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terça-feira, 6 de março de 2012

FÍSICA - PRODUÇÃO DE CALOR (TERMOLOGIA)


Objetivo
Mostrar um dos meios de obtenção de energia térmica: a combustão.

Contexto

Pode-se obter energia térmica por pelo menos três formas:
  • Combustão ou queima de materiais: transformação de energia química em energia térmica. 
  • Exemplo: a queima do gás no fogão de cozinha.
  • Atrito: transformação de energia mecânica em energia térmica.
  •  Exemplo: esfregar as mãos.
  • Resistência elétrica: transformação de energia elétrica em energia térmica. 
  • Exemplo: a resistência que aquece a água dentro do chuveiro.
Na queima de materiais há liberação de calor porque os gases que resultam da combustão estão numa temperatura muito maior que a do meio ambiente.
 Há propagação de energia térmica dos gases para todo o ambiente ao seu redor devido a essa diferença de temperatura. 
Para absorver a maior quantidade possível de calor, coloca-se um objeto que se deseja aquecer diretamente em contato com os gases produzidos pela combustão.
A queima de materiais é uma reação química, por isso precisa de duas substâncias para reagirem. 
Uma das substâncias é chamada de combustível e a outra de comburente. 
Exemplos de combustível: gasolina, álcool, madeira, papel e gás de cozinha.
 Exemplo de comburente: gás oxigênio. 
Essas substâncias dos exemplos de combustível e comburente são mais comuns no dia a dia, porém existem outras substâncias que podem reagir liberando energia térmica. 
Para as substâncias reagirem é necessário que hajam condições ambientais favoráveis. 
Uma das condições é a temperatura. Por isso é necessário uma fagulha de fogo para iniciar uma combustão, pois essa fagulha irá aumentar a temperatura de uma pequena parte das substâncias, possibilitando que haja uma reação química entre as substâncias combustível e comburente. 
Essa primeira reação química libera calor que aquece o resto da substância permitindo sua reação.
 Exemplo disso é gás butano (um combustível) no fogão de cozinha, que para pegar fogo (reagir com o oxigênio, que é um comburente) precisa da chama de um palito de fósforo ou de uma faísca elétrica. 
Observe que se não fosse assim, ao abrir a válvula do fogão o gás butano encontraria com o gás oxigênio e ocorreria a combustão automaticamente. 
Se o combustível em contato com gás oxigênio for aquecido até atingir a temperatura necessária para ocorrer a combustão, ocorrerá a combustão sem precisar da existência de uma fagulha de fogo. 
Por isso deve se tomar o cuidado de não deixar substâncias combustíveis onde elas possam ser aquecidas até entrar em combustão.

Idéia do experimento

Este experimento trata apenas da combustão e a idéia é mostrar que é necessário haver combustível e comburente para que ela ocorra. 
Para mostrar a necessidade do combustível e do comburente numa combustão coloca-se um copo sobre uma vela acessa. 
O copo não permite a entrada de oxigênio (comburente), então a combustão do barbante da vela (combustível) pára quando acaba o gás oxigênio de dentro do copo, ou seja, a vela apaga.
 Depois volta-se a acender a vela e colocar o copo sobre ela. Mas desta vez, antes da chama apagar, ergue-se o copo permitindo a entrada de gás oxigênio. 
A chama volta a se reanimar. 
Percebe-se então a necessidade do gás oxigênio para a existência da chama (combustão).
Tabela do material 
 

Item Observações
Uma velapode ser apenas um pedaço, pois a vela tem que caber dentro de um copo
Um copotransparente de vidro
Uma caixa de palitos de fóforopara acender a vela
Montagem
  • Acenda a vela e fixe-a sobre uma mesa.
  • Coloque o copo sobre a vela.


  • Observe que a chama diminui até a vela apagar, pois o gás oxigênio que está no ar de dentro do copo vai sendo gasto na combustão. Quando a vela apaga é por que o gás oxigênio de dentro do copo terminou.
  • Tire o copo e acenda novamente a vela.
  • Coloque o copo sobre a vela outra vez. Quando a chama estiver apagando, levante o copo para entrar gás oxigênio.


  • Observe que para a chama não apagar será necessário erguer boca do copo até que fique próxima à chama, pois o gás oxigênio que tinha dentro do copo já foi usado na combustão.
Comentários
  • Cada substância na sua queima libera uma quantidade de calor diferente. A quantidade de calor que cada substância libera na combustão é chamada calor de combustão.
  • Antes de fazer essa experiência numa mesa, retire os papéis (cadernos e livros) que estiverem sobre a mesa.

Esquema de montagem


Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru

TMO/FCL

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