E.E.M. Ayres de Sousa: 2011

Introdução

Gêiseres naturais, fontes cíclicas de água quente, ocorrem quando câmaras subterrâneas cheias de água são geotermicamente aquecidas. Quando a água atinge o seu ponto de ebulição, o gêiser entra em erupção e lança para fora seu conteúdo e se a calma... O ciclo reinicia.

O MODELO A SEGUIR FOI FEITO A PARTIR DA INSPIRAÇÃO

DE OUTRO MODELO APRESENTADO EM UM SITE INTITULADO

'FEIRA DE CIÊNCIAS', NO ENTANTO, TODOS OS INSTRUMENTOS

UTILIZADOS NA CONFECÇÃO DA EXPERIÊNCIA FORAM ADAPTADOS

SEGUNDO NOSSAS NECESSIDADES E FACILIDADE DE OBTENÇÃO.

MATERIAL: para a fabricação deste experimento utilizou-se uma lamparina para servir como recipiente para a água funcionando como as câmaras subterrâneas, duas varas de alumínio providas de uma antena UHF que funcionando como o orifício que a água percorre das câmaras subterrâneas à superfície, duas bases de lata de leite em pó cortadas a aproximadamente 3 cm da base que servirão para sustentar (de modo opcional que pode ser substituindo por um suporte de ferro) e para garantir o refluxo, e um produto a base de resina epóxi para unir tudo.

MONTAGEM: junte as varas de alumínio, a lamparina e uma das bases cortadas de leite em pó com o produto à base de resina epóxi; após secar tudo coloque na outra base e ponha uma mistura de cimento, areia e água para servir de apoio ao experimento e espere secar (como feito em nosso experimento) ou fixe as antes de ferro ao gêiser podendo usar o produto à base de resina epóxi.

OBS: este produto é facilmente encontrado em lojas ou depósitos de construção.

Caso queira pinte tudo após algumas horas.

MODO DE USAR: encha o gêiser de água até aproximadamente 1,5 cm, coloque-o sobre uma fonte térmica, ligue a fonte de calo... afaste-se do conjunto. Aguarde o aquecimento da água. Após a primeira erupção (em torno de 3 min) do gêiser, ele se reajustará por si só, "chupando" água fresca da bacia para o interior da tubulação e Erlenmeyer. Várias erupções ocorrerão antes que a água da bacia fique bastante quente a ponto de paralisar o funcionamento. Quando isso ocorrer, basta desligar a fonte de calor e aguardar o resfriamento da água (ou, com muito cuidado, substituí-la por água fresca).

EXPLICANDO O EXPERIMENTO

Há três fases principais para o ciclo desse gêiser: aquecimento da água, erupção e refluxo.

Aquecimento: o tempo de aquecimento no processo, para causar a erupção, depende de dois fatores básicos --- a quantidade de calor fornecida pela fonte térmica (aquecedor elétrico, bico de Bunsen etc.) e o comprimento do tubo de vidro.

A quantidade de calor fornecida pela fonte por unidade de tempo, ou seja, sua potência térmica é um fator de trivial reconhecimento. Quanto mais potente a fonte térmica menor será o tempo de aquecimento e conseqüentemente, menor o período de erupção.

O comprimento do tubo de vidro, mais especificamente, a altura da coluna de água, afeta a pressão no interior do Erlenmeyer, elevando-a acima da pressão atmosférica. Isso implica numa elevação no ponto de ebulição da água levando-a ao estado de sobre-ebulição (ebulição com pressão acima da pressão normal). Isso, evidentemente, requer maior quantidade de calor da fonte térmica e, como a potência térmica é suposta constante, resultará num maior tempo de aquecimento. Quanto mais longo o tubo, maior a pressão no frasco, mais elevada a temperatura de sobre-ebulição, maior será o tempo de aquecimento e maior será o período das erupções.

Erupção: cada centímetro cúbico de água, ao passar ao estado de vapor, tem seu volume aumentado para cerca de 1 500 centímetros cúbicos! Se isso não é permitido, a pressão sobe a ponto de elevar o líquido contido no tubo, levando-o para a bacia. Com isso, a pressão no frasco diminui, abaixa bruscamente o ponto de ebulição da água, ocorrendo uma vigorosa conversão de líquido para vapor e então, temos a erupção.

Refluxo: depois que a erupção reduz sua velocidade, uma pequena quantidade de água fresca da bacia fluirá tubo abaixo e ocasionará uma condensação parcial do vapor do tubo e frasco. Isto diminuirá a pressão no interior do aparelho (um "vácuo" parcial) permitindo que a pressão atmosférica faça entrar mais água fresca no frasco; nova condensação, nova queda de pressão, nova entrada de água fresca, é o refluxo. O refluxo dá-se com um som característico, algo parecido a um arroto.

E tudo recomeça ...

Além da ebulição e erupção podem ser observados tremores de vários tipos, como também o efeito de martelo d'água (golpe de aríete) quando a água fica, momentaneamente, impedida de retornar ao tubo pela pressão de vapor existente.

UTILIZAÇÃO EM MATÉRIAS DICIPLINARES

Ele permite ilustrar além do peculiar funcionamento periódico de jorrar água quente para cima, conceitos relativos ao calor, tais como: ebulição forçada, pressão dos gases, conversão de calor em trabalho, conversão de energia etc.

OBRIGADO!

EQUIPE

JOSÉ LINHARES

RÉGIS CHARLES