Atividade prática - Estudando a água Parte 13

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1 Atividade prática - Estudando a água Parte 13 9º ano do Ensino Fundamental e 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 também 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 Como foi visto na parte 11, a sensação de conforto térmico depende de vários fatores, como a temperatura ambiente, a umidade relativa do ar, a quantidade e a qualidade das roupas que estamos usando, a atividade física que está sendo executada, a velocidade do vento, o sexo da pessoa, e, até mesmo, a preferência pessoal pelo frio ou pelo calor. Os parâmetros mais usados para calcular e divulgar a sensação térmica pelos órgãos oficiais de meteorologia são apenas a temperatura e a velocidade do vento, inclusive pelo Instituto Nacional de Meteorologia (confira em: Ora, há uma falha evidente desses órgãos oficiais, na medida em que não se considera a umidade do ar. Essa falha, ao que tudo indica, vem da importação de modelos climáticos de países frios em que o ar é bem mais seco e as temperaturas mais baixas são predominantes. Observe que a tabela geral de sensação térmica que consta no site do INMET contempla apenas as temperaturas até 20ºC; sendo que o Brasil apresenta temperaturas muito mais elevadas que esse valor, durante todo o ano, em praticamente todo o território nacional. Assim, para o caso do Brasil, a umidade relativa deveria ser considerada para o cálculo da sensação e conforto térmicos, pois exerce um papel também significativo no aumento da sensação de calor pelo bloqueio que exerce na evaporação do suor. Mulher apresenta forte transpiração na pele do rosto. A atividade física acelera o metabolismo, queimando mais glicose em cada uma de nossas células. O processo de queima produz bastante calor e a temperatura do corpo precisa ser mantida, gerando a produção de suor através da pele. Se a academia é climatizada com aparelhos que reduzem a umidade do ar, o suor passa mais facilmente para o estado gasoso, retirando calor da pele, aumentando a sensação de alívio. Disponível (acesso: ): At_The_Runner_Sports-3.jpg O suor é nosso principal mecanismo de alívio térmico. A eliminação de água na forma de suor gasoso permite que as moléculas de água, ao evaporarem, retirem expressivas quantidades de

2 calor da pele, refrescando-a. Isso porque a mudança do estado líquido para o gasoso é sempre endotérmica, ou seja, absorve calor do meio. Mas, existe, sim, um cálculo conhecido como índice de calor, que considera a umidade relativa. Na tabela abaixo, vemos os valores de temperatura ambiente (vertical, esquerda) confrontados com diferentes percentuais de umidade e os valores correspondentes de IC. Tabela de índice de calor em função da umidade do ar (%). Quanto maior a umidade do ar, maior a sensação de calor. Observe que para uma temperatura de 30ºC, e umidade relativa de 60%, a sensação de calor equivale a 39ºC. Na mesma temperatura, porém com umidade a 80%, o índice sobe para 43ºC. As regiões vermelhas da tabela equivalem às sensações de calor insuportável e com riscos à saúde. Curiosamente, esta tabela consta no site da Climatempo, mas não está disponível no site do Instituto Nacional de Meteorologia. Fonte: Climatempo ( Apenas para evidenciar ainda mais a importância da umidade, considerando a mesma tabela acima, porém na sua versão ampliada (que é muito grande para este trabalho), se a temperatura do ar é de 24 C e a umidade relativa é de 0%, então a temperatura do ar parece ser de 21 C. Por outro lado, se a umidade relativa for de 100%, os mesmos 24ºC parecem ser 27 C. Todos esses cálculos são muito importantes nos projetos de arquitetura e climatização de diversos ambientes como hotéis, shoppings e estádios esportivos cobertos, que precisam ser dimensionados para que haja o máximo conforto humano, com valores médios de umidade e temperatura. Medindo a umidade relativa do ar Para medir a umidade relativa do ar, existem dois métodos principais: 1) Psicrômetro: Usa dois termômetros idênticos, sendo um deles de bulbo seco e outro de bulbo molhado (ou úmido). O termômetro de bulbo seco é um termômetro normal, exposto ao ar. O termômetro de bulbo molhado tem uma gaze molhada com água envolvendo o bulbo, de forma a criar uma atmosfera de máxima umidade. Sempre o bulbo molhado apresenta temperatura menor ou igual à apresentada no bulbo seco, porque a água constantemente em evaporação na gaze retira calor da superfície do termômetro molhado. Apenas quando a umidade relativa do ar está em 100%, as leituras ficam iguais. 2) Higrômetro: Usam fios de cabelo desengordurado. Isso mesmo! Os equipamentos mais sofisticados de medição da umidade usam como referência fios de cabelo cuidadosamente desengordurados e tratados, que mantém um padrão conhecido de esticar quando o ar está mais

