Experimento 7 - Ebulidor de Franklin
EXPERIMENTO 7 - LABAP: DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS, MÁQUINA TÉRMICA, MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO, TROCAS DE CALOR, PRINCÍPIO DE PASCAL, LEI DOS GASES REAIS e EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO / FÍSICA II.
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CONCEITOS RELEVANTES: EBULIDOR DE FRANKLIN.
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O ebulidor de Franklin é um brinquedo facilmente encontrado em feiras de artesanato, com os mais diversos formatos e cores. Tornou-se popular com o nome de “tesômetro”, fazendo referência a uma possibilidade de medir o libido de uma pessoa porém, obviamente isto não passa de uma brincadeira. O que o ebulidor de Franklin faz, na verdade, é mostrar uma variação de temperatura.
Este instrumento é constituído de um bulbo de vidro totalmente vedado, separado em duas regiões conectadas por um tubo e, em seu interior, um liquido colorido muito volátil, podendo ser álcool, clorofórmio, éter e etc.
Ao encostar a mão na parte inferior do bulbo, o liquido é forçado a subir. Com o liquido na parte de cima do bulbo, basta encostar sua mão nessa região e ele retorna para o local de origem. É um efeito muito interessante, pois, sem tocar na substância, conseguimos movimentá-lo dentro do recipiente.
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EXPLICAÇÃO DA EXPERIÊNCIA:
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Ao encostar a mão na superfície do bulbo, há uma troca de calor entre ela e o vidro, porém, isso só acontece caso exista uma diferença de temperatura entre os dois corpos. O calor sempre fluirá do corpo mais quente para o mais frio.
Nosso corpo mantém uma temperatura aproximadamente constante em 37º C. O ebulidor estará em equilibro térmico com o ambiente normalmente a uma temperatura menor que 37º C. Então, o calor fluirá da mão para o ebulidor, aumentando a temperatura média do liquido. Neste momento, o fluido começa a se movimentar de uma região para a outra. Além das trocas de calor, este fenômeno está relacionado com os efeitos de dilatação térmica e evaporação do líquido.
Como já foi dito, o liquido no interior do ebulidor é muito volátil. Substâncias voláteis têm a propriedade de evaporar com muita facilidade, ou seja, uma pequena variação de temperatura pode causar a mudança de fase.
Tocando no ebulidor, aquecemos o local onde se encontra a substância, fazendo com que este dilate e uma pequena parte entre em ebulição e evapore. A dilatação e o aumento da quantidade de gás nessa região causam um aumento na pressão, que “empurra” o liquido para cima, onde a temperatura está mais baixa e a pressão conseqüentemente é menor.
Segurando na parte superior, o processo acontece novamente.
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Aquecemos o liquido = Ele dilata e parte evapora = A pressão aumenta = Ele é empurrado para o local onde a pressão é menor.
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Assim o liquido volta para a base do ebulidor.
O contrário também causa um efeito interessante. Podemos resfriar ao invés de aquecer uma das partes do ebulidor. Resfriando a região que não possui líquido, a qual apesar de parecer vazia está cheia de gás, a pressão local irá diminuir, fazendo com que o liquido saia da região de maior pressão para preencher o local com menor pressão.
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A movimentação dentro do ebulidor é explicada pelo princípio de Pascal, que diz : Quando um ponto de um fluido em equilíbrio sofre uma variação de pressão, essa variação será transmitida a todos os outros pontos do fluido.
O movimento do liquido dentro do ebulidor de Franklin é o responsável pela transmissão dessa variação de pressão, deixando-a uniforme dentro do recipiente.
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OBS: Vale ressaltar que, a movimentação do fluido dentro do bulbo é um deslocamento turbulento e de difícil descrição científica no nível microscópio. Fizemos uma explicação breve e um pouco simplista desse fenômeno que vale até certo ponto (situação de equilíbrio termodinâmico).
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Direitos autorais do vídeo: Prof. João Paulo (vice coordenador do LABAP) - Física.