Atividade prática - Estudando a água Parte 15 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 Nas partes anteriores, falou-se bastante sobre umidade do ar e sobre vários outros fatores ambientais que influenciam nas sensações de conforto térmico humano, e até na estabilidade da saúde humana. Observe o quadro abaixo sobre o assunto: Problemas causados pela baixa umidade Entre 20 e 30% - Estado de Atenção Entre 12 e 20% - Estado de Alerta Abaixo de 12% - Estado de Emergência Complicações alérgicas e respiratórias, devido ao ressecamento de mucosas. Sangramento pelo nariz. Ressecamento da pele. Irritação dos olhos. Maior ocorrência de fenômenos relacionados à eletricidade estática, nas pessoas e equipamentos eletrônicos. Aumento do potencial de incêndios em pastagens e florestas. Cuidados a serem tomados Evitar exercícios físicos ao ar livre, entre 11 e 15 horas. Umidificar o ambiente através de vaporizadores, toalhas molhadas, recipientes com água. Sempre que possível permanecer em locais protegidos do sol, em áreas com vegetação. Consumir água à vontade. Observar as recomendações do estado de atenção, acima. Não fazer exercícios físicos e trabalhos ao ar livre, entre 10 e 16 horas. Evitar aglomerações em ambientes fechados. Usar soro fisiológico para olhos e narinas. Observar as recomendações para os estados de atenção e de alerta, acima. As atividades físicas, como aulas de Educação Física, devem ser totalmente interrompidas, entre 10 e 16 horas. Determinar a suspensão de atividades que exijam aglomerações de pessoas em recintos fechados. Durante as tardes, manter com umidade os ambientes internos, principalmente ambientes onde há crianças e idosos. Durante os meses de maio a setembro, são frequentes as notícias sobre estados de alerta devido à baixa umidade, nos programas de clima e previsão do tempo, especialmente se referindo às regiões Centro-Oeste e Nordeste do Brasil. Também são frequentes as queimadas que ocorrem nessa época, destruindo a vegetação de reservas de cerrado e de matas. Sejam as queimadas de origem natural ou provocadas pelo homem, elas ocorrem mais facilmente por falta de água e de baixos índices de umidade do ar, uma
vez que a vegetação fica bem mais seca, e, portanto, mais vulnerável ao fogo. A presença no ar atmosférico de fumaças provenientes das queimadas agrava ainda mais os problemas respiratórios. Ponto de orvalho Temperatura ambiente, umidade do ar e velocidade dos ventos foram os fatores mais comentados até aqui. Mas, ainda existem outros fatores muito importantes, como é o caso do ponto de orvalho, que é o conjunto de condições climáticas, como temperatura, pressão atmosférica e umidade do ar, capaz de condensar o vapor d água. Ou seja, é o ponto exato em que o vapor realmente se transforma em líquido. Variação do ponto de orvalho em ºC, em função da temperatura do ar e da umidade relativa. Esse gráfico é válido para a pressão atmosférica padrão, no nível do mar. Observe que do lado direito e acima, o ponto de orvalho e a temperatura do ar estão representadas em graus Fahrenheit, escala não utilizada no Brasil. Portanto, para ler o gráfico, utilize as escalas da vertical esquerda e a horizontal de baixo. Disponível (acesso: 24.04.2015): http://commons.wikimedia.org/wiki/file:grafico_ponto_de_orv alho.png O ponto de orvalho representa o ponto de saturação máxima de água no ar, na forma de vapor; ou seja, é a temperatura limite que permite que a água do ar permaneça no estado gasoso. Assim, se a temperatura ambiente ficar abaixo do ponto de orvalho, haverá condensação. Observe no gráfico acima, que, ao longo de toda a linha dos 100% de umidade relativa (linha mais alta do gráfico), a temperatura do ar é sempre igual ao ponto de orvalho. De outra forma, se a umidade relativa é de 70%, e a temperatura do ar é 15ºC, significa que essa temperatura precisa abaixar até cerca de 10ºC para que haja condensação. Nessa situação, se esse abaixamento de 15 até 10ºC ocorre, significa que a umidade relativa passou a ser de 100%. Cristo Redentor envolto em nuvens. O ponto de orvalho está relacionado à formação de nuvens, uma vez que elas são formadas de gotículas de água líquida e não de vapor, como se costuma pensar. No exato local de uma nuvem ou de uma neblina, o ar está saturado de umidade líquida em suspensão e também de vapor. Disponível (acesso: 24.04.2015): http://commons.wikimedia.org/wiki/file:cristo_nuvem.jpg
Mais um pouco de conforto e desconforto humano O ponto de orvalho é também uma importante referência para o conforto e desconforto térmico humano, justamente porque é o suor líquido o grande responsável pela situação de opressão, a conhecida sensação de mormaço. Nessa situação, a temperatura está próxima do ponto de orvalho, e o suor terá grande dificuldade de passar para o estado gasoso, devido à saturação do ar próxima de 100%. Ao contrário, a evaporação imediata do suor retira calor da pele, causando a sensação de frescor; é o que acontece quando ficamos diante de um ventilador, com aumento artificial da velocidade do vento, facilitando a evaporação do suor e a troca de calor com o ambiente. Mas, se o ponto de orvalho estiver baixo demais, por volta de -30ºC, isso significa que o ar está extremamente seco, podendo causar irritação e rachaduras na pele, principalmente nos lábios, e ressecamento das mucosas do aparelho respiratório. Para locais fechados, as condições consideradas ideais são: Temperatura entre 20ºC e 24ºC, umidade relativa entre 20 e 60% e ponto de orvalho entre -4,5 e 15,5ºC. Ponto de Orvalho C Sensação no ser humano Umidade relativa à 32 C > Maior que 26 C Altíssimo. Perigoso para doentes de asma. 65% ou mais. 24 26 C Extremamente desconfortável e opressivo. 