Um professor perguntou à turma se haveria possibilidade de existir um balão de borracha (bexiga) à prova de fogo.
Após discutir a ideia com os alunos, o professor realizou junto com eles o seguinte experimento: encheu dois balões iguais, um com ar (1) e o outro com um pouco de água (2). Em seguida, aproximou cada um dos balões da chama de uma vela, conforme a figura.
O balão contendo ar (1) estourou rapidamente, enquanto o balão contendo água (2), não.
Esse experimento permite concluir que
- A) a água possui calor específico menor que o ar, assim o calor absorvido pelo balão se dispersa rapidamente pela água em seu interior e impede o aquecimento do ar dentro da bexiga.
- B) o ar é um excelente condutor de calor, por isso o ar no interior do balão absorve o calor da chama através da borracha, se dilata e ocasiona o rompimento.
- C) a água, tendo capacidade térmica maior que a do ar, melhor absorve o calor da chama o que evita que a temperatura da borracha aumente muito.
- D) o ar aquecido se dilatou, tornando a pressão interna sobre as paredes do balão menor que a pressão atmosférica externa, o que leva ao rompimento do balão.
- E) a água não conduz calor, assim a borracha do balão se aquece, mas a água em seu interior não, mantendo seu volume inicial.
Resposta:
A alternativa correta é letra C) a água, tendo capacidade térmica maior que a do ar, melhor absorve o calor da chama o que evita que a temperatura da borracha aumente muito.
Gabarito: LETRA C.
Ao aproximar o balão 1 da chama, o calor proveniente da combustão aquece a borracha muito rápido, fazendo com que ele não suporte a pressão interior do balão e se rompa, causando o estouro.
Porém, o princípio do balão a prova de fogo é que a água no seu interior absorve a maior parte do calor da chama, impedindo que a temperatura da borracha aumente muito, o que causaria seu rompimento e o consequente estouro. Assim, vamos analisar cada uma das alternativas:
a) a água possui calor específico menor que o ar, assim o calor absorvido pelo balão se dispersa rapidamente pela água em seu interior e impede o aquecimento do ar dentro da bexiga. INCORRETA.
Pelo contrário, a água possui um calor específico MAIOR que o ar. Mais especificamente, o calor específico da água é de aproximadamente 1,0 cal/g°C, enquanto que a do ar é de 0,24 cal/g°C. Alternativa incorreta.
b) o ar é um excelente condutor de calor, por isso o ar no interior do balão absorve o calor da chama através da borracha, se dilata e ocasiona o rompimento. INCORRETA.
O ar é um excelente isolante térmico. Alternativa incorreta.
c) a água, tendo capacidade térmica maior que a do ar, melhor absorve o calor da chama o que evita que a temperatura da borracha aumente muito. CORRETA.
Como mencionamos, o calor da chama é absorvido pela água no interior do balão 2, evitando o estouro do balão. Alternativa correta.
d) o ar aquecido se dilatou, tornando a pressão interna sobre as paredes do balão menor que a pressão atmosférica externa, o que leva ao rompimento do balão. INCORRETA.
Ao aquecer o balão, a pressão interna sobre as paredes do balão se torna MAIOR que a pressão atmosférica externa. Por isso ouvimos um barulho do estouro, pois o ar que estava comprimido é expandido rapidamente. Alternativa incorreta.
e) a água não conduz calor, assim a borracha do balão se aquece, mas a água em seu interior não, mantendo seu volume inicial. INCORRETA.
A água é um ótimo condutor de calor. Alternativa incorreta.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (c).
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