Fonte - pote de maionese

Fonte com pote de maionese

Explicação simples

Primeiro, vamos lembrar que um gás aquecido ocupa mais espaço que um gás frio.

Quando colocamos o pote sobre a tampa, a vela acesa vai aquecer o ar dentro do pote.
    

O ar quente dentro do pote ocupa bastante do seu espaço, quando a vela apaga, o ar resfria e consequentemente passa a ocupar menos espaço dentro do pote fazendo com que a pressão atmosférica do lado de dentro seja menor que a pressão do lado de fora.

Como a pressão do lado de fora do pote é maior, a natureza vai compensar essa diferença empurrando água através do canudo para dentro do pote.

Porque ela faz isso?

O canudo preso na tampa é a única entrada e saída do pote, como o canudo está mergulhado na água ele será o condutor para levar a água para dentro pote para compensar a diferença de pressão que existe entre o lado de dentro e o lado de fora.
Isso acontece a partir do momento que a chama da vela apaga e o ar dentro do pote esfria.
    

Explicação científica

A chama da vela diminui (até apagar) e a água começa a subir através dos canudos de refrigerante.

Isso acontece porque o fogo queima o oxigênio que está dentro do pote. Para existir fogo é preciso ter oxigênio, quando a chama da vela consumir todo o oxigênio ela vai apagar.

O pote está fechado com a tampa, mas tem uma abertura através do canudo de refrigerante que faz ligação com água, ou seja, não tem como entrar mais oxigênio dentro do copo porque a água impede que isso aconteça.

O oxigênio (O₂)que foi consumido pela chama da vela gera outro gás (CO₂).

Ao realizar essa experiência a pressão atmosférica dentro do pote fica menor que a pressão fora do pote. Como a pressão está menor dentro do pote ele começa a sugar (puxar) o que está a sua volta. É por esse motivo que a água é sugada pelo canudo e entra no pote.

A explicação científica para esse fenômeno pode ser encontrada em diversos sites com teorias muito diferentes, nós copiamos as duas explicações mais coerentes, uma do site da USP (CiênciaMão) e outra do site do “profanderson.net”.

 (CiênciaMão – USP) - Muitas vezes a explicação dada para essa experiência é que o oxigênio foi consumido e a água vai ocupar o espaço do oxigênio.

Acontece que como disse Lavoisier: "Nada se perde, tudo se transforma." então o O₂ (oxigênio) foi transformado em CO₂ (gás carbônico). Na realidade a água é sugada para dentro do pote porque ao fecharmos o pote com a tampa automaticamente aprisionamos certa quantidade de ar quente dentro do pote. A explicação de que o O₂ foi consumido, encontrada nos livros, muitas vezes e corroborada pelo fato da água subir para dentro do pote aproximadamente 20% do volume da água que estava no copo e essa é aproximadamente a quantidade de O₂ que existe no ar. O ar quente, que envolve a vela, vai resfriar-se na medida em que a vela apaga então, a pressão dentro do pote vai ser menor e a água é empurrada para dentro do pote pela pressão atmosférica do lado de fora.

(profanderson.net)  - Outro argumento comum é que o CO₂ dissolve-se rapidamente na água assim que é produzido, fazendo com que o balanço gasoso seja 31 moles reagindo e 22 moles sendo produzidos. Isso implica em uma redução de 30% no volume gasoso, o que não é observado. Além disso, apesar de o CO₂ ser muito solúvel em água, o processo de dissolução é lento. Isso derruba a explicação envolvendo a solubilização do CO₂.

Outra possibilidade é que o vapor d'água se condense nas paredes do frasco à medida que os produtos gasosos se resfriam. Isso de fato ocorre, porém não com a velocidade observada no experimento, pois o nível da água sobe quase que instantaneamente após a vela se apagar.

