Por que a temperatura do líquido da lata seja mais baixa que a do líquido da garrafa?

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Mestrado Profissionalizante em Ensino de F�sica
Curiosidades
É esperado que a temperatura do líquido da lata seja mais baixa do que a do líquido da garrafa?
Porque quando eu retiro uma lata do refrigerador sinto minha mão gelar?

A transição de um material do estado gasoso para o líquido é chamada de condensação, uma transformação física exotérmica. Quando um gás ou vapor perde energia, suas partículas passam a se agitar cada vez menos até perder características intrínsecas da fase gasosa e se tornar um líquido. Isso acontece quando a temperatura do local é diminuída, quando o composto gasoso encontra uma superfície em temperatura baixa ou ainda quando o material é submetido a pressões extremas.

Quando a pressão sobre o um gás começa a aumentar, as partículas tendem a ficar mais próximas umas das outras e consequentemente cresce o número de impactos entre elas e com as paredes do sistema fazendo com que elas percam cada vez mais energia cinética nos impactos e com que sua agitação diminua até o ponto em que o gás se encontre no seu limite de saturação no sistema. A partir de então um pequeno aumento de pressão poderá causar a sua condensação.

Condensação da água presente no ar atmosférico, no lado de fora de uma garrafa de água gelada. Foto: © InfoEscola

A condensação ocorre em muitos fenômenos da natureza, sendo crucial para o chamado ciclo da água, que é o caminho que as partículas de umidade fazem através da evaporação até as nuvens, seguida de condensação e solidificação em grandes altitudes, precipitação até o solo, escoamento e então evaporação novamente. Mesmo quando o céu está azul e sem nuvens, existe água presente na forma de vapor e gotículas que são muito pequenas para serem enxergadas. Estas moléculas podem se combinar com partículas de poeira e poluição do ar, dependendo da condição do tempo, e formar pequenos aglomerados de partículas. Em baixas altitudes podemos ver essas gotas de umidade em vidros de carros ou janelas em dias muito frios.

Já em grandes altitudes os aglomerados crescem formando nuvens e causando precipitações, as quais podem ser definidas como água na fase líquida ou sólida caindo da base de uma nuvem. Normalmente o ar se condensa quando a atmosfera está totalmente saturada, ou seja, o dia precisa estar muito úmido para isso ocorrer.

A condensação do vapor de água que está no ar é responsável ainda pela neblina, pelos óculos embaçados quando saímos de um lugar frio e entramos em um quente, pelas gotas de água que escorrem no exterior de um copo ou garrafa geladas, etc. Pois a água na fase gasosa que existe no ar ao redor desses objetos, ao encontrar-se com tais superfícies que estão a uma temperatura mais baixa, se condensa, formando gotículas de água líquida, que podem então ser percebidas.

Existem muitas aplicações desta transição de fases para a indústria e estudos científicos. Uma das mais importantes é a purificação de substâncias através de destilação. Neste processo, um líquido é vaporizado a uma temperatura em que suas impurezas continuem no estado líquido, em seguida o vapor resultante é passado por um tubo frio, a fim de resfriá-lo para que condense e resulte numa substância pura.

A condensação também pode ser utilizada no fornecimento de água em larga escala para consumo humano. Em muitos países são construídas grandes estruturas capazes de coletar água condensada por destilação ou simplesmente a partir da umidade do ar. Estes sistemas podem também ser aplicados em solos muito secos em regiões áridas. Algumas organizações inclusive dão aulas às pessoas que habitam essas áreas sobre condensação e condensadores para auxiliá-los a lidar efetivamente com a situação.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/condensacao/

Mestrado Profissionalizante em Ensino de F�sica

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Berenice Helena Wiener Stensmann

Curiosidades

Como s�o resfriados os alimentos na geladeira?

O congelador da geladeira � onde est� localizado a temperatura mais baixa da geladeira. A camada de ar em contato com o congelador se resfria e, ficando menos denso, desloca-se para a parte de baixo. Esse ar frio recebe calor dos alimentos, que aquece e sobe entrando em contato com o congelador, se resfriando novamente. Esse processo � ininterrupto.

Como funciona uma garrafa t�rmica?

A garrafa t�rmica foi idealizada por James Dewar, h� um s�culo aproximadamente. Ela � constitu�da de tal modo a evitar os tr�s processos de transmiss�o de calor, condu��o, convec��o e irradia��o t�rmica. A garrafa t�rmica � constitu�da por uma parade dupla de material isolante t�rmico e no espa�o interno entre a parede dupla se faz v�cuo ( ou seja, retira-se todo o ar existente nesse espa�o) para evitar a condu��o do calor. As paredes s�o espelhadas para refletir a radia��o t�rmica e as correntes de convec��o s�o evitadas mantendo o conjunto sempre fechado.

Por que, em um mesmo ambiente, alguns objetos parecem estar mais frios que outros?

