Correntes de convecção em microgravidade ou gravidade zero

17 de janeiro, 2016 às 10:14 | Postado em Gravitação, Mecânica

Olá professor. Se colocássemos um liquido ou um gás dentro de um recipiente e o aquecermos em uma de suas extremidades, num ambiente onde não houvesse gravidade, g=0. Nós observaríamos correntes de convecção?

As correntes de convecção naturais (não forçadas) acontecem devido ao fato que a parte fluido aquecida tem densidade diferente do restante do fluido. Então, havendo gravidade sobre o fluido, a parcela menos densa, com menor peso específico, sofre empuxo e sobe enquanto a parte mais densa, com maior peso específico, ocupa a região do fluido que subiu. Este é, de maneira simplificada, o processo de formação de correntes de convecção.

Em um ambiente de microgravidade  (ou gravidade quase nula) as correntes de convecção não mais poderão acontecer pois os pesos específicos são nulos, já que dependem da aceleração da gravidade local. Vide também Por que PESO não deve ser tomado como sinônimo de FORÇA GRAVITACIONAL?

As correntes de convecção são extremamente importantes, por exemplo, para a manutenção do processo de combustão de uma vela. A forma alongada da chama (foto da esquerda na imagem abaixo) é decidida também pelas correntes de convecção pois os gases aquecidos sobem rapidamente, e na parte baixa da chama entra o ar frio que supre de oxigênio a região próxima ao pavio onde acontece o processo de queima da cera da vela. Vide Por que quando deitamos uma vela, a chama não deita junto com ela?

Quando não mais há correntes de convecção, em situação de microgravidade, para trocar o gás resultante da queima, pobre em oxigênio, por ar rico em oxigênio, havia dúvidas se uma chama de vela poderia se manter. Diversos experimentos russos e norte-americanos em naves em órbita (e portanto em ambientes de microgravidade) foram realizados, mostrando que a chama pode acontecer graças à difusão do oxigênio, entretanto apresentando características diversas das chamas que usualmente conhecemos. A foto da direita (figura baixo) mostra uma chama em microgravidade, observando-se que a cor e a forma dessa chama é diferente das usuais. Como não existem correntes de convecção, a chama assume uma geometria quase esférica.

Outras postagens relacionadas com o tema da microgravidade: Microgravidade.

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O Prof. Andre K. T. Assis (UNICAMP) me lembrou sobre um texto publicado na Física da Escola – Microgravidade em Sala de Aula – e depois ainda comentou:

Oi Fernando, esqueci de mencionar que assisti ao vivo a várias daquelas demonstrações de microgravidade aqui na Unicamp na década de 1980 quando alguns alunos do Prof. Marcelo Saba vieram apresentá-las em uma feira de ciências. Eles soltavam as caixas (com experiências dentro) do terceiro ou quarto andar do interior do Inst. de Matemática. Dentro tinha uma câmera filmando a experiência. Depois podíamos assistir o que aconteceu durante a queda ao passar o vídeo numa TV. Foi algo bem bonito (chama esférica, bolha que estava subindo em um recipiente de shampoo parando em relação ao recipiente quando tudo estava em queda livre etc.) Abraços. Andre

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