Todo mundo sabe que o ar, quando aquecido, expande-se e fica menos denso do que ele era antes do aquecimento. Esse é o truque usado na maior parte dos balões, em especial os esportivos. É fácil verificar que o ar, quando é aquecido, expande-se, e, quando esfriado, contrai-se: basta colocar uma garrafa de plástico, dessas usadas para embalar refrigerante ou água mineral, cheia de ar na temperatura ambiente no congelador ou ao sol; no primeiro caso, a garrafa murchará; no segundo, como ela não pode se expandir, ficará mais dura e será fácil perceber que, quando aberta, alguma ara sairá de dentro dela.
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Por sinal, para quem não tem medo de fórmulas, o que foi dito acima está resumido na equação de estado dos gases ideais: P•V=n•R•T. Nessa equação, P é a pressão à qual o gás está submetido, V, o volume do gás em questão (por exemplo, o ar dentro do balão), R é a chamada constante dos gases perfeitos e T, a temperatura. (Mas, note: a temperatura deve estar na escala Kelvin, que é igual à temperatura na escala Celsius, essa que usamos no dia-a-dia, mais 273,15.) O número de mols do gás é n. Se você desconfia da fórmula, achando que ela só valeria para gases ideais, não se preocupe: ela certamente não vale para o gás de cozinha na forma líquida, dentro de um botijão; mas nas coisas que encontramos por aí no dia-a-dia e que estão na forma de gás, ela vale muito bem para muitos fins práticos. A fórmula P•V=n•R•T pode ser manipulada da seguinte forma: passe o V para a direita e o T para a esquerda; n/V é proporcional à densidade do gás. Fazendo isso, concluímos que a densidade do ar, quando a pressão não varia, é proporcional ao inverso da temperatura T. Por exemplo, a densidade do ar na temperatura ambiente (de cerca de 27 oC ou 300 K) e próximo ao solo, é cerca de 1,2 kg/m3. Assim, se o ar de um balão é aquecido até 400 K, sua densidade será reduzida por um fator igual a 300/400=3/4, passando a 0,9 kg/m3. Como o empuxo do ar (a força com que um corpo, no caso, o balão, é empurrado para cima pelo fluído no qual está imerso, no caso, o ar) é igual ao peso do ar deslocado pelo balão, e este peso depende do ar mais denso fora dele, ele, o empuxo, será maior do que o peso do balão. Resultado: o balão é empurrado para cima.
Pelas contas do parágrafo anterior, cada metro cúbico do balão aquecido a 400 K é capaz de levantar uma massa de 1,2 kg, por causa do empuxo, menos 0,9 kg, a própria massa do balão, ou seja, 0,3 kg.
Os pilotos de balão, tanto os usados em competições de balonismo como os de turismo, usam um maçarico para aquecer o ar, quando querem ganhar altura, ou abrem uma espécie de alçapão para permitir que o ar quente saia e seja substituído por ar mais frio e mais denso, quando querem descer. Assim, eles conseguem controlar a altitude do balão.
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muito bom ....
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