Como Fervem Os líquidos - A Panela De Pressão

Como fervem os líquidos – A panela de pressão

COMO FERVEM OS LÌQUIDOS

OBJETIVO

O objetivo deste experimento é medir a pressão de vapor no interior de uma panela de pressão, após a água ultrapassar seu ponto de ebulição e a temperatura se estabilizar.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

A água ferve normalmente a 100º C, ao nível do mar e em um recipiente aberto. Qualquer que seja o tempo que a água demore a ferver nessas condições, a temperatura continuará a mesma. Se mantida alta a chama de gás, depois que a água já estiver fervendo, apenas desperdiça-se o gás. O que estiver dentro da água levará o mesmo tempo para cozinhar. O excesso de calor produzirá apenas a evaporação mais rápida da água. É possível, entretanto, deixar a água mais quente que 100º C, aumentando a pressão do meio. É o que fazem as panelas de pressão.

Como são recipientes fechados, conservam o calor e a pressão aumenta. Nessas panelas, em vez de ferver a 100º C, a água (e o vapor) atinge temperaturas mais altas, cerca de 120º C.

Como o vapor exerce uma pressão considerável, as panelas possuem válvulas de segurança que funcionam quando a pressão atingir um ponto perigoso.

Na figura abaixo é possível analisar um esquema de uma panela de pressão: ela tem uma tampa vedada com uma argola de borracha; no centro da tampa há uma válvula, que é mantida fechada por um pino relativamente pesado, mas que pode movimentar-se para cima, permitindo a abertura da válvula; há também uma válvula de segurança, que só abre em situações extremas, quando a válvula central estiver entupida e houver perigo de explosão.

Figura 1. Esquema de uma panela de pressão.

O aumento da pressão faz com que a água no interior da panela entre em ebulição, a uma temperatura acima de 100º C. A pressão do vapor d'água, porém, aumenta até certo limite. Superado esse limite, ela se torna suficientemente elevada para que o vapor levante o pino da válvula central e comece a sair da panela. A partir desse momento, a pressão do vapor se estabiliza porque é controlada pelo escapamento do vapor através da válvula. Em consequência, a temperatura no interior da panela também não aumenta mais.

MATERIAL UTILIZADO

- Panela de pressão com tampa modificada para encaixe do manômetro e termômetro;

- Bico de Bunsen;

- Termômetro (a álcool, pois o de mercúrio se quebrar emite vapores tóxicos);

- Cronômetro.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Colocar água até a metade da panela a 60°C;

2. Aquecer lentamente com o bico de Bunsen e anotar em uma tabela a temperatura e a pressão a cada 3 minutos, até que o vapor saia de uma maneira contínua;

3. Desligar o fogo, deixar esfriar um pouco a panela e pesar a válvula;

4. Repetir as operações 1 e 2 colocando a válvula ( previamente pesada) na panela;

5. Anotar as temperaturas de ebulição e as pressões correspondentes para o aquecimento com a panela comum (sem a válvula) e a de pressão.

RESULTADOS

Massa da válvula: 52,58 g

Diâmetro do furo da panela: 2,80 mm

A etapa 2 do procedimento foi realizada e os resultados do aquecimento sem a válvula encontram-se na tabela abaixo. A temperatura de ebulição foi de 100 ºC.

Tabela 1: Resultados do aquecimento sem a válvula

Tempo (minuto) Temperatura ( °C )

0 60

3 71

6 80

9 88

12 97

15 100

18 100

21 100

Após foi realizado o mesmo processo, porém foi colocada a válvula na panela de pressão, os resultados encontram-se na tabela abaixo. Depois de colocada a válvula, é analisada também a variação de pressão dentro da panela. A temperatura de ebulição foi de 116 ºC.

Tabela 2: Resultados do aquecimento com a válvula

Tempo (minuto) Temperatura (°C) Pressão (Kg. F / cm²) Pressão (atm)

0 60 0 0

3 71 0 0

6 81 0 0

9 92 0 0

12 100 0 0

15 103 0,20 0,19

18 110 0,60 0,58

21 115 0,80 0,77