Ciência em Casa
A lata que implode
Ciência em Casa

Material

      Lata de refrigerante.
      Lamparina de álcool.
      Tripé e grelha.
      Prato de sopa.
      Dois garfos.
 
Compostos

      Água.
 
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Fotos:  




Procedimento

     1. Verte para o interior da lata um pouco de água, enchendo cerca de 1/8 do volume total.

     2. Deita água no prato da sopa até encher a parte funda deste.

     3. Aquece a lata, até verificares que a água, no seu interior, se encontra em ebulição. Deixa estar a lata no aquecimento um minuto depois da ebulição ser atingida. (Deve-se deixar a água estar em ebulição, de maneira a que o efeito seja mais evidente. Tem cuidado porque estás a lidar com água em ebulição, isto é, a 100 ºC, o que pode implicar queimaduras graves. O metal da lata pode parecer frio, mas quando o tocares vais reparar que não é bem assim)

     4. Com o máximo de cuidado retira a lata do aquecimento com ajuda de dois garfos. Dá uma volta de 180º, isto é, coloca a abertura para baixo e ao mesmo tempo mergulha a lata imediatamente na água do prato. (Como instrumentos de pega da lata eu utilizei dois garfos porque acho que são perfeitos para a aplicação devido à sua forma. Se tiveres espátulas próprias, muito bem, usa-as)

     5. No instante em que mergulhas a lata na água contida no prato, esta comprime-se instantaneamente, ou seja, implode.
 
O porquê?

Durante o aquecimento da água dentro da lata de alumínio, a temperatura da água sobe até aos 100 ºC (ebulição), sendo a sua pressão aproximadamente igual à atmosférica. Quando está em ebulição parte da água vai passar para o estado gasoso, sendo o volume interior da lata completamente preenchido por água no estado líquido em equilíbrio com o seu vapor. É de salientar que sendo a lata feita de um material bom condutor de calor e pouco espesso, a temperatura das paredes desta irá ser, praticamente, uniforme.

Quando se inverte a lata, o líquido que estava no fundo passa a ocupar o orifício não deixando que o vapor de água se escape. Isso pode ser explicado pela diferença de densidades entre a água líquida e o vapor.

Ao mergulhar a lata invertida na água, que se encontra a uma temperatura menor (20 ºC), isso causará um decréscimo brusco na temperatura, tanto na própria água líquida como nas paredes da lata. O vapor em contacto com a superfície da lata e com o líquido, que foram subitamente arrefecidos, condensa rapidamente.

É sabido que um determinado número de moléculas, no estado gasoso, ocupa maior volume do que o mesmo número de moléculas no estado líquido. Isso é explicado por haver muito maior espaço entre as moléculas de um dado composto, quando este está na forma de gás. Como grande parte do volume interno da lata estava preenchido por vapor de água, a condensação deste irá implicar um abaixamento de pressão brusca.

A lata irá comprimir até ser atingido um novo estado de equilíbrio, concordante com a diminuição de pressão. Isto é, quando o vapor condensa vai haver um certo espaço deixado por este que tem de ser preenchido. Como a lata não oferece grande resistência, ela implode até compensar a diminuição brusca de pressão. A lata não se comprime mais porque a água fria também compensa a diminuição de pressão, se a lata fosse feita de um material mais forte iriamos ter só água a entrar no interior da lata.
 




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