16/03/2015
A EXISTÊNCIA DO AR E SUAS PROPRIEDADES
Objetivos: Explorar forças de pressão e empuxo, elucidar conceitos como pressão do ar e consequentemente provar sua existência.
PROF. VÍTOR PAULO ALVES Coordenador/Formador da SEDUC
papel. Diminua a quantidade de água no interior do copo e refaça a experiência. O que ocorrerá é que o papel ficará preso à boca do copo, não deixando a água no interior do copo cair. Explicação do fenômeno:
Demonstração 1 – Aprisionando o Ar: Materiais: Recipiente de tamanho razoável (cerca de 4 a 5 litros), copo, ambos transparentes, e água (recomenda-se corante para melhor visualização). Procedimento: Emboca-se totalmente um copo vazio dentro de uma vasilha contendo água – instiga-se através de pergunta se a água ocupará toda a parte interna do copo – após, embocando-se o copo totalmente na água, e tomando cuidado para que o ar não entre, observa-se que a água não ocupa totalmente o interior do copo. Assim caso o copo seja solto, esse será lançado para cima. Explicação do fenômeno: A água tende a ocupar todo o espaço interno do copo. Como o ar também é matéria (mesmo que não seja visto), ele não deixa a água entrar, pois dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço no mesmo momento. No processo, o ar é comprimido e as moléculas dos gases que o compõe, ocupam um volume menor. O ar dentro do copo fica numa pressão maior do que o ar atmosférico e com volume menor que o inicial. Soltando o copo, a mão deixa de fazer força sobre este corpo, e o ar internamente aprisionado se expande. O copo é empurrado para cima pela força exercida pelo líquido e pelo ar durante a expansão. Demonstração 2 – O Ar é forte:
Uma vez que o copo não está completamente cheio de água, deve-se notar que seu volume é igual ao volume de água + volume de ar existente do nível da água até a boca do copo. Quando o papel é pressionado pela palma da mão contra a boca do copo um pouco desse ar é expulso. Isso faz com que o volume de ar entre o nível da água e a folha de papel diminua. Quando o copo é virado, o ar sobe, passando a ocupar todo o volume existente entre o nível da água e o fundo do copo. Nesse processo, o ar sofre uma expansão e sua pressão diminui, porque um pouco de água sempre escapa e o papel desce um pouco. Dentro do copo a pressão fica menor do que a pressão exterior. Se apenas 1% do ar for expulso pelo papel no início da operação a pressa final do ar (após o copo ser virado) será diminuída de cerca de 0,01atm. Assim, no equilíbrio em questão, a pressão da coluna de água dentro do copo mais a pressão do ar no topo do copo embocado será igual a pressão do ar fora do copo e que atua na parte externa do papel, ou seja: Pressão atmosférica = Pressão do ar no topo do copo + Pressão da coluna de água dentro do copo. Demonstração 3 – Tomando de canudinho: Materiais: Dois ou mais canudos, alguma bebida (água, refrigerante ou sucos), copos. Procedimentos:
Um copo de vidro, uma folha de papel sulfite e água (recomenda-se corante para melhor visualização).
Um aluno deverá tomar a bebida com um canudo, demonstrando que o líquido sobe facilmente, após, o mesmo aluno deverá colocar outo canudo, porém um deles deverá estar para fora do copo e tentar ingerir o líquido. Vai-se observar nesse segundo procedimento que o aluno não conseguirá ingerir a bebida.
Procedimento:
Explicação do fenômeno:
Pressiona-se com a palma da mão o papel em cima da boca do copo, já com água, e mantendo o papel pressionado, vira-se o copo de boca para baixo. Em seguida, delicadamente, retira-se a mão, soltando o
Um fluído qualquer – líquido ou gás – movimenta - se sob diferença de pressão, ou sob ação gravitacional. Quando se toma refrigerante usando o canudo adequadamente, o líquido sobe – deslocando - se, em
Materiais:
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sentido oposto ao da ação gravitacional. Dessa forma, é necessário que exista uma diferença de pressão de baixo para cima, suficiente para empurrar o líquido para cima. Mais exatamente, a pressão dentro do recipiente deve ser maior que a pressão ao redor da ponta do canudo mais a pressão ao longo do canudo. Esse desequilíbrio de pressão faz com que o líquido se desloque. Assim a pressão ao redor da ponta do canudo é diminuída pelo aumento da caixa torácica do aluno. Cabe lembrar que se o recipiente estiver cheio, fica mais fácil de ingerir, pois há mais líquido sob a coluna do canudo, aumentando sua pressão, assim o aluno necessita de menos força para desestabilizar o equilíbrio. No segundo caso, quando o aluno tenta sugar o líquido com um canudo para fora, a pressão ao redor da ponta dos canudos não diminui tanto, dificultando a ingestão do líquido. Demonstração 4 – A força do jornal: Materiais: Réguas de madeira não muito grossas, e com no mínimo 30 cm e cinco folhas de jornal.
Cada uma delas deverá tem um puxador em um de seus lados devidamente colados. Recomenda-se o uso de formatos e tamanhos diferentes. Procedimentos: Comprime-se uma placa contra uma mesa lisa e em seguida, tenta-se levantar a placa pelo puxador, e tendo duas placas pode-se comprimidas uma contra a outra e, em seguida tentar separá-las, pelos puxadores. Notara-se a grande dificuldade em retirar a placa da mesa bem como uma da outra. Explicação do fenômeno: Se as superfícies em contato são bem lisas e planas, fica praticamente impossível separá-las. Basicamente é a pressão do ar que segura a placa. Quando se puxa a placa com uma força, por ser flexível, a placa, se deforma um pouco, criando uma região de baixa pressão entre as superfícies de contato. Como a pressão em cima da placa é maior que a gerada pela deformação, fica muito difícil separá-las pelo puxador. Caso utilize-se placas diferentes, evidenciar que quanto maior a área, maior será a pressão do ar sob a placa.
Procedimentos: Colocam-se cerca de 5 folhas de jornal em cima do tampo de uma mesa, fazendo coincidir a beirada do tampo com as folhas do jornal. Entre as folhas e o tampo da mesa, coloca-se uma régua de pouca espessura, deixando para fora metade, ou menos de seu comprimento. Aplicando-se um golpe seco e rápido sob a régua aparente, verifica-se que ela se quebrará. Explicação do fenômeno: Inicialmente tanto o ar aprisionado em baixo do jornal quanto o ar na parte de cima estão à pressão atmosférica. Quando se bate na régua, o jornal e a régua se levantam um pouco da mesa e a pressão do ar debaixo do jornal diminui criando uma diferença de pressão. Essa diferença de pressão atuando no jornal, aplica uma força dirigida para baixo, sobre a régua, prendendo-a sobre a mesa. Como a espessura da régua é pequena, parte da força externa aplicada é suficiente para romper suas ligações na região em que está em contato com a borda da mesa, e a régua se parte. Demonstração 5 –Placas de pressão: Materiais: Duas placas, ou mais, de plástico bem lisas e planas, com cerca de 2 mm de espessura, na forma de disco (30cm de diâmetro), ou quadrada (20 cm de lado). www.facebook.com/petrolinacomciencia
Bom Trabalho!