Quando uma pessoa abre uma geladeira e pega uma garrafa e uma lata de um mesmo refrigerante, � mesma temperatura, tem sensa��es t�rmicas diferentes; a lata, aparentemente, � mais gelada do que a garrafa. Isto ocorre porque a lata, devido ao maior coeficiente de condutibilidade em rela��o � garrafa de vidro, absorve uma quantidade maior de calor da m�o da pessoa. Quando voc� toca, como por exemplo em um peda�o de madeira e em um de metal, a sensa��o t�rmica � bem diferente. O metal parce mais frio que a madeira. Devo lembrar que ambos est�o a mesma temperatura ambiente. Como o metal � melhor condutor de calor do que a madeira, o calor da m�o � transferido mais rapidamente para o metal, por isso ele parece estar mais frio que a madeira.

A l� � um bom isolante t�rmico?

Os materiais cujo coeficientes de condutibilidade t�rmica s�o elevados denominamos bons condutores t�rmicos. Ent�o, os de baixos coeficientes s�o chamados de maus condutores t�rmicos ou isolantes t�rmicos. Quanto maior � o coeficiente de condutibilidade t�rmica, maior � a quantidade de calor que pode ser conduzida numa determinada situa��o.

A energia provinda do Sol � inesgot�vel?

N�o, um dia essa energia acabar�.O nosso Sol assim como as estrelas empregam um sistema curioso para gerar energia: constroem �tomos pesados a partir de �tomos mais leves. A luz e o calor que emitem � um simples res�duo do esfor�o empregado na constru��o. Todos os elementos conhecidos, tais como ferro, o oxig�nio, o ouro ou o ur�nio, nasceram dessa forma. O Sol � um astro de segunda ou terceira gera��o pois muito provavelmente ele surgiu dos restos de outra estrela. Essa hip�tese decorre de um fato simples: o Sol cont�m �tomos muito pesados, como o ur�nio, que se constituem apenas quando uma estrela morre.Nesse caso o "reator" estrelar, tendo usado todos os �tomos leves que possu�a, j� n�o gera o calor e a luz que serviam para conter sua pr�pria gravidade. Assim, o velho astro desmorona sobre si. A press�o interna se eleva a n�veis fant�sticos e mesmo os �tomos mais pesados podem se formar. A produ��o de energia � t�o grande que destro�a a estrela numa explos�o. Os seus gases lan�ados no espa�o poder�o formar novas estrelas. Dentro de 5 milh�es de anos, ao esgotar o combust�vel do nosso astro maior, o Sol, haver� um excesso fatal de produ��o energ�tica. O Sol inchar� como um bal�o, engolindo gradualmente os planetas mais pr�ximos. De amarelo, como � hoje, o Sol passar� para laranja, depois vermelho.

Sua superf�cie brilhante, enormemente expandida, ter� uma temperatura mais baixa, mas a emiss�o total de calor ser� maior. Portanto, antes de desaparecer dentro do gigante vermelho a Terra ser� assada em fogo brando, dobrando a temperatura da Terra em duzentos anos. Depois de alguns milhares de anos, a pr�pria Terra se fundir�. No centro do Sistema Solar, ent�o, restar� apenas o antigo n�cleo do Sol, uma an� branca. Desprovida de hidrog�nio, ela queimar� os seus restos, lentamente. Ao fim de mais meio bilh�o de anos, a an� branca se tornar� negra e gelada e n�o voltar� a brilhar.

O Sol e a Terra tendem ao equil�brio t�rmico? Isso j� aconteceu, est� acontecendo ou vai acontecer num futuro remoto?

Acontecer� num futuro remoto.

O que s�o correntes de convec��o na atmosfera?

S�o correntes de ar que se movem para cima( correntes de ar quente, menos denso) ou para baixo (correntes de ar frio, mais denso). As correntes de convec��o na atmosfera, ao se moverem para cima (ar mais quente), costuma ser aproveitadas por alguns p�ssaros, avi�es planadores (sem motor) e asas-delta para ganharem altura, planando em seguida (perdendo altura), at� encontrarem outra corrente de convec��o ascendente (de ar quente). desta maneira, estes dispositivos conseguem percorrer enormes dist�ncias, sem consumo de combust�vel pr�prio.

Por que o cabo das panelas � de madeira ou pl�stico?

A madeira ou o pl�stico s�o maus condutores de calor. Desta maneira, quando a panela estiver muito quente o cabo n�o conduzir� bem o calor at� a nossa m�o, impedindo que ela se queime.

É esperado que a temperatura do líquido da lata seja mais baixa do que a do líquido da garrafa?

b) É esperado que a temperatura do líquido da lata seja mais baixa que a do líquido da garrafa? Resposta: Não, é esperado que os dois líquidos estejam a temperaturas semelhantes, pois ambos estão expostos à mesma temperatura na geladeira, em uma situação de equilíbrio térmico.

Porque quando eu retiro uma lata do refrigerador sinto minha mão gelar?

Explicação: A)Essa sensação de que algo esta frio quando tocamos é causada pela troca de energia térmica(Calor) entre a nossa mão e o objeto, portanto essa sensação depende da pele e do material.