela chama. Assim, o ciclo recomeça.
É por isso que o barquinho se movimenta em ciclos rápidos de arranques e paradas bruscas,
parecendo “tremer” sobre a água, na medida em que se desloca. Em outras palavras, quando o jato
de vapor é lançado para trás, o barquinho se desloca para a frente. No momento seguinte, ocorre o
efeito contrário, pois a água entra pelo tubo de trás para frente, retardando o movimento do
barquinho. Nesse momento, o barco tenderia a se deslocar de ré, mas como já está em movimento
para frente, apenas sofre uma “freada” brusca. Depois, o ciclo reinicia, e o barquinho se desloca para
a frente de novo.
Não dá para entender o funcionamento do barquinho pop-pop, sem entender uma grandeza
importante: a pressão. Há várias “pressões” a serem consideradas, que muitas vezes interagem
umas com as outras. Além disso, há também a pressão exercida pelos líquidos e pelos sólidos, não
somente as dos gases e vapores.
A pressão atmosférica, também é importante, embora não seja muito falada. Um dos mais famosos
experimentos que comprovam a incrível intensidade da pressão atmosférica foi realizado pelo físico
alemão Otto von Guericke, em 1654.
Experimento de Otto Von Guericke, em um selo postal comemorativo alemão. Apenas a força somada de 16
cavalos, oito de cada lado, foi capaz de separar as metades da esfera, unidas pela pressão atmosférica.
Disponível (acesso: 12.04.2015): https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stamps_of_Germany_%28DDR%29_1969,_MiNr_1514.jpg
No experimento, Guericke uniu duas meias esferas metálicas e com o auxílio de uma bomba de
vácuo desenvolvida por ele, retirou o ar de dentro da esfera. Depois colocou cavalos robustos para
puxarem as metades de um e de outro lado, mas, elas só se soltaram quando puxada por um mínimo
de dezesseis cavalos, oito de cada lado.
O que aconteceu nesse experimento? Ora, retirando o ar de dentro da esfera, não há mais pressão
interna, atuando apenas a pressão externa (atmosférica) sobre a esfera, mantendo as suas
metades coladas. Ou seja, o peso de vários quilômetros de ar acima de nós atuou sobre a superfície
das duas metades, evidenciando sua força, uma vez que não havia força contrária no interior da
esfera.
Representação por setas das pressões interna e
externa, em duas situações da esfera de
Guericke.
Se há entrada de ar na esfera, a pressão interna se
contrapõe à pressão externa, anulando-a, e a
esfera se abre imediatamente. Mas, se a esfera
permanece sem ar interno, apenas a pressão
atmosférica atua sobre a superfície externa da
esfera, segurando firmemente os dois hemisférios.
Disponível (acesso: 12.04.2015): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magdeburg.svg
Certamente, para que o experimento de Guericke possa ser realizado,
as esferas precisam ser de metal bastante espesso e resistente, para
que não seja esmagada pela pressão atmosférica - como vimos no
experimento da latinha de refrigerante amassada pelo ar, no segundo
experimento da parte 17.
Esboço dos hemisférios de Guericke, mostrando
a grande espessura do metal e o esquema de encaixe.
Disponível (acesso: 15.05.2015):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magdeburg_hemispheres_small.png
Pressão do ar e pressão da água.
Se o ar exerce uma pressão tão significativa sendo muito mais “leve” e pouco denso, a água exerce
uma pressão ainda mais intensa, proporcional ao seu peso e densidade.
Um corpo mergulhado em um fluido, gasoso ou líquido, sofre a
pressão desse fluido de todas as direções e em todos os pontos de
sua superfície; não apenas de cima para baixo.
Disponível (acesso: 15.05.2015): https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wet_van_pascal.png
Assim, embora não seja perceptível, a pressão atmosférica é da ordem de um quilograma por
centímetro quadrado. Ou seja, em uma simples folha de papel de 20 por 30cm, a pressão do ar é
cerca de 600kg, mais de meia tonelada, só não a percebemos, porque a mesma pressão é exercida
de todos os lados.
