Experiência da vela e do copo explicação

Expansão dos Gases:

Objetivos: Demonstrar o fen�meno da expans�o dos gases. 

Material utilizado: Uma vela, um copo de vidro transparente, um prato fundo, �gua, uma caixa de f�sforos ou isqueiro.

Procedimentos:   Coloque a  vela  acesa no centro do prato e em seguida coloque  a �gua com cuidado para n�o molhar o pavio (figura a). Aproxime o copo da chama da vela (figura b) e depois de uns 3 segundos envolva a vela com o copo (figura c). O que acontece com a vela depois de alguns segundos? Observe a �gua dentro do copo. Depois da vela apagar o que acontece com a a �gua dentro do copo (figura d)?

Porque que a �gua entrou dentro do copo depois que a vela apagou?  Porque esperar os tr�s segundos antes de cobrir o copo? O que isto tem a ver com o experimento? 

Explica��o:  O ar que estava no volume ao redor da vela estava aquecido. Para que a vela permane�a acesa ela precisa consumir o oxig�nio do ar armazenado dentro do copo. Quando o oxig�nio � completamente consumido a vela apaga e conseq�entemente o ar armazenado dentro do copo  esfria.  O que acontece ent�o com a press�o interna deste g�s quando ele esfria? Aumenta ou diminue? Se aumenta ou diminue, respectivamente, o  que pode acontecer com a �gua dentro do copo?  Utilize-se da equa��o dos gases ideais para facilitar sua an�lise, n�o esquecendo que o volume do ar  dentro do copo, inicialmente, � constante. 

 (P= press�o, V = volume e T = temperatura)

  Uma explica��o err�nea comumente encontrada em alguns livros � a de que a �gua entra no copo  porque a chama da vela consome o oxig�nio. O oxig�nio desaparecendo, d� espa�o para �gua entrar. Onde est� o erro conceitual desta explica��o? (lembre-se da lei de conserva��o das massa da qu�mica).

Muitos livros escolares de Ciências já ensinaram que a vela apaga com um copo de vidro. Basta colocar a vela em um prato, despejar um pouco de água para, depois, colocar o copo. Assim, o ar preso fica mais quente e o oxigênio é consumido pelo fogo. Veja como funciona.

Por que a vela apaga quando colocamos um copo em cima dela?

O vídeo a seguir mostra como acontece o experimento:

Para entender o que faz a vela apagar, é preciso saber que para se manter queimando, ela precisa de um combustível (no caso, a cera da vela) e de uma fonte de calor (que é o pavio aceso). Para a fonte de calor permanecer acesa, é preciso um comburente, ou seja, algo que faz com que a chama queime. Na vela, isso é feito pelo oxigênio do ar. Se tampamos a vela, a chama consome todo o oxigênio daquele espaço e em pouco tempo já não consegue mais permanecer queimando. 

O que acontece com a água?

O nível de água dentro do copo sobe porque o ar vai esfriando depois que a chama apaga. Então, com a mudança de temperatura, a pressão do copo diminui. Nesse processo, o volume de água aumenta porque a molécula de oxigênio, que servia para manter o fogo aceso, vai para a água, criando uma pressão que faz com que ela "infle" e, consequentemente, suba.

De acordo com o departamento de física da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), “é como se parte do ar dentro do copo fosse compactado, o que diminui a pressão interna, sugando a água ao redor, através das brechas entre o copo e o pires, como num canudo”.

Assim, a água eleva e a chama se apaga.

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A vela é uma fonte de luz que consiste tipicamente num pavio inserido num combustível sólido, a parafina. E é exatamente esta fonte de luz que vamos utilizar em nosso experimento.

Material

2 velas
Fósforos
1 copo de vidro transparente médio
1 copo de vidro transparente grande
1 cronômetro

Procedimento

Escolha uma superfície plana para realizar o experimento, se preferir, utilize pires como suporte.

Etapa 1: Acenda uma das velas e fixe-a sobre o suporte, em seguida escolha o copo médio e coloque sobre a vela acesa, como no esquema abaixo:

Utilize o cronômetro para marcar o tempo em que a vela permanece em combustão. Quando a vela se apagar, prossiga para a etapa seguinte.

Etapa 2: é basicamente igual a etapa 1, o que vai mudar é o tamanho da área. Acenda a outra vela, fixando-a no suporte, e cubra com o copo grande. Com o auxílio do cronômetro, marque o tempo em que a vela permanece em combustão.

Em qual das etapas a vela permanece por mais tempo acesa e por quê? Para responder esta pergunta, primeiro precisamos saber sobre a composição de nossa fonte de luz.

Para que uma combustão ocorra são necessários três fatores:

1- Calor;
2- Presença de um combustível;
3- Presença de um comburente.

As velas são compostas por parafina, esta substância é um dos produtos do fracionamento do petróleo, dizemos então que a parafina é o COMBUSTÍVEL. Já o pavio exerce a função de ser queimado para produzir fogo, portanto é a fonte de CALOR. E como para haver combustão é preciso um COMBURENTE, o oxigênio presente no ar exerce esse papel.

Mas como ocorre a combustão dentro do copo? Este ambiente não está isolado da atmosfera?

É aí que muita gente se engana! Ao colocar o copo sobre a vela, armazenamos uma porção de O2 entre o copo e o suporte. A vela permanece acesa até acabar o oxigênio existente dentro dele, a partir deste instante a vela se apaga.

Em qual das etapas a vela fica por mais tempo acesa? Na etapa 2, pois o copo é maior e consequentemente abriga mais oxigênio. Quanto maior a área, mais longo será o período de combustão.

Acompanhe a ilustração do processo:

A vela permanece acesa até que o oxigênio acabe dentro do copo.

Por Líria Alves
Graduada em Química
Equipe Brasil Escola

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Como explicar a experiência da vela?

Porque a vela se apaga dentro de um copo?

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Porque a vela apaga sem oxigênio?