Olá pessoal, tudo bem?
Para começar o ano de 2014, resolvi reproduzir a matéria sobre fluidos não-newtonianos que eu vi no Sploid.
Para começar, assista ao vídeo abaixo:
A coisa estranha aí no vídeo é uma mistura de água e amido de milho (a famosa maisena aqui no Brasil).
Se você tocar gentilmente na mistura, ela se comporta como líquido. Até se você conseguir colocar um pouquinho dela na palma da mão, vai ver que ela escorre como um líquido convencional.
Agora, tente apertar ou golpear fortemente a mistura. Ela vai se comportar como um sólido e vai oferecer resistência aos golpes aplicados.
Essa categoria de materiais atendem pelo nome de fluidos não-newtonianos. Alguns bons exemplos desses fluidos são: sangue, ketchup, iogurte, recheios de bolo (cremosos), lama e alguns materiais poliméricos fundidos.
Vou resumir um pouco o que caracteriza um fluido como não-newtoniano, mas você pode ler o material original aqui e aqui.
Imagine um maço de cartas de baralho. Agora imagine que você está espalhando o maço de cartas sobre a mesa fazendo uma deslizar sobre a outra.
Pois é, os líquidos newtonianos são compostos por várias "camadas" de moléculas que fazem o papel das cartas do baralho.
Obrigar as camadas a se mover por meio da aplicação de uma força sobre elas vai produzir escoamento do líquido.
Se você quiser fazer o líquido fluir duas vezes mais rápido, basta aplicar o dobro da força.
Com os fluidos não-newtonianos essa realidade não se aplica. Alguns deles vão exigir menos que o dobro da força, outros vão exigir mais que o dobro da força, e esse tanto de energia vai depender do material em questão.
O que impede ou facilita o movimento das camadas de líquido é a fricção entre as mesmas. Essa fricção dá origem ao que costumamos chamar de viscosidade (resistência ao movimento de fluxo das camadas).
Bom, o papo já ficou muito técnico e não quero chateá-los logo na primeira postagem de 2014.
Em breve, pretendo voltar à plataforma a que estou acostumado a blogar e, com isso, pretendo voltar à frequência original de posts.
Um grande novo ano para todos os amigos do Brasil, de Portugal e, pelo que tenho visto nas estatísticas, de Mozambique! :)
O mercúrio, que é um metal em estado líquido à temperatura ambiente, quando submetido a ondas sonoras apresenta um comportamento "bizarro".
Diversas ondas se formam em uma gota de mercúrio e o padrão que surge daí é muito bonito.
Aqui, uma versão em câmera lenta pra vocês:
O pessoal do manual do mundo se supera mais uma vez.
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.
Resfrie uma garrafa plástica de água no congelador ou freezer.
Retire-a com cuidado para não tocar diretamente no corpo da garrafa.
Posicione um cubo de gelo em uma superfície e derrame a água super-gelada sobre o cubo.
A água líquida está a uma temperatura muito baixa, provavelmente abaixo de 0ºC (isso é possível porque a água de torneira é cheia de sais e, por isso, congela abaixo de zero graus Celsius).
Quando ela entra em contato com o gelo, o sólido funciona como um nucelador e a água líquida abaixo de zero graus (estado metaestável) torna-se também sólida.
Claro que a explicação completa é muito mais comprida que isso, o que eu queria mesmo era apenas mostrar o efeito e inspirar outras pessoas a realizar o experimento.
Eis os dois vídeos que encontrei no site deles.
Vídeo 1:
Vídeo 2:
E o anúncio diz que a reação é entre coca-cola e cloro.
OK, podemos dizer que é isso, mas é uma informação incompleta.
Qual a reação que acontece nos dois vídeos?
Após algumas rápidas pesquisas, detectei a seguinte reação:
CaCl2(s) + H3PO4(aq) --> Ca3(PO4)2(aq) + HCl(g) + CALOR
A Coca-Cola contém quantidades apreciáveis de ácido fosfórico a fim de manter o pH em uma faixa constante (tampão).
Acontece que o pessoal do vídeo adiciona o tal cloreto de cálcio, usado na limpeza e desinfecção de águas (principalmente de piscinas) a um recipiente com a bebida nº 1 do Tio Sam.
O que se segue é uma reação exotérmica (que libera calor) e produz gás clorídrico (ou ácido clorídrico misturado com a forma gasosa dele).
Eu desconfio que a reação produza também gás cloro (Cl2).
Bom, o fato é que esse gás produzido está em uma temperatura elevada e, juntando-se a ele temos o dióxido de carbono e o açúcar do refrigerante) e em alguns segundos ocorre uma expansão gasosa irreversível.
Quando confinamos substâncias que reagem entre si com produção de calor e de gases, a tendência é que aconteça uma explosão.
E é justamente o que vemos no segundo vídeo, uma garrafa PET é vítima do poder explosivo e destrutivo da reação entre o cloreto de cálcio e a coca da boa.
Não preciso nem dizer que vocês não devem realizar essa reação em locais fechados, né? Os gases formados são muito tóxicos e corrosivos e podem causar a morte por asfixia em quem resolver respirá-los.
Então, se você achou o experimento legal, NUNCA REPRODUZA-O EM UMA SALA FECHADA.
Vá para um pátio bem amplo, um campo, ou qualquer lugar que possa sugar os vapores tóxicos gerados.
Ah, e mantenha crianças e animais domésticos afastados do local do experimento.
Tudo pelo bem da ciência.
Ah, como bônus, um terceiro vídeo monstrando o experimento pra vocês.
Ingredientes:
- 1 fronha ou um saco de pano
- 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.
Vi o vídeo aqui ó!
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.