AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 21

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1 AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 21 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 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 A força de Coriolis ou efeito de Coriolis tem esse nome em homenagem ao engenheiro e matemático francês, Gaspard Gustave de Coriolis, que descreveu matematicamente as leis da mecânica dos sistemas em rotação, em Essas forças são a causa das diferenças de sentido de rotação dos tufões, furacões e tornados, nos hemisférios Norte e Sul do planeta, sendo que eles sempre giram no sentido horário no hemisfério Sul e sempre no sentido anti-horário no hemisfério Norte. Esse efeito está relacionado às diferenças de velocidade das correntes atmosféricas e marítimas causadas pela curvatura do planeta, já que a superfície da Terra é mais inclinada para lados diferentes, dependendo do hemisfério. Em outras palavras, considerando a velocidade de rotação da Terra em número de voltas por hora, sabemos que o planeta completa uma volta a cada 24 horas. Porém, seguindo pelo equador, a volta no sentido de rotação em torno do planeta é mais longa, do que seguindo paralelamente pelos trópicos ou pelos polos. Com suas montanhas e depressões, o movimento de rotação da superfície da Terra gera um atrito e uma impulsão na atmosfera, fazendo-a girar mais rapidamente na região do equador. Se um grande número de nuvens de tempestade se juntam no hemisfério Sul, formando uma só nuvem de

2 grandes proporções, ela tende a girar mais rápido no lado que está mais próximo do equador, ao norte. Girando, no sentido horário. O inverso acontece no hemisfério Norte, cuja parte mais próxima ao equador também está girando mais rápido, porém mais ao Sul da grande nuvem de tempestade, fazendo-a girar no sentido anti-horário. Vórtices de fogo, tornados de fogo ou redemoinhos de fogo São semelhantes aos tornados e acontecem durante incêndios florestais na presença de correntes de ar quente ascendentes e convergentes. Atingem de 10 a 50 metros de altura e poucos metros de largura, com segundos de duração. Em alguns casos, atingem mais de um quilômetro de altura, com ventos superiores a 160 km/h e duram mais de 20 minutos. Em 1923, na região de Tóquio, no Japão, um terremoto causou um incêndio que foi convertido em uma tormenta de fogo na forma de um redemoinho do tamanho de uma cidade, que matou 38 mil pessoas em apenas quinze minutos. Disponível (acesso: ): Essas diferenças de velocidade são impossíveis de serem percebidas em uma pia de banheiro ou em uma bacia, porque a distância de um lado da bacia ao outro é milhares de vezes menor que a de uma grande nuvem de tempestade, algumas com milhares de quilômetros. Ou seja, a diferença nas velocidades de rotação da Terra, medidas nos pontos mais ao Sul e mais ao Norte de uma simples bacia é extremamente insignificante, não podendo influenciar no surgimento de redemoinhos na água, e muito menos de determinar a direção de rotação deles. Assim, dentro de uma pia com água há outras forças muito mais influentes que as do efeito de Coriolis, como o atrito das moléculas com as paredes internas da pia, o movimento residual das moléculas de água, os ventos na superfície, entre outras, que podem colocar a água em um movimento preferencial no sentido horário ou anti-horário. Na parte 20, o fator que mais influenciou no resultado observado no experimento realizado foi o movimento residual das moléculas de água. Qualquer líquido, por mais parado que esteja aos nossos olhos, possui as partículas em constante movimento. Depois de muitas horas, o movimento

3 das partículas pode diminuir progressivamente, mas nunca parar totalmente. Porém, no experimento realizado, não foi dado o devido tempo para que a rotação cessasse realmente, no nível microscópico das partículas. Como as moléculas de água são extremamente pequenas, quando giramos um líquido com as mãos e o deixamos em repouso por alguns minutos, as moléculas continuam girando ainda por muito tempo, apesar da aparência de repouso do líquido. Lembre-se de que nem sempre o que vemos macroscopicamente se reproduz microscopicamente! Por isso, é tão fácil para um guia turístico de Nanyuki, no Kênia, enganar os turistas em seus experimentos de rotação da água em bacias, andando alguns metros do hemisfério Norte para o hemisfério Sul. Basta criar um leve movimento circular na bacia enquanto caminham, esperar o líquido parar e depois soltar a tampa para escoar o líquido. O movimento residual das moléculas de água irá provocar o surgimento de um redemoinho, que irá girar no mesmo sentido do movimento que as moléculas já apresentavam microscopicamente. O sentido de rotação dos redemoinhos de poeira ou dos redemoinhos de fogo não é orientado pelo Efeito de Coriolis, e tão pouco pela vontade do Saci Pererê. Da mesma forma, o redemoinho de poeira, é muito pequeno para sofrer a influência das diferenças de velocidade de um ponto mais ao Norte e de outro mais ao Sul do mesmo redemoinho. São os ângulos de encontro entre as diferentes correntes de ar envolvidas, geralmente ascendentes e convergentes, que determinam a rotação desses redemoinhos. Existem fenômenos naturais de incrível grandeza e força, como é o caso dos terremotos e dos tsunamis, ou da incrível voltagem apresentada por um único raio durante uma tempestade. Outros fenômenos parecem desafiar a lógica comum, como é o caso das máquinas de movimento perpétuo desenvolvidas nos primórdios da Ciência, na tentativa de obter máquinas que não precisassem de energia para seu funcionamento. Muitas delas são de autoria de renomados e importantes cientistas da História da Ciência, como Robert Boyle ( ) e até de personalidades das artes e inventores como Leonardo da Vinci ( ). Essas máquinas e outras versões as mais variadas são pesquisadas ainda hoje. Na internet é possível encontrar uma infinidade de vídeos caseiros, produzidos por curiosos interessados em encontrar máquinas que funcionem de forma contínua, mesmo que o movimento seja pequeno e que dele não se possa retirar energia para outros fins. Assista ao vídeo do link abaixo, dedicando atenção especial ao funil de auto fluxo de Robert Boyle.

