Amasse uma lata com pressão de ar

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Contente

Dar um passo
Parte 1 de 3: esmagando uma lata
Parte 2 de 3: como funciona
Parte 3 de 3: Ajudando os alunos a aprender com o experimento
Pontas
Avisos
Necessidades

Você pode comprimir uma lata de refrigerante com nada além de uma fonte de calor e uma tigela de água. Esta é uma grande demonstração de vários princípios físicos, incluindo a pressão do ar e o conceito de vácuo. O experimento pode ser feito por um professor como demonstração ou sob supervisão dos alunos.

Dar um passo

Parte 1 de 3: esmagando uma lata

Coloque um pouco de água em uma lata de refrigerante vazia. Lave a lata com um pouco de água e, em seguida, adicione cerca de 15–30 ml (1–2 colheres de sopa) de água à lata. Se você não tiver uma concha, coloque água suficiente na lata para cobrir o fundo.
Prepare uma tigela de água gelada. Encha uma tigela com água fria e gelo ou com água resfriada na geladeira. Para fazer isso, use uma tigela profunda o suficiente para realizar o experimento, mas não é necessário. Uma tigela transparente torna mais fácil ver a lata sendo comprimida.
Coloque os óculos de segurança e use um alicate. Neste experimento, você aquece uma lata até que a água ferva e, em seguida, submerja a lata sob a água. Todos que estiverem por perto devem usar óculos de segurança para o caso de respingos de água quente. Você também precisa de pinças para pegar a lata, sem se queimar, e mergulhar na água. Pratique pegar a lata algumas vezes para se certificar de que a segura com firmeza.
- Proceda apenas sob a supervisão de um adulto.
Aqueça a lata no fogão. Coloque a lata na posição vertical sobre um queimador pequeno e abaixe o fogo. Leve a água para ferver e deixe ferver por cerca de 30 segundos.
- Se sentir um cheiro estranho ou metálico, vá direto para a próxima parte. A água pode ter fervido até secar ou você pode ter definido o calor muito alto, fazendo com que a tinta ou o alumínio na lata derretam.
- Se o seu fogão não tiver uma base para uma lata, use uma placa de aquecimento ou uma pinça com cabo resistente ao calor para segurar a lata sobre o fogo.
Use a pinça para virar a lata na água fria. Segure o alicate com as palmas das mãos voltadas para cima. Use a pinça para pegar a lata, vire-a rapidamente sobre a água fria e mergulhe a lata na tigela.
- Não se assuste, pois comprimir a lata pode fazer muito barulho!

Parte 2 de 3: como funciona

Pressão do ar. O ar ao seu redor pressiona seu corpo por todos os lados, com uma pressão de 101 kPa ao nível do mar. Só isso é suficiente para espremer uma lata, ou até mesmo você e eu! Isso não acontece porque o ar na lata (ou o material em seu corpo) é expelido com a mesma pressão e porque a pressão do ar se anula, pois atua sobre um objeto de todos os ângulos com a mesma pressão .
O que acontece quando você aquece a lata com água. Quando a água da lata ferve, você pode ver que o vapor começa a se formar. Isso vai empurrar um pouco do ar da lata para fora para dar espaço para a nuvem crescente de gotas de água.
- Embora a lata agora tenha menos ar no interior, ela ainda não será comprimida, porque o vapor d'água tomou o lugar do ar.
- Em geral, quanto mais um líquido ou gás é aquecido, mais ele se expande. Se for um recipiente fechado, a pressão continuará a aumentar porque o ar não pode escapar.
Por que a lata é compactada. Se a lata for virada de cabeça para baixo, a situação muda de duas maneiras. Em primeiro lugar, não pode entrar mais ar na lata, porque a entrada está bloqueada pela água. Em segundo lugar, o vapor de água na lata esfriará rapidamente e, portanto, ocupará menos espaço e, eventualmente, retornará ao estado inicial, o pouco de água que colocamos na lata primeiro. De repente, a maior parte do espaço na lata não é mais ocupada por ar, mas se tornou um vácuo! O ar que pressiona a lata de fora agora não é mais compensado, causando a quebra da lata.
- Sala onde não há ar é chamada de vácuo.
Olhe atentamente para a lata para ver outro efeito do experimento. Prevenir o vácuo na lata tem outro efeito, além de comprimir a lata. Preste muita atenção à lata quando for colocada debaixo d'água. Você verá uma pequena quantidade de água sendo sugada para dentro da lata e pingando de volta. Isso ocorre porque a água está pressionando contra a abertura, mas com força suficiente para encher a lata um pouco antes de o alumínio ser comprimido.

Parte 3 de 3: Ajudando os alunos a aprender com o experimento

Pergunte aos alunos por que a lata está sendo comprimida. Veja se os alunos têm ideia do que aconteceu com a lata. Não confirme ou refute nenhuma das idéias neste momento. Não coloque nenhuma ideia de lado e deixe os alunos explicarem como eles pensaram a respeito.
Ajude os alunos a criar variações sobre o experimento. Novos experimentos para testar suas próprias ideias e pedir-lhes para prever o que vai acontecer antes de começar. Se eles tiverem dificuldade em inventar algo, aqui estão algumas variações possíveis para sugerir:
- Se um aluno achar que a lata está sendo comprimida pela água, não pelo vácuo, faça com que eles encham a lata completamente com água e veja se ela está comprimida.
- Tente o mesmo experimento com um recipiente mais resistente. Se o material for mais pesado, demorará mais para comprimir, fazendo com que mais água gelada entre no recipiente.
- Tente deixar a lata esfriar antes de colocá-la na água gelada. Isso resultará em mais ar na lata, o que reduzirá a compressão.
Explique a teoria por trás do experimento. Use as informações da seção Como funciona para explicar aos alunos por que a lata está compactada. Pergunte se o resultado do experimento está de acordo com seu próprio raciocínio.

Pontas

Não deixe cair a lata na água, mas use a pinça para submergir.

Avisos

A lata e a água dentro dela estarão muito quentes. Assim que você colocar a lata na água fria, permita que os espectadores se distanciem para evitar ferir alguém com respingos de água quente.
Crianças mais velhas (12+) podem realizar este experimento sozinhas, mas somente se um adulto estiver lá para supervisionar! Não mais do que 1 pessoa deve estar envolvida neste experimento ao mesmo tempo, a menos que haja vários adultos para ajudar.