62% 21 24 C Muito úmido e desconfortável. 52 60% 18 21 C Desconfortável para a maioria das pessoas. 44 52% 16 18 C Confortável para a maioria das pessoas. 37 46% 13 16 C Confortável. 38 41% 10 12 C Muito confortável. 31 37% < 10 C Um pouco seco para alguns. 30% Experimento: Construindo um medidor de umidade com fios de cabelo Material A) Cerca de dez fios de cabelo bastante compridos e desengordurados, de uma mesma pessoa, de preferência do tipo bem liso, escorrido. B) Placa retangular de plástico ou de isopor, de 70cm por 30cm, aproximadamente. Obs.: Não é aconselhado uso de madeira, pois esse material também sofre dilatação com a umidade. C) Régua plástica com marcação de milímetros, de 20cm. D) Peso de chumbo do tipo usado para pesca, com argola, de pelo menos 10g. E) Gancho com ponta de parafuso, do tipo usado para varais de roupas; ou um parafuso comum. F) Furadeira com broca fina, adequada às dimensões do parafuso. G) Pedaço de arame de aproximadamente 40cm. H) Caixa plástica transparente com tampa, na qual caiba a placa de plástico. I) Água de torneira. J) Umidificador elétrico; ou panela comum com ebulidor ou outro sistema de aquecimento para água. K) Linha de costura ou pedaço de fio dental. L) Cola para plástico. M) Tinta para plástico. N) Sílica gel, sulfato de cálcio, cloreto de cálcio, hidróxido de sódio ou outra substância fortemente dessecante. O) Placa de Petri ou outro recipiente de plástico ou vidro, que seja inerte à reação com a substância dessecante escolhida.
Procedimento Preparação 1. Use a furadeira para fazer dois furos na placa de forma a passar um fio de arame para fixação da placa na parede, dependurada como um quadro. A posição desse quadro é na forma de retrato e não de paisagem ; ou seja, com o comprimento na vertical. 2. Faça um terceiro furo na parte alta do quadro, para prender o parafuso ou gancho. 3. Junte os fios de cabelo em um único feixe. 4. Coloque uma das pontas do feixe de cabelo em torno do parafuso, de forma que dê uma volta, e prenda o feixe com um pedaço de linha, de forma que fique bem amarrado. 5. Passe a outra ponta do feixe de cabelos na argola do peso de chumbo. 6. Coloque o quadro na posição vertical e ajuste o peso de chumbo de forma que fique a no máximo 10cm da borda inferior da placa. Prenda a ponta do feixe no peso de chumbo com um pedaço de linha. 7. Posicione o quadro na posição vertical, de forma que o feixe de cabelos fique dependurado, sem encostar diretamente na superfície da placa. 8. Com a cola plástica, fixe a régua na placa, de forma que o feixe de cabelos passe à frente da régua, e que a ponta do peso de chumbo fique na direção da parte média da régua. Assim, quando ocorrer a variação do comprimento do cabelo, a variação de posição da ponta do peso poderá ser lida na régua. 9. Crie um nome para o medidor de umidade, e pinte esse nome em algum lugar da placa. Procedimento Calibrando o medidor de umidade 10. Posicione o quadro na posição vertical, com o feixe de cabelos dependurado, livre, sem esbarrar na superfície da placa. Com o umidificador ligado próximo ao quadro, deixe-o umidificando o ar por cerca de 10 minutos. Marque com uma caneta, diretamente sobre o quadro, ao lado da régua, o ponto exato indicado pela ponta do peso de chumbo. Marque esse ponto como 100% de umidade. 11. Coloque a substância dessecante em boa quantidade dentro da placa de Petri. Obs.: Se usar hidróxido de sódio (NaOH) ou de potássio (KOH), tenha muito cuidado, evitando contato da substância com a pele; se houver, lave com bastante água, imediatamente. 12. Coloque o quadro na posição vertical, com o feixe de cabelos dependurado, livre, mas dentro da caixa de plástico transparente, juntamente com a placa de Petri contendo a substância dessecante, e feche cuidadosamente a caixa, de forma que não haja mais contato com o ar externo. Espere de um dia para o outro. 13. No dia seguinte, observe e anote qual o ponto indicado pela ponta do peso de chumbo na régua. Abra a caixa e marque o ponto indicado com 0% de umidade. 14. Marque o ponto médio entre 100 e 0%, escrevendo 50% de umidade. Marque outros dois pontos médios, com os índices 25% e 75%. 15. Escolha um lugar para colocar o medidor de umidade, dependurando-o pelo fio de arame. O local escolhido deverá ser sombreado, longe de telhados metálicos ou de amianto, e afastado de fontes de calor. Observações e questões 1) Considerando o tamanho total do feixe de cabelos com o ar seco, qual foi o percentual de distensão do feixe quando a umidade chega a 100%? Comente.
2) À pressão normal, se a umidade do ar estiver a 30% e a temperatura ambiente a 35ºC, quantos graus a temperatura deverá cair para que haja formação de orvalho? Justifique. 3) Explique, baseando-se no ponto de orvalho, qual condição abaixo é a mais confortável para o ser humano? Justifique. a) 50% de umidade e 30ºC de temperatura do ar. b) 90% de umidade e 25ºC de temperatura do ar.