Imagine se pudéssemos aproveitar toda essa energia? Mas, isso se refere à pressão do ar na altitude
zero, ou seja, no nível do mar, em que a altura da atmosfera é maior. Na medida em que a altitude
se eleva, há cada vez menos ar “pesando” sobre os corpos e objetos, então, a pressão atmosférica
vai diminuindo com a altitude.
EXPERIMENTOS DE CONTRAÇÃO – de UM a QUATRO
MATERIAL
A) Balão ou bexiga de festa; pode ser um pedaço de balão já estourado
B) Uma seringa plástica comum de 10mL, sem agulha
C) Barbante ou linha
D) Tesoura
E) Água de torneira
F) Régua comum
G) Bacia com água de torneira
PROCEDIMENTO – Preparação do balãozinho de ar.
1. Retire o êmbolo da seringa e com uma régua meça seu diâmetro interno
2. Corte um pedaço da bexiga de festa, de aproximadamente 10x10cm
3. Junte as pontas do quadrado e vá torcendo sua parte média, prendendo o ar dentro da bexiga,
até obter um balãozinho, que precisa ter um diâmetro menor que o diâmetro interno da seringa. Se
necessário, retire um pouco de ar de dento do balãozinho, afrouxando as dobras.
4. Amarre a bexiga, com um pedaço de linha ou barbante, na parte próxima ao balãozinho com ar,
mantendo o formato e o diâmetro
5. Corte as sobras de borracha e de linha, mantendo apenas o formato esférico do balãozinho.
PROCEDIMENTO – Preparação do balãozinho de água
6. Repita todo o procedimento anterior, mas com a bexiga embaixo de uma torneira ou dentro de
uma bacia com água. O importante é obter um balãozinho de tamanho bem próximo do primeiro, ou
seja, de diâmetro menor que o diâmetro interno da seringa. Amarre também com linha e corte as
sobras de borracha e de linha.
EXPERIMENTO UM – Comprimindo um balãozinho de ar, com uma seringa com ar.
7. Coloque o balãozinho de ar dentro da seringa, em seguida encaixe o êmbolo de volta
8. Deixe escapar parte do ar pela ponta, até que o êmbolo marque 10mL exatos, ou outro valor exato
que preferir. Não se esqueça de anotar o volume escolhido no quadro da próxima página (item 1 do
primeiro experimento). Tampe a ponta bem firmemente com um dos dedos
9. Use a escala da seringa para fazer uma medição do diâmetro relativo do balãozinho, nesse caso
não será uma medição em unidade correta de distância, mas uma referência. Se preferir, pode usar
uma régua e medir o diâmetro do balãozinho em milímetros. Anote no item 1 do primeiro experimento
10. Aperte o êmbolo até comprimir ao máximo o ar no seu interior. Faça a leitura do menor volume
atingido e também do novo diâmetro do balãozinho. Anote os valores no quadro, no item 2 do
primeiro experimento
11. Divida o valor obtido de volume da seringa anotado no item 2 pelo valor anotado no item 1, e
multiplique por 100. Anote no item “%”
12. Faça o mesmo cálculo para os valores de diâmetro do balãozinho. Anote no item “%”
EXPERIMENTO DOIS – Comprimindo um balãozinho de ar, com uma seringa com água
13. Retire o êmbolo da seringa e mergulhe o conjunto na água da bacia
14. Mantendo o conjunto dentro da água, coloque o balãozinho de ar dentro da seringa. Depois,
encaixe o êmbolo de volta na seringa
15. Deixe escapar parte da água de dentro da seringa, até que o êmbolo marque 10mL exatos, ou
outro valor exato que preferir. Anote o volume escolhido no item 1 do segundo experimento (seringa).
Leia o diâmetro do balãozinho como foi feito no experimento um. Anote no item 1 do segundo
experimento (balão). Tampe a ponta bem firmemente com um dos dedos
16. Aperte o êmbolo até comprimir ao máximo o ar no seu interior. Faça a leitura do menor volume
atingido e também do novo diâmetro do balãozinho. Anote os valores no quadro, no item 2 do
segundo experimento
17. Divida o valor obtido de volume da seringa anotado no item 2 pelo valor anotado no item 1, e
multiplique por 100. Anote no item “%”. Faça o mesmo cálculo para os valores de diâmetro do
balãozinho. Anote no item “%”
EXPERIMENTO TRÊS – Comprimindo um balãozinho de água, com seringa com ar.
18. Repita todo o procedimento de medição da contração de volume, dessa vez para o balãozinho
com água, dentro da seringa com ar. Anote as medições no quadro nos itens 1 e 2, do experimento
três. Faça o mesmo cálculo indicado anteriormente, anotando o resultado na coluna “%” do
experimento três.
EXPERIMENTO QUATRO – Comprimindo um balãozinho de água, com seringa com água
19. Repita o procedimento de medição da contração de volume, para o balãozinho com água, dentro
da seringa também com água. Anote as medições no quadro nos itens 1 e 2, do experimento quatro.
Faça o mesmo cálculo indicado anteriormente, anotando o resultado na coluna “%” do experimento
quatro
QUADRO DE
ANOTAÇÕES
CONTRAÇÃO
1
UM
DOIS
TRÊS
QUATRO
Seringa – ar
Balão – ar
Seringa - ar
Balão – água
Seringa - água
Balão - ar
Seringa – água
Balão - água
2
%
1
2
%
1
2
%
1
2
%
SERINGA
(volume em
mL)
BALÃO
(diâmetro
relativo)
Obs.: Calcule o percentual de variação (%) sempre dividindo o valor anotado em 2 pelo valor anotado em 1. Depois,
multiplique o resultado por 100. Para anotar o percentual, despreze as casas decimais, mas “arredonde” se necessário;
ou seja, se o algarismo da primeira casa decimal for maior que 5, some 1 ao valor da casa das unidades.
EXPERIMENTOS DE EXPANSÃO – De CINCO a OITO
Repita todos os passos anteriores, utilizando os mesmos balões já preparados com ar e com água,
para medir a capacidade de expansão dos balõezinhos. Siga cuidadosamente as alterações
indicadas abaixo:
PROCEDIMENTO
20. As posições iniciais da seringa, com os respectivos dados a serem anotados nas “colunas 1” do
quadro da próxima página, devem ser tomados com aproximadamente 5mL de volume da seringa,
ou seja, com volume inicial reduzido. Depois, a ponta da seringa deve ser tampada com o dedo.
Feito isso, puxar o êmbolo da seringa, para expandir o volume da seringa e também o diâmetro do
balãozinho. Anote os valores obtidos nas “colunas 2” do quadro
21. O cálculo de percentual de expansão deve ser feito exatamente da mesma forma, ou seja,
dividindo os valores das colunas “1” pelos valores em “2”, e depois multiplicar o resultado por 100
QUADRO DE
ANOTAÇÕES
EXPANSÃO
1
CINCO
SEIS
SETE
OITO
Seringa – ar
Balão - ar
Seringa - ar
Balão - água
Seringa - água
Balão - ar
Seringa – água
Balão - água
2
%
1
2
%
1
2
%
1
2
%
SERINGA
(volume em
mL)
BALÃO
(diâmetro
relativo)
OBSERVAÇÕES E QUESTÕES
1) Comente as diferenças de resultado obtidas entre o experimento um e dois. O balão no segundo
experimento sofreu contração expressiva?
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2) Comente as diferenças de resultado obtidas entre o experimento três e quatro. Houve contração
expressiva da seringa? E do balão?
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3) Compare o experimento um com o experimento três. Qual dos dois apresentaram a mesma
compressão do balãozinho de ar? Comente.
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4) Quais dos oito experimentos apresentaram maior variação de volume (contração e expansão)
para o balãozinho? O que esses experimentos possuem em comum? Comente.
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