O frasco mágico que controla a água

por Alfredo Mateus

Este é um experimento surpreendente, que desafia os alunos a entenderem o que está por trás do comportamento inesperado da água. Juntamos dois experimentos em uma demonstração, tornando-a ainda mais impactante. 

Faça o seu

Nós usamos um frasco de vidro com tampa. A tampa é cortada ao longo da sua borda, retirando o centro. Um círculo com o diâmetro interno da tampa é recortado em uma tela de metal. Fixamos a tela internamente na tampa.  

Você vai precisar de um recipiente grande com água, um aquário ou balde plástico transparente para a demonstração. 

Faça a demonstração

Esta demonstração combina dois experimentos surpreendentes, entregando um máximo impacto nos estudantes. Eu assisti essa demonstração  sendo apresentada desta forma em um congresso para professores no Canadá, o ChemED, e o professor apresentando era Irwin Talesnick, um mestre em apresentar demonstrações de experimentos.  Eu já conhecia o primeiro dos experimentos, o truque do copo ou frasco cheio de água, em que se coloca um cartão sobre a boca e se inverte sem que a água caia. 

Neste ponto, é interessante chamar a atenção dos alunos sobre a importância do cartão cobrindo a boca do frasco. Sem o cartão, a água cai imediatamente. Você pode repetir o experimento diversas vezes, mostrando que com o cartão a água fica no frasco, e que sem o cartão, ela cai. 

Em seguida, você pode trocar o frasco sem que os alunos percebam, e passar para a segunda parte da demonstração. Você enche o frasco com a água do aquário, como das outras vezes e, segurando o cartão à vista dos alunos com a outra mão, retira o frasco invertido do aquário sem que a água caia. E nesse momento, você lembra os alunos que o cartão é fundamental para que a água não caia…. Os alunos logo percebem que algo está diferente, e que a água não caiu mesmo sem haver cartão nenhum na boca do frasco. Agora você pode revelar que este frasco é diferente, ele tem uma tela sobre a boca. Mas porque a água não cai mesmo com tantos furos na tela? Assista o vídeo abaixo para ver como fizemos a demonstração e leia adiante sobre a explicação do que acontece.

O que acontece

Na primeira parte da demonstração, vemos que quando  colocamos o círculo de plástico sobre a boca do frasco cheio de água, ele pode ser invertido sem que a água caia.  Isso acontece por que a pressão atmosférica é suficiente para contrabalançar o peso da água no frasco. Quando estamos no nível do mar, a pressão atmosférica é de 1 atmosfera (1 atm), o que equivale a 760 mm de mercúrio. Usamos essa unidade de pressão, milímetros de mercúrio (mm Hg), porque os barômetros que mediam a pressão antigamente eram preenchidos com mercúrio e se descobriu que a pressão de 1 atm conseguia contrabalançar o peso de uma coluna de 760 mm de mercúrio líquido. O peso de quilômetros de uma coluna de ar equivale ao peso do mercúrio que é muito, muito mais denso. Se trocássemos o mercúrio por água, veríamos que a pressão atmosférica consegue suportar uma coluna de vários metros de água, pois o mercúrio tem uma densidade de 13,8 g/cm3 e a água de 1 g/cm3.

Podemos ver que a água não sai do frasco quando ele está virado de cabeça para baixo, mesmo com todos os furos na tela presa na boca do frasco. A água não sai devido à sua tensão superficial. Para que a água saia do frasco pela tela ela precisa se separar em muitas gotas, o que envolve vencer esta barreira que mantém a água unida, como uma única superfície. Quando inclinamos o frasco fazemos com que em um lado fique mais fácil entrar o ar e do outro a água sair. Com este desequilíbrio podemos vencer a tensão superficial e fazer com que a água entre ou saia.

Finalmentes

Esta demonstração tem todas as características importantes que você deve procurar em um experimento: é visualmente impactante, atrai a curiosidade dos alunos, traz conceitos relevantes e é fácil de se fazer diversas vezes. Você costuma fazer demonstrações de experimentos nas suas aulas? Gostou desta? Comente abaixo e compartilhe com seus colegas.

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