Densidade da água e do óleo

Densidade - diferença entre a água e o óleo

O óleo é menos denso do que a água, por esse motivo que ele sempre vai ficar na parte de cima quando os dois líquidos estiverem juntos.

Pergunta: porque o óleo não sobe imediatamente quando puxamos a carta um pouco para fora da boca dos copos?
    
Resposta: os líquidos, nesse caso o óleo e a água, possuem uma força conhecida como “Tensão Superficial” que segura cada líquido no seu copo.

Pergunta: porque o óleo só sobe quando puxamos a carta até a metade da boca dos dois copos.
    
Resposta: aumentando o tamanho da passagem entre os dois copos a força da tensão superficial não consegue vencer a força da densidade dos líquidos, então o líquido menos denso sobe e o mais denso desce.

Densidade é a relação entre a massa de um material e o volume por ele ocupado. O cálculo da densidade é feito pela seguinte expressão: Densidade = massa / volume.
A densidade determina a quantidade de matéria que está presente em uma unidade de volume, por exemplo, a água possui maior densidade do que o óleo, isso significa que num dado volume de água há mais matéria que em uma mesma quantidade de óleo.

Tensão superficial é um efeito que acontece na camada superficial de um líquido, no nosso exemplo a água e o óleo. Esse efeito cria uma camada elástica na superfície dos líquidos impedindo alguns objetos ou seres vivos de afundar.
    
Importante: nas imagens acima eles não estão flutuando, repare que o mosquito e a agulha estão curvando a água sem romper aquela camada elástica formada pela tensão superficial.

Esse efeito ocorre porque as moléculas no interior de um líquido são atraídas umas pelas outras em todas as direções, mas isso não acontece com as moléculas que estão na superfície do líquido. Veja a ilustração abaixo.
          
A água é formada juntando 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio. Esses 3 átomos, quando estão juntos, formam uma molécula de água – H₂O.

Existe uma brincadeira chamada cabo de guerra, é quando duas ou mais pessoas puxam as pontas de uma corda para disputar quem é mais forte. Mas, se as pessoas possuírem forças iguais, nenhuma das duas vai sair do lugar porque as forças das duas se anulam.

É isso que acontece no interior dos líquidos. As moléculas são atraídas umas pelas outras em todas as direções, e isso faz com que a força de atração seja anulada.

Acontece que na superfície dos líquidos as moléculas são atraídas para baixo e para os lados, mas não para cima. É essa força de atração que cria a camada elástica capaz de suportar o peso de alguns objetos e insetos.
     

Embora seja feito de metal, a agulha não afunda porque o seu peso e formato permitem que ela permaneça sobre a superfície sem romper a camada elástica formada pela força da tensão superficial.

Densidade - diferença entre a água e o óleo

Usar copos pequenos, isso ajuda a economizar óleo para fazer a experiência e é mais fácil de manipular sua posição.

Se possível use um pedaço de plástico ao invés de um pedaço de papelão. O plástico, além de não molhar e ficar mole, é muito mais fácil para deslizar entre os dois copos.
    
Se for usar copos grandes não precisa encher um dos copos com óleo. Você pode colocar metade água e metade óleo, além de economizar óleo o visual da experiência vai ficar mais interessante.

Faça essa atividade na pia da cozinha ou do banheiro, é mais seguro. Lembre que o óleo é bem escorregadio e as chances dos copos virarem são grandes.
    

Uma forma de fazer essa experiência é usar o furo de um CD/DVD. Mas, nesse caso a experiência será para mostrar que a força da tensão superficial impede que os líquidos troquem de lugar; o furo no CD/DVD é muito pequeno para vencer a força da tensão superficial e os líquidos não vão trocar de lugar.

Uma opção para fazer as duas experiências, mostrar a diferença da densidade dos líquidos e a força da tensão superficial, é usar um pedaço de plástico com dois furos, um furo menor igual ao do CD/DVD para mostrar a força da tensão superficial e um furo do tamanho da área transparente no centro do CD/DVD para mostrar a densidade dos líquidos.
    
(1) furo do CD/DVD - a água e o óleo não vão trocar de lugar, (2) área transparente no centro do CD/DVD - com um furo desse tamanho a água e o óleo vão trocar de lugar.

Densidade - diferença entre a água e o óleo

Pais
Sempre que possível faça uma experiência junto com seu(s) filho(s). A experiência científica é pura mágica para os olhos de uma criança, aproveite a oportunidade e explique “por que” e “como” essas coisas acontecem. Tenha certeza que isso vai ajudar a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Física/Ciências – para explicar o que é uma molécula, força de adesão e coesão dos líquidos, força da tensão superficial, etc.