Aumento de temperatura em um botijão com metano líquido
19 de novembro, 2015 às 7:21 | Postado em Gás e vapor, Teoria Cinética dos Gases, Termologia, termodinâmica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/O que acontece se eu encher um bujão de gás com metano líquido e gradativamente aumentar a temperatura até ficar ambiente? O bujão explode?
Um botijão de gás de cozinha opera com pressões abaixo de 15 atm. Vide A pressão é diferente em um botijão de gás de 13 kg e 45 kg?
Por questões de segurança o botijão é dimensionado para resistir a pressões maiores do que 15 atm e talvez resista até 40 atm.
Para se ter metano líquido na pressão ambiente de 1 atm a temperatura do líquido deve ser cerca de -160 graus C. Se encheres com metano líquido um botijão de gás de cozinha haverá efeitos no metal que possivelmente o danifica, modificando a pressão máxima que o botijão resiste. Desconsiderarei tais efeitos, imaginando que o botijão continue com capacidade de resistir sem romper até 40 atm.
O metano então absorverá energia do ambiente e a sua temperatura aumentará. A pressão de vapor saturado já seria 46 atm quando a temperatura atingir -83 graus C, ultrapassando assim a pressão máxima que o botijão aguenta. Portanto ele explode bem antes de atingir a temperatura ambiente. Vide Armazenando metano em botijões de gás de cozinha.
Nos laboratórios de física experimental do IF-UFRGS utiliza-se nitrogênio líquido. O armazenamento é realizado em botijões ABERTOS para o ambiente e lá dentro encontra-se o líquido a -196 graus C e 1 atm. O botijão deve ser aberto para que a pressão não aumente. O nitrogênio está ebulindo dentro do recipiente e lentamente o vapor de nitrogênio escapa para o ambiente, sem aumentar a pressão. Vide Por que o nitrogênio resfriado e líquido, estocado naqueles recipientes próprios, não se aquece?
Um aluno do IF-UFRGS, professor de ensino médio, apanhou nitrogênio líquido em uma garrafa térmica para fazer algumas demonstrações para seus alunos. Ele levou a garrafa hermeticamente fechada e algum tempo depois ela explodiu.
A propósito do tema vale ver o vídeo Experiencia cientifica com nitrogênio liquido e 1500 bolinhas de ping-pong
Comentário adicional relativo ao vídeo indicado: O barril surpreendentemente parece saltar junto com as bolinhas. Caso o barril estivesse livre, ele certamente recuaria. Qual a razão deste efeito inusitado?
O barril é empurrado para baixo, deformando o assoalho e/ou o próprio barril (um modelo para tal é de uma mola comprimida), armazenado energia potencial elástica no piso e no próprio barril. Cessada a ação para baixo dos gases que se expandiram empurrando-o para baixo contra o piso, vem a etapa em que há transformação desta energia elástica em cinética do barril. Há nítidas evidências de deformações e perturbações no assoalho (vide em torno de 1min26 s) pois bolinhas que estão SOBRE o ASSOALHO saltam também.
Um efeito semelhante é discutido em Como é possível uma pessoa ser lançada para cima em relação ao avião que despenca durante a perda de sustentação?
Adicionado em 17/07/2019: Aqui outra explicação para o salto do barril. – O poder inesperado do atrito
“Docendo discimus.” (Sêneca)
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Meu Caro Professor tudo blza, vou melhorar esse assunto, principalmente nos dias de hoje que se preocupa com o meio ambiente, venho aqui admirar sua s respostas, porém fica aquele gostinho que porque não foi perguntado assim ou assado. Relativo ao metano liquido fiz o que é feito em laboratórios específicos fiz no quintal, pronto, liquidifiquei o metano, mais para isto adquirir o nitrogénio liquido justamente em uma garrafa térmica, que fiz apenas um pequeno furo na tampa e ele não explodiu, é sabido que se esse gás liquido ficar enclausurado ele explode ai digo é falta de conhecimento, tdo bem, agora vamos para o metano, Nunca vi alguém usar um botijão GLP no sol a pino, assim digo para o metano o recipiente deve ter um revestimento interno capaz de proteger a corrosão do produto na superficie metálica já que isso acontece e assim concluo, que tenho um projeto social produzindo gás de baixo custo através de um sistema utraviavel para o bem comum e para o mundo relativo ao MEIO AMBINTE. abraço forte e meu nome é Maadias, Moro em Pojuca – Ba.
Caro Professor boa noite, até hoje não recebi uma resposta do meu comentário, mais tenho uma nova para o Sr. e todos os curiosos deste grupo. Conseguir liquidificar o Metano que fabrico, acondicionei ele em um vasilhame de água mineral com gás, pois ele é mais resistente. Acredite a pressão interna que ficou foi alta, e aproveitei e fiz um teste colocando esse vasilhame no sol a pino por um período de umas 4 a 5 hrs. nada aconteceu. Graças a Deus.
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Liquefazer um pouco de metano com auxílio de nitrogênio líquido é possível mas é um processo caro.
Se conseguiste liquefazer metano sem baixar sua temperatura mereces receber o Prêmio Nobel de Química e Física em conjunto.