A explicação correta envolve basicamente a expansão e contração dos gases do frasco, devido à variação de temperatura. Ocorre assim. Quando o frasco cobre a vela, a porção do ar aprisionada no frasco é rapidamente aquecida, expandindo-se. Antes que o frasco seja fechado com a tampa, uma parcela desse ar escapa através da boca do frasco. Isso faz com que a densidade do ar no interior do frasco seja menor do que no exterior. Assim que a vela se apaga, os gases no frasco são rapidamente resfriados, o que reduz a pressão interna. A diferença entre a pressão externa (pressão atmosférica) e a interna é que faz com que o nível de água no frasco suba através do canudo.

A última consideração é sobre a diminuição de 20% no volume do gás no frasco. Isso se deve a uma combinação de todos os fatores citados: a densidade do ar no frasco diminui, uma parte do oxigênio é de fato consumida, uma parte do CO₂ de fato dissolve-se na água, o CO₂ produzido é insolúvel e contribui para o aumento da pressão e uma parte do vapor d'água condensa-se nas paredes do frasco e do canudo.

É notável que tudo isso resulte num percentual de redução de volume igual ao percentual de oxigênio do ar.

Fonte com pote de maionese

Cuidado: essa atividade usa cola quente e fogo e ela pode causar queimaduras graves, por esse motivo a cola quente só deve ser usada com o acompanhamento de um adulto responsável. Quando precisar desse tipo de cola use sempre a pistola de cola quente, trabalhar com ela é mais seguro, ou use cola universal que é barata, fácil de encontrar e cola quase tudo.

Você pode passar bastante cola quente do lado de fora da tampa e fazer um movimento de entra e sai com o canudo para que a cola entre também no furo da tampa. Fazendo isso você pode dispensar a cola quente do lado de dentro da tampa.Cuidado quando passar cola quente do lado de dentro da tampa. A cola não pode encostar na rosca da tampa.

Como você já está usando cola quente, aproveite e cole a vela do lado de dentro da tampa. A vela vai ficar muito mais presa com cola quente do que com parafina derretida.
Ao invés de cola quente você pode usar massa de modelar para fechar os espaços entre o furo e os canudos.

Apoie a tampa no canto de uma mesa para a cola secar. Dessa forma é possível manter o canudo e a vela com um ângulo de 90^o graus enquanto a cola seca.

Se a fonte não funcionar existem 2 prováveis motivos:
1) a tampa do pote não estava bem fechada;
2) a cola não fechou todos os espaços entre o furo na tampa e o canudo de refrigerante.
Não pode entrar ar no pote depois que ele estiver fechado.

Você pode usar qualquer tipo de pote, ele só precisa ser transparente, ter uma tampa de rosquear para evitar que o ar entre e ser um pouco largo, quanto mais ar dentro do pote mais legal fica a experiência. Pode ser um pote de azeitona (vidro), um pote de palmito, um pote de maionese (plástico), etc.

Importante: o pote mais fino é de alcaparra e o mais largo de azeitona. Com o pote de alcaparra não vai funcionar.

Fonte com pote de maionese

Cuidado: essa atividade usa cola quente e fogo e ela pode causar queimaduras graves, por esse motivo a cola quente só deve ser usada com o acompanhamento de um adulto responsável. Quando precisar desse tipo de cola use sempre a pistola de cola quente, trabalhar com ela é mais seguro, ou use cola universal que é barata, fácil de encontrar e cola quase tudo.

Pais
Sempre que possível faça uma experiência científica junto com seu(s) filho(s) e explique porque as coisas acontecem. Isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.

Professores
Essa experiência científica pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Física/Ciências - quando falar sobre pressão atmosférica.

Uma vez que a fonte esteja montada você pode realizar a experiência diversas vezes seguida. É uma ótima atividade para se fazer na escola.

Pergunta para os alunos

1) Por que a ponta do canudo tem que ser mais fina em um dos lados?

2) O que aconteceria se a ponta do canudo fosse invertida? O lado mais fino ficasse do lado de fora do pote e o lado mais grosso do lado de dentro?

3) Porque é necessário passar cola quente entre o furo na tampa e o canudo de refrigerante?