3 úmido e encolher quando o ar está mais seco. Isso acontece com todos os tipos de cabelo, embora não percebamos com clareza essas variações. Há ainda os higrômetros que medem a condutividade elétrica de alguns sais de lítio (Li), que varia conforme a umidade absorvida do ar atmosférico. Quanto maior a umidade do ar, mais água o sal absorve, aumentando sua condutividade elétrica, que é lida pelo amperímetro do higrômetro. O psicrômetro utiliza a comparação entre dois termômetros. Observe que um termômetro (líquido vermelho) tem o bulbo exposto ao ar; enquanto o outro (líquido azul) tem, em torno do bulbo, um tecido que entra em um compartimento, que fica embaixo do conjunto. O compartimento contém água, que deve ser reposta todos os dias, pois há perdas constantes por evaporação. Observe também que o termômetro de bulbo molhado apresenta leitura (23ºC) inferior à do termômetro de bulbo seco (25ºC). Disponível (acesso: ): _Rombergpark_-_Gew%C3%A4chsh%C3%A4user_in_07_ies.jpg Experimento: Construindo um psicrômetro Material A) Dois termômetros idênticos, de laboratório, que estejam exatamente calibrados um com o outro. Os termômetros devem ter argola superior, para dependurá-los, como é comum para os termômetros de laboratório e de aquário. B) Gaze. C) Água de torneira. D) Frasco plástico ou de vidro escuro, vazio, do tipo usado para remédio, de preferência de gargalo estreito. E) Garrafa PET de capacidade entre 2 e 3 litros, com tampa. F) Tesoura. G) Haste de madeira ou metal, que pode ser de um cabo de vassoura, com 40cm de comprimento. H) Tabela de leitura de psicômetro (abaixo). I) Fita durex. J) Barbante. K) Uma caixa de papelão grande, de altura maior que a da garrafa PET e pelo menos 40cm mais larga. L) Areia lavada. Procedimento 1. Faça dois furos na garrafa PET, em lados opostos, de diâmetro o mais justo possível para a passagem da haste metálica ou de madeira. O furo deverá ser em altura tal que seja possível manter os dois termômetros dependurados na haste. 2. Introduza a haste pelos orifícios, de forma que atravesse a garrafa, posicionando-a em seu ponto médio o mais exato possível. 3. Marque na haste com uma caneta os pontos em que a garrafa encosta na haste, dos dois lados da garrafa. 4. Passe uma quantidade suficiente de fita durex (pode ser fita adesiva, que é mais grossa ) do lado externo e do lado interno de cada marca feita, de forma que a haste não saia com facilidade do encaixe criado. 5. Coloque areia até a metade da altura da garrafa, para lhe dar mais estabilidade.

4 6. Dependure os termômetros na haste, fixando-os com barbante, de forma que fiquem, no máximo, a 5cm de distância do corpo da garrafa. 7. Corte a gaze de forma a obter uma tira de cerca de 3cm de largura, com 20cm de comprimento. 8. Enrole com algumas voltas a ponta gaze no bulbo do termômetro da direita, amarrando-a com uma linha ou barbante. 9. Introduza a outra ponta da gaze no recipiente plástico ou de vidro escuro, deixando o mínimo de gaze exposta. 10. Fixe o recipiente na parte externa da garrafa, dando algumas voltas de fita durex no entorno da garrafa, abraçando-os. Garanta que a distância do termômetro até o recipiente seja mínima, de tal forma a manter o mínimo de gaze exposta. 11. Coloque todo o sistema montado dentro da caixa de papelão, de forma a criar uma abertura para a leitura dos termômetros, deixando as escalas bem visíveis. 12. Posicione a caixa em local sombreado, distante de aparelhos eletrônicos, lâmpadas e de outras fontes de calor, bem como distantes de telhados metálicos ou de amianto. 13. Coloque água no recipiente com gaze. Verifique se a gaze fica constantemente úmida. 14. O picrômetro está pronto para leituras de umidade relativa. Anote os valores de temperatura dos dois termômetros, para fazer a leitura da umidade a partir da tabela abaixo. Determinação da umidade relativa do ar (%) com dois termômetros (psicrômetro). Depressão de leitura no termômetro de bulbo úmido em relação ao bulbo seco Exemplo: Se o bulbo seco marca a temperatura ambiente em 30ºC, enquanto o termômetro de bulbo molhado marca 25ºC, portanto 5ºC a menos, isso corresponde à umidade relativa de 66%. Se a temperatura no bulbo seco é de 20ºC, mas o bulbo molhado indica 8ºC a menos, ou seja, 12ºC, a umidade relativa corresponde a 36%. Quando as diferenças de leitura entre os dois termômetros são menores, maior é a umidade relativa. Leitura do bulbo seco (ºC) Observações e questões 1) Em uma medição em que o termômetro de bulbo seco marca 14ºC, e o de bulbo molhado marca 8ºC, a umidade relativa do ar está dentro de qual dos intervalos abaixo? Marque a alternativa correta. a) acima de 49% b) entre 30 e 49% c) abaixo de 30% 2) Qual é o índice de calor em um dia em que a temperatura de bulbo seco está a 23ºC e a umidade relativa está em 80%? Responda. Resposta:

5 3) Se a temperatura de bulbo molhado estiver muito próxima da temperatura de bulbo seco, o que significa isso em termos de umidade do ar? Comente e explique. 4) Para um dia muito frio, a velocidade do vento aumenta a sensação de frio. O que deve acontecer com a sensação térmica se a temperatura ambiente for acima da temperatura corporal, com elevada umidade do ar, e com a presença de ventos? Comente e explique.