4 EXPERIMENTO Funil de auto fluxo de Robert Boyle MATERIAL A) Copo plástico ou garrafa PET, preferencialmente de formato cônico longo, o mais parecido possível com o frasco do experimento do vídeo. B) Furadeira elétrica ou ferro de solda. C) 80cm de mangueira transparente do tipo usado para tirar nível em construção civil. D) Cola para plástico ou cola de silicone. E) Um ou dois suportes universais de laboratório, com quatro garras e uma argola. F) Água de torneira. G) Corante à base de água (opcional). H) Béquer de volume um pouco maior que a da garrafa ou copo plástico utilizado. I) Cronômetro ou celular com cronômetro. PROCEDIMENTO Montagem 1. Faça um furo na parte estreita do copo ou garrafa plástica, usando a furadeira ou o ferro de solda quente. 2. Insira uma das pontas da mangueira no furo do recipiente, vedando totalmente com cola plástica ou de silicone para evitar quaisquer vazamentos pelas laterais externas da mangueira. 3. Adapte o funil no suporte universal, em uma altura média da haste do suporte, de forma que fique bem preso e seguro, sem possibilidades de balançar ou vibrar, usando uma argola para o corpo do funil e uma garra prendendo a base onde está colada a mangueira. Se necessário, use mais de uma garra. 4. Posicione e firme a mangueira usando outras duas garras, de forma que ela desça verticalmente abaixo do funil e faça uma única curva suave ascendente até virar a outra ponta sobre a abertura no alto do funil. Se necessário, use um segundo suporte universal para ajustar a posição da mangueira. Obs.: Os últimos 5cm da mangueira devem ficar na vertical exata, com a ponta centralizado na abertura do funil, de forma que aponte exatamente para a parte mais baixa do funil onde está colada a primeira ponta da mangueira. Obs.: Nenhuma parte da mangueira deve ficar na horizontal ou na vertical, ou fazer novas curvas, além da necessária para subir e descer exatamente no centro do funil.

5 PROCEDIMENTO Testando o funil de auto fluxo 5. Calcule o volume necessário de líquido para encher o funil e a mangueira totalmente, e coloque esse volume de água no béquer. Adicione algumas gotas de corante à água e misture. 6. Escolha alguém do grupo para zerar e deixar o cronômetro preparado. 7. Com o funil bem ajustado e seguro, dispare o cronômetro e derrame a água no funil, de forma que ela caia mais centralizada possível, bem na direção da saída, de forma contínua, sem deixar transbordar o funil. O líquido deverá conseguir subir pela mangueira e retornar ao funil, realimentando o fluxo, durante algum tempo. 8. Repita os itens de 5 a 7, caso não consiga da primeira vez. Interrompa a contagem de tempo, quando o fluxo cessar. 9. Repita todo o procedimento com outros líquidos de interesse. OBSERVAÇÕES E QUESTÕES 1) Quanto tempo seu funil de auto fluxo conseguiu permanecer em funcionamento ininterrupto? Comente. 2) Em grupo compare com os colegas as impressões sobre o funil de auto fluxo, quando assistiram o vídeo da internet e quando realizou o experimento. Quais foram as semelhanças e as diferenças entre as suas impressões e sensações pessoais nos dois momentos? E os outros integrantes do seu grupo são da mesma opinião?

6 3) Diante do experimento, você considera esta máquina capaz de realizar um movimento perpétuo? Comente. 4) Analise com critério o experimento e tente listar todas as forças físicas envolvidas no fenômeno. Feito as observações responda: Quantas forças estão atuando no fenômeno? Quantas e quais são contrárias? Quantas e quais se favorecem ou se somam, e em quais momentos?