Uma nuvem engarrafada
Objetivo
Produzir uma pequena nuvem artificial dentro de um vidro de geleia. Ilustrar a nucleação de gotas nas nuvens.
Descrição
Vamos descrever duas formas simples de produzir uma pequena nuvem dentro de um jarro ou garrafa de vidro.
1) Use uma garrafa com gargalo largo e uma rolha com um furo por onde passa um tubo de borracha ou plástico. Ponha um pouco de água na garrafa – bem pouco. Sugue o ar da garrafa através do tubo e feche a ponta do tubo com os dedos. Acenda um fósforo e, logo que ele se apagar, produzindo fumaça, escoste-o na ponta tubo e solte os dedos. Isso faz com que partículas de fumaça penetrem na garrafa. Agora sopre bem forte na ponta do tubo e logo após sele de novo essa ponta com os dedos. Finalmente, solte o tubo de uma vez. Se tudo correr bem, uma pequena nuvem deve se formar dentro da garrafa.
2) Dessa vez, use um jarro de vidro de boca larga, desses de guardar doce ou geléia. Ponha um pouquinho de água no jarro. Enfie uma luva de borracha ou plástico, dessas que se usam na cozinha, dentro do jarro e ajuste o punho de forma a vedar a boca larga. Enfie a mão na luva e puxe rapidamente para fora sem quebrar a vedação do jarro. Nada acontece. Retire a luva, acenda um fósforo e deixe-o cair no jarro produzindo fumaça. Recoloque a luva e repita o processo descrito acima. Dessa vez, se tudo correr bem, uma pequena nuvem deve se formar no jarro, quando você puxar a mão.
Análise
Essa experiência é simples, o efeito não é muito vistoso, mas ilustra um fenômeno importante da Física da Atmosfera: a formação de gotas de chuva em uma nuvem. Essas gotas só se formam se existirem núcleos de condensaçào em suspensão na atmosfera. Se a natureza fosse esperar que as gotas se condensassem só por causa da temperatura e da pressão na atmosfera, não existiriam nuvens nesse planeta. No caso dessa experiência, os núcleos de condensação são as partículas de fuligem.
O jarro contém vapor de água, isto é, moléculas dispersas de água na forma de um gás invisível. Uma rápida expansào do ar dentro do jarro provoca o resfriamento do ar e do vapor no jarro. Esse abaixamento súbito de temperatura induz à formação de pequenas gotas de água líquida no ar. Se não houver algo que impeça, essas gotas rapidamente se evaporam novamente, voltando à condição de vapor. Para que elas cresçam e se agrupem na forma de uma gota maior é necessária a presença de um núcleo de condensação – pequenas partículas de sal, poeira ou fumaça. Na sua experiência, esses núcleos de condensação são as partículas de fumaça do fósforo. Os melhores núcleos de condensação são aqueles que se dissolvem na água. Sal de cozinha (cloreto de sódio) é um bom exemplo.
É complicado salgar o ar dentro de seu jarro de nuvens mas você pode demostrar como é fácil condensar vapor de água em torno de partículas de sal. Espalhe alguns grãos de sal na parte interna de uma tampa de lata metálica ou plástica. Ponha essa tampa no fundo de uma travessa rasa de vidro e derrame um pouco de água no fundo da travessa. Tampe a travessa com sua tampa de vidro e observe por uns 15 a 20 minutos. Você deverá ver os grãos de sal se transformarem em gotas de água salgada. Houve uma transferência de água do fundo da travessa para os grãos de sal que atuaram como enormes núcleos de condensação.
Retire agora a tampa da travessa. Se o ambiente não for muito úmido, a água evapora das gotas deixando um resíduo de sal seco novamente.
Material
Frasco de vidro de boca larga. Deve ser suficientemente largo para conter sua mão enluvada.
Luva de borracha ou plástico.
Garrafa bojuda.
Rolha de borracha ou cortiça compacta, furada no centro.
Tubo de borracha ou plástico.
Travessa rasa de vidro com tampa também de vidro.
Tampa de lata de doce.
Sal de cozinha.
Fósforos – de preferência, com cabo de papel, desses que encontramos nos hotéis.
Dicas
Sua apresentação pode se concentrar sobre o fenômeno atmosférico da formação de nuvens. Consulte um especialista no Departamento de Meteorologia da Universidade mais próxima. Faça grandes cartazes mostrando como se formam as nuvens de chuva.
Iluminando sua câmara de nuvens com uma luz forte, um projetor de “slides”, por exemplo, facilita a observação de sua nuvem artificial.
Você pode incluir, em sua apresentação, alguma coisa sobre a câmara de nuvens de Wilson, usada para detetar partículas sub-atômicas. Colete material sobre esses assuntos, inclusive com cópias de fotografias dos rastros deixados por partículas na câmara de Wilson. Essas fotos aparecem em tudo que é livro de Física Atômica.
