Corante rodopiante- Uma questão de temperatura

O desafio que vos trago hoje é ilustrativo da movimentação de massas de ar quente e frio. 

Quanto mais quente é o ar mais ele sobe, por exemplo, num incêndio, para além de todas as recomendações que possam ser dadas, existe uma que está relacionada com esta questão, devemos andar o mais baixo possível (se não houver fogo claro) a temperatura é mais baixa e, já agora, há menos fumo, mas atenção, há menos fumo porque o próprio fumo está quente, quanto mais alta é a temperatura a que lavra o fogo, maior altitude atinge o fumo.

Outra exemplo são os sistemas de aquecimento central, o aquecido sobe... arrefece e desce novamente para ser aquecido de novo, quando ele desce para ser reaquecido é bom não esquecer que há ar que está quente e sobe ao mesmo tempo.

Precisamos de:

• 2 copos de vidro transparente;
• Corante alimentar, nas fotos azul;
• 1 conta gotas ou 1 colher de café, qualquer coisa para servir de medida ao corante;
• 3 cubos de gelo;
• água a ferver, o efeito utilizando água da torneira não é tão visível.

Como fazer:

1. Comecem por colocar os dois copos lado a lado;
2. Num do copos coloquem água fria e juntem os cubos de gelo, deixem repousar;
3. Num recipiente adequado coloque um volume de água suficiente para encher o segundo copo e fervam-no, deve ser o adulto a fazer isto;
4. Encham o segundo copo com água a ferver, tentem que a quantidade de água seja a mesma;
5. Coloquem 2 ou 3 gotas de corante em ambos os copos, a mesma quantidade nos dois copos, retire o gelo que o primeiro copo ainda possa ter antes de colocar o corante;
6. Observem.

O que aconteceu?
O corante alimentar mistura-se rapidamente na água quente, conseguimos inclusivamente ver o rodopio do corante.
Na água fria ele não se mistura apenas "cai".

Porquê?
Antes de mais há que relembrar que os sistemas tendem para o equilíbrio, por isso não conseguimos fazer bolas de sabão quadradas, por isso o balão atrai os papelinhos e tantas outras coisas à nossa volta.

Corante em água fria

Ora, à medida que a água aquece o espaçamento entre as moléculas vai aumentando (até que evapora), por isso elas ficam com mais espaço para se mover no copo e circulam mais depressa do que o normal. Este movimento é denominado de Movimento de Convecção e é feito de baixo para cima (onde está a ser dissipado a maioria do calor- é dissipado também através das paredes do copo). Quando as moléculas de água se movimentam arrastam o corante com elas, chegando ao cimo do copo as moléculas "arrefecem" e "vêm para baixo novamente", dando o lugar a outras e dando o efeito visual de remoinhos.

Com a água fria (gelada) o resultado é completamente diferente. À medida que a água arrefece o espaçamento entre as moléculas é menor (até que congela), e por isso a mobilidade é mais reduzida, existe movimento, mas pouco.

Os remoinhos na água quente

O cenário observado nos dois copos irá manter-se até que toda a água esteja à mesma temperatura e à temperatura ambiente- pois a nossa regra do equilíbrio permite-nos dizer que a água tem de atingir a temperatura do ar por ser um sistema aberto em contacto com o mesmo.

NOTA: Neste caso para além do sistema estar a perder calor porque o copo está aberto, ele também o perde pelas paredes deste recipiente, como já foi referido. Tapar o copo não impede o sistema de arrefecer, apenas atrasa. Se em vez de um copo tiver-mos um termos, aquelas garrafas isoladas que nos permitem levar o café quente para os picnics, a água apenas arrefece se o termos estiver aberto, se o fecharmos a perda de calor depende apenas do material usado como isolante.

Água fria e Água quente,
1min depois de adicionado o corante

O que se passa com o ar é exactamente a mesma coisa... o ar quente sobe o ar frio desce.
Já sabem, se estiverem num ambiente saturado e muito quente, tentem baixar-se, respiraram melhor

Et Voilá!
Remoinhos azuis

Divirtam-se!