Perda de gás no refrigerante

14 de julho, 2013 às 22:21 | Postado em Gás e vapor, Mudanças de estado da matéria

Olá professor Lang, gostaria de fazer uma pergunta bastante recorrente em aula para ensino médio e churrascos com amigos: O que é melhor fazer para que a coca-cola perca o gás mais lentamente?.

Considerando a situação de duas garrafas de coca-cola (2 litros) com metade dela cheia. Na primeira, amassamos a garrafa antes de fechá-la, de tal forma que o nível de líquido no seu interior sobe, e na segunda, fechamos normalmente.

Em qual das duas situações podemos dizer que ocorre mais perda de gás? Na verdade essa foi uma conversa entre professores de Física e tivemos um pequeno debate a respeito. Poderias nos ajudar?

Obrigado Vagner

Inicialmente é relevante notar que o gás presente nos refrigerantes é gás carbônico. O gás carbônico se dissolve em água formando ácido carbônico.

A concentração de gás carbônico dissolvido na água depende da PRESSÃO PARCIAL do gás carbônico na atmosfera em contato com a água. A PRESSÃO PARCIAL é a contribuição que apenas o gás carbônico presente na atmosfera dá para a pressão total daquela atmosfera.

O importante para não perder gás carbônico dissolvido é manter a pressão parcial de gás carbônico elevada na atmosfera em contato com água. Por isso devemos deixar a garrafa fechada.

Quando amassamos um garrafa pet, como ela é razoavelmente elástica, ela tende a recuperar parte do volume (senão todo) da garrafa não amassada. Portanto o amassamento da garrafa determina que internamente à garrafa a pressão, ao não mais ser pressionada pelo agente que a amassou, seja inferior à pressão do ar externo (1 atm). Ora se isso acontecer então estamos baixando um pouco a pressão parcial de gás carbônico dentro da garrafa, determinando que SAIA gás carbônico do líquido até que se atinja uma nova situação de equilíbrio.

Para perder menos gás carbônico dissolvido fecha-se simplesmente a garrafa hermeticamente. Melhor ainda se depois de fechada pudéssemos  aumentar a pressão interna, por exemplo, comprimindo externamente a garrafa (o que é usualmente impraticável de ser feito de maneira simples). A compressão determinaria provisoriamente uma elevação da pressão parcial de gás carbônico naquela atmosfera, determinando que em seguida parte do gás carbônico na atmosfera interna à garrafa se dissolve-se no líquido.

De qualquer forma o importante é lacrar a garrafa e possivelmente os dois procedimentos resultam em pequena diferença na quantidade de gás que sairá do líquido.

Vide também CO2 dos refrigerantes: qual é a pressão?

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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COMENTÁRIOS NO FACEBOOK

Cicero Petracco – Considerando o aspecto não elástico da garrafa (conforme o amassamento que a mesma sofre) é possível que ocorra menor taxa de evaporação, presumo e pergunto, Maestro.

Fernando Lang da Silveira – Se o amassamento da garrafa for plástico (não elástico) a pressão interna não baixa. Se o ambiente interno da garrafa já estava saturado de gás carbônico, não fará diferença a redução de volume acima do líquido. Se não estiver saturado, fará um pequena diferença pois sendo o volume menor, satura com menos gás desprendido.

Cicero Petracco – Efeito mínimo mas que aumenta na medida em que diminui a razão entre o volume de líquido no interior da garrafa e o volume nominal da garrafa.

Cicero Petracco – Gracias, Master.

Fernando Lang da Silveira – Somente aumenta enquanto não saturar de gás carbônico.

Cicero Petracco – Me refiro ao fato de que sendo a razão entre os dois volumes menor, menos gás carbônico terá de evaporar até que seja atingida a pressão/temperatura de saturação.

Fernando Lang da Silveira – Sim, mas é provável que quando se decida lacrar a garrafa, o ambiente interno esteja muito próximo da saturação e, portanto, reduzir o volume de gás acima do líquido não fará diferença.

Vicente Andrade – Basta observar as máquinas que servem refrigerantes nas lanchonetes:ali ocorre a mistura de xarope,água (da torneira) e gás,proveniente de um cilindro de CO2.Ou seja,para manter o gás carbônico no líquido se deve pressionar o gás sobre ele,e não diminuir a pressão.

Fernando Lang da Silveira – As velhas garrafas de água gaseificada tinham um pequeno reservatório de aço com gás carbônico comprimido para, ao comunicar com o interior da garrafa previamente cheia com água de torneira, torná-la gaseificada por lançar gás carbônico para dentro da garrafa