O “mistério” da abertura rápida da panela de pressão.

9 de julho, 2020 às 15:09 | Postado em Gás e vapor, Termologia, termodinâmica

Olá!

Primeiramente gostaria de parabenizá-los pelo excelente trabalho no esclarecimento dos diversos conceitos e fenômenos físicos que eventualmente nos deparamos e acabam por nos intrigar.

Ha tempos uma situação física me intriga, seguidamente cozinho utilizando uma panela de pressão. Coloco os alimentos dentro dela, coloco água até um pouco mais da metade, a fecho e coloco-a para aquecer. Para a panela e seu conteúdo saírem da temperatura ambiente e alcançarem a temperatura de vapor (ou no caso até sair algum vapor pela válvula) se passa entorno de 15 min em fogo alto. A panela cozinha os alimentos pelo tempo que se precisa. Ao finalizar o processo de cozimento eu sempre desligava o fogo e deixava a panela resfriar, as vezes levantava a válvula giratória para tentar agilizar a diminuição da pressão no interior do sistema, e mesmo assim, a panela levava um tempo considerável expurgando vapor. Até aí tudo bem. Há pouco tempo fiquei sabendo que eu perdi muito tempo da minha vida esperando a pressão da panela baixar normalmente pois era só coloca-la por alguns segundos embaixo da torneira (com pouca água corrente inclusive) que a pressão desaparecia. Nunca mais fiz de outra forma. Inclusive descobri que colocar a panela de pressão embaixo da torneira afim de resfriá-la era recomendação do próprio manual de instruções da panela que adquiri.

Pois bem, a questão que me intriga é: como que pouca quantidade de massa de água em temperatura ambiente consegue baixar consideravelmente a pressão interna da panela a ponto de logo se poder abri-la, se comparado com o processo de resfriamento e abaixamento normal da pressão da panela pelo processo de permitir expurgar o vapor pela válvula? Espero que tenha conseguido me fazer compreender.

Desde já, agradeço a atenção e fico a disposição para esclarecimentos. Cordialmente.

Inicialmente um comentário: A espera para a panela arrefecer o suficiente, permitindo assim a sua abertura, aumenta o tempo de cozimento. E esta pode ser uma forma de economizar energia,  desligando o aquecimento alguns minutos antes do tempo desejado já que a cocção continuará até a abertura da panela.

A abertura de uma panela de pressão somente pode ser realizada quando houver a despressurização, isto é, quando a pressão interna for igual à pressão externa. Antes da abertura resta no espaço livre acima do líquido vapor de água saturado. A pressão de vapor saturado da água é 1atm a 100°C e 2atm a 120°C, sendo esta a temperatura usualmente atingida na panela. Vide  Pressão em uma “panela de pressão”: como calcular?

Supondo que a pressão externa seja igual a 1atm, a despressurização somente é possível se o vapor se encontrar a 100°C. Se o aquecimento da panela é desligado e ela arrefece naturalmente e de forma homogênea, de fato o tempo para que a temperatura interna, que se encontra inicialmente a 120°C, será de muitos minutos até que se possa retirar a tampa. Mesmo que se abra a válvula, deixando escapar um pouco de vapor, a espera será longa pois o vapor é reposto pelo líquido aquecido acima de 100°C.

Entretanto basta que exista uma “parede fria” (isto é, uma região  à temperatura inferior a do líquido aquecido) na panela para que o vapor em contato com ela  ali condense, baixando portanto a pressão do vapor para a pressão de vapor saturado correspondente à temperatura da “parede fria”. Esta  afirmação de que a pressão do vapor em um recipiente fechado onde existe uma parede “fria” e um líquido “quente” é igual à pressão de vapor saturado na temperatura da parede “fria” é conhecida como o Princípio da parede fria de Watt.

Ou seja, se a tampa da panela for resfriada a uma temperatura igual ou inferior a 100°C, a pressão interna na panela se reduzirá para cerca de 1 atm, despressurizando desta forma a panela e permitindo a sua abertura. Então o resfriamento  que se consegue submetendo a panela por “alguns segundos embaixo da torneira (com pouca água corrente inclusive)” não acontece na massa líquida, se dando apenas na tampa da panela. A evidência de que o líquido se encontra em temperatura superior a 100°C está no seu intenso borbulhar quando a tampa é retirada, caracterizando assim a ebulição da água que somente cessa quando resfriar para cerca de 100°C.

O processo de resfriamento de apenas uma parede de um tanque hermético com líquido em meio a um incêndio é um estratégia utilizada por bombeiros para reduzir a pressão interna, impedindo a explosão do tanque.

“Docendo discimus.” (Sêneca)