Enígmas que só a ciência explica

Vamos postar neste poster dúvidas e curiosidades que possuem explicações científicas. Respostas aquelas perguntas que surgem do nada em sala de aula, mas que são pertinentes às disciplinas estudadas, contribuem para a nossa formação e por isso são bem vindas e devem ser aprofundadas.

E1 Por qual motivo balões de ar mergulhados em nitrogênio Líquido ficam murchos? (prgunta de Isabela Honorato, 2ª Série E.M)
Há uma relação direta entre o volume a temperatura e a pressão dos gases contidos em um recipiente qualquer, no caso os balões. Sabemos que o aumento do volume é diretamente proporcional ao aumento da temperatura. Fisicamente falando, temperatura é o grau de agitação das partículas constituinte de um corpo, no caso em questão o gás. É lógico que corpos agitados, ocupam espaços maiores. Tomemos como exemplo uma sala relativamente pequena com 2º alunos. É possível que fiquem confortáveis nesta sala, com suas cadeiras, carteiras e materiais, enquanto o grau de agitação dos mesmos é “pequeno”, (pelo menos o grau de agitação física). Durante o intervalo, quando estas crianças liberam suas energias em forma de gritos os dos variados movimentos, seria fácil mantê-las na mesma sala? Qualquer mente detentora do mais ínfimo bom senso, responde NÃO, é preciso um espaço maior, afim de evitar catástrofe. De volta ao caso em questão, é isso que ocorre com os gases presos nos balões de festa. Quando aumenta a temperatura desses gases, aumenta a seu volume e quando a temperatura diminui o volume também diminui. O Nitrogênio Líquido, tem uma temperatura de aproximadamente -190º (190 graus negativos) os balões geralmente cheios de gás à temperaturas positivas, ao entrarem em equilíbrio térmico com o Nitrogênio têm seu volume diminuído, voltando ao estado inicial, quando submetido a temperatura inicial.

Matematicamente essa relação se dá pela equação de Clapeyron P.V = n.R.T (onde P= Pressão, V= Volume, n= número de mols, R= Constante universal dos gases (R = 8,31 J/mol.K) e T=Temperatura) . Se isolarmos teremos V= (n.R.T) / P , veja que o volume é diretamente proporcional a temperatura.

Podemos ainda explicar tal situação pela equação geral dos gases: lembrando que a temperatura nesta equação deve ser sempre usada na escala Kelvin K = C + 273
P0V0 = PV
T----------T

Veja o Vídeo da UFRJ.

Sei que não sou do 2ºano mas queria perguntar: Então por que balões com hélio flutuam e os com ar dos pulmões não?

Valeu pela atenção e muito obrigado se alguém postar p/ mim.


Parecer do professor Manoel:

Caro Goto,

Suas perguntas são sempre bem vindas, veja abaixo comentário do professor Elieser e minha resposta a ele e a você. O primeiro passo para a aprendizagem é a curiosidade, o segundo é a dúvida o terceiro é a pergunta,daí para frente é so alegria.

Bom Goto, achei essa resposta, não sei se está correta, isso cabe ao nosso querido M.B., mas creio que já é um norte para chegarmos a alguma conclusão. Veja:

Se você encher um balão com gás oxigênio, ele não flutua pelo simples fato de que o oxigênio é tão denso quanto o ar no qual o balão teria que flutuar (que é de oxigênio)...

Tanto que se você respirar hélio, sua voz fica mais fina pois a propagação do som no gás hélio é mais rápida do que no ar pois o hélio é menos denso.
Se o hélio é menos denso que o ar, qualquer coisa leve preenchida com hélio flutua, já que o ar no qual ele vai flutuar é mais denso...

É como uma pessoa nadando... O volume da água é maior que o volume de uma pessoa, portanto ela bóia; o volume do ar de fora (oxigênio) é maior que o volume do ar de dentro (o hélio) por isso o balão flutua...

Espero a correção do M.B.

Abraços!!!

Muito bem professor Elieser,

Obrigado pela força. O caminho é mesmo por aí. Tudo isso está ligado a questão de densidade dos elementos. Tanto a água, quanto o ar que é composto de gases, são tratados pela física como fluidos. Para que certo corpo penetre em um fluido, como dois corpos não ocupam o memo lugar no espaço ao mesmo tempo, o fluido tem que ser afastado em volume igual ao do corpo que o penetra. Caso a densidade do corpo que penetra, (que pode ser incluisve outro fluido, não missível, isto é, que não se mistura com o fluido penetrável) seja maior que a do penetrado, exemplo uma bola de vidro (que teimam em chamar de bola gude) em um copo de água, ela afunda pois a densidade do vidro que é sempre maior que 2g/cm³, portanto maior que a da água 1g/cm³. O óleo cuja a densidade é de 0,8g/cm³ flutua sobre a água.

Agora vamos nos deter sobre a questão dos balões: O ar ambiente, composto de oxigênio e outros gases, além de água, (humidade relativa do ar)tem uma densidade aproximada de 1,2 kg/m³. O oxigênio por sua vez, separadamente 1,3 Kg/m³. E mais: o Ar que expiramos, aquele que sai dos nossos pulmões, tem uma porcentagem menor de oxigênio que aquela
que foi inspirada,e quantidade maior de gás carbônico cuja a densidade é de 1,5 Kg/m³. Isso faz com que o "ar" que sopramos nas bexigas seja mais denso que o ar do ambiente fazendo as mesmas cairem ao chão. Em resumo e rigor físico, vale dizer: Balões cheios com o "ar" dos nossos pulmões, formam um corpo (conjunto, balão ar) mais denso que o ar ambiente à 20ºC.
Quanto ao motivo pelo qual cheias de gás hélio essas bexigas flutuam e exercem uma grande força de empuxo, basta dizer que este GÁS NOBRE tem a incrível densidade de 0,1785 Kg/m³. Só para se ter uma idéia 1m³ cúbico de água equivale a 1000 Kg, 1m³ de ar ambiente equivale 1,2 Kg enquanto que 1m³ de gás hélio tem massa de apenas 178g.

P.S. - Só para não parar aqui a "provocação" vale a pena pesquisar a origem e justificativa preconceituosa que fez com os gases da família 8 fossem chamados de GASES NOBRES.
NOBRE? PORQUE NOBRE?

Manoel e Eliéser eu encontrei na wikipedia!O termo Gases Nobres vem de que os nobres não se juntam com qualquer um.
Igual aos Gases Nobres que não se juntam com outros elementos.



São eles: Hélio, Neônio, Argônio, Criptônio e Xenônio.

Agora como o Manoel disse para não deixar parar uma pergunta:
O Bin Laden morreu de verdade? Zoeira... Minha pergunta verdadeira é:
Por que na imagem os gases estão coloridos (até parecem espadas do Star Wars!), seria a coloração deles ou obra do Photoshop?

Abraço e muito Obrigado a estes ótimos Professores.

Sr. Goto,

Essa já é uma questão para os professores de Quimica. Mas vamos a um ensaio sobre a questão, a ser aprofundada no Ensino Médio na Disciplina que acabei de citar. Vamos esperar que algum estudante do E.M. tenha a grandeza de nos ajudar aqui, já que até agora não se manifestaram.

Essas colorações não são obras de Photoshop, possuem explicações químicas.

O Neônio por exemplo é um gás incolor, mas que ao ser colocado em lâmpadas fluorescentes, ao ter contato com a energia elétrica assume uma coloração roxo alaranjada em letreiros por exemplo.

O Argônio por sua vez é usado em lâmpadas incandescentes e assume uma coloração mais amarelada.

O caminho para explicação é este. A Química pode acrescentar mais detalhes e você terá oportunidade de aprofundar este questionamento.

Leia também: http://pt.scribd.com/doc/16702011/Gases-Nobres

Atenciosamente,

M.B.