Aprenda no vídeo a construir um canhão de ar de baixo (não, de baixíssimo) custo.
Você só vai precisar de um balde plástico, um pedaço grande de plástico transparente para selar a "boca" do balde, muita fita adesiva e um estilete.
Assista ao vídeo primeiro e, se quiser, leia a explicação do Dr Chattoff na sequência do post.
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O plástico forma uma membrana sobre a qual nós damos pancadas (ou seja, exercemos uma força sobre uma área resultando em pressão).
A pancada dada na membrana põe em movimento o ar dentro do balde. A únida saída de ar possível é através do furo que foi feito com o estilete no fundo do balde.
Como a área da seção reta do furo (bonito esse linguajar, né?) é muito menor que a área da seção reta da "boca" do balde (onde está a membrana), a pressão inicial exercida sobre a membrana intensifica-se.
Lembrem-se, pressão = força/área!
A força inicial aplicada sobre a membrana é transferida ao ar que se movimenta e exerce uma força "igual" na área do furo, é natural que a pressão de saída seja muito maior.
É tão maior que o ar é expelido de dentro do balde a uma velocidade muito elevada. Essa velocidade é tão grande que consegue derrubar copinhos plásticos a uma distância de mais ou menos 5 metros.
Nessa distância, é como se o ar tivesse viajado em linha reta.
Esse fenômeno não é novo, de uma forma diferente, Robert Boyle já estudava a relação entre pressão e volume há centenas de anos atrás.
Os físico-químicos de plantão reconhecem a famosa "Lei de Boyle" em ação quando assistem ao excelente vídeo.
Lei de Boyle? Calma, vamos refrescar vossas memórias.
A uma temperatura T constante (a sala onde o vídeo foi filmado não tem variação de temperatura) e para um número de mols fixos (a quantidade de ar dentro do canhão é constante (quando não o perturbamos com os nossos tapas).
Nessas condições, a relação entre pressão e volume tal qual descrita por Boyle é:
p*V = constante ou
p = constante/V
Ou seja, se a pressão do gás dentro do canhão aumentar (por causa da pancada aplicada na membrana)o volume do mesmo tem que diminuir (e diminui).
Mas como temos um furo no fundo do canhão, o volume do gás ao invés de diminuir e continuar dentro do balde acaba escapando pelo furo.
Um princípio parecido ocorre nos nossos pulmões, mas eu vou deixar para mostrar uma simulação de pulmão em outra postagem.
Quem tem interesse em usar câmeras digitais para incrementar as aulas de Física, aí está um bom ponto de partida.
Basta baixar dois programinhas (Xuggle e Tracker) e tomar o cuidado de instalar o Xuggle antes do Tracker e sair usando.
Se você ainda não tem a Máquina Virtual Java atualizada, faça-o antes de sair instalando esses dois programas. ;)
Boa diversão a quem se aventurar com o Tracker! ;)
1 extintor de incêndio de gás carbônico (para incêndios classe B e C)
Modo de fazer:
Simplesmente coloque a mangueira do extintor dentro da fronha ou saco e acione o extintor.
Ou assista ao vídeo abaixo para entender melhor o processo:
A passagem do gás carbônico do estado gasoso para o sólido neste experimento pode ser explicado com base no efeito Joule-Thomson.
Como o gás está sendo expelido de dentro do cilindro do extintor de incêndio a uma velocidade muito alta e com uma grande variação de pressão, considera-se que ele está realizando uma expansão livre (irreversível, sem troca de calor e sem produção de trabalho).
Nesse caso, a energia interna (ou total) permanece constante.
Quando o gás expande-se, a distância média entre as moléculas aumenta e, consequentemente, as forças de atração passam a superar as forças de repulsão (as de repulsão têm um alcance bem menor que as de atração).
Com a expansão, ocorre um aumento na energia potencial. Só que a energia interna nesse caso permanece constante e, para que a energia potencial aumente, é necessário que a energia cinética diminua a fim de manter a energia total (ou interna) inalterada.
A temperatura está intimamente ligada à energia cinética média do sistema, e como ela diminui para respeitar a conservação de energia, significa que a temperatura média do sistema também diminui.
NOTA: Recomenda-se adquirir um extintor que se destine apenas a essa finalidade.
O uso de extintores de uso comum (da escola, do condomínio, da universidade, do clube, etc) pode acarretar em falhas de segurança gravíssima. Se você usar um extintor de um dos locais anteriormente citados e não realizar a recarga do mesmo, você pode estar deixando a área que ele deveria proteger vulnerável m em casos de incêndios reais.
Calma, não estou querendo matar ninguém e nem recomendando que façam o experimento caso tenham acesso a qualquer quantidade de nitrogênio líquido.
Até porque, nitrogênio líquido é uma substância que se encontra a uma temperatura de -196ºC e qualquer manuseio incorreto pode levar ao congelamento instantâneo da parte do corpo em contato com ele.
Acho que ninguém aqui quer uma coisa como essa acontecendo consigo, não é?
Vamos assistir primeiro a um vídeo no qual um maluco mete a mão no nitrogênio líquido e sai intacto da experiência.
Vamos a uma curta explicação?
Tudo pode ser devidamente explicado com base no efeito Leidenfrost.
Ele ocorre quando um líquido encontra uma superfície muito mais quente do que ele.
Se você jogar gotas de água a temperatura ambiente em uma frigideira extremamente aquecida, o que vai ocorrer é que as gotas vão "correr" pela frigideira (sartén, para os amigos hispano hablantes) por algum tempo antes de sofrer vaporização completa.
Isso porque as gotas normalmente assumem uma configuração esférica (possui a meljor relação área superficial/volume) e a parte da gota que toca na superfície quente forma uma espécie de concavidade.
Essa concavidade fica preenchida com uma camada de ar/vapor d'água que atua como isolante térmico, retardando dessa forma a evaporação imediata da gota.
O que o maluco do vídeo faz é justamente isso, ele mergulha a mão ligeiramente úmida dentro de um frasco de Dewar contendo nitrogênio líquido.
A mão é a superfície extremamente quente (ela deve estar em torno de 37ºC, o que é muito mais quente que os -196ºC do nitrogênio).
A umidade na mão e o efeito Leidenfrost garantem que a mão permaneça intacta por algum tempo.
Claro que o maluco do vídeo deixa a mão por pouco tempo mergulhada, pois não dá para dar chance ao azar.
E aí, gostaram da explicação?
Então logo volto com mais vídeos incríveis mostrando as maravilhas da ciência.
Disco de Newton é o nome de um dispositivo inventado pelo próprio Sir Isaac Newton para estudar as propriedades da luz.
Para quem não sabe, foi ele quem descobriu que a cor branca era a soma de sete cores básicas (onde eu digo "cor", leia "luz").
Pois bem, em mais esse experimento do canal do fqmanuel no Youtube, você pode aprender como fazer seu próprio disco de Newton com um CD antigo (aquele do Roberto Carlos na época que ele não cantava "Esse cara sou eu" tá valendo).
Um pedaço de papel, lápis de cor, cola e uma pecinha de plástico para transformar o CD em um pião também serão necessários.
Veja o vídeo abaixo e conclua que é muito fácil divertir seus filhos com a mais pura e básica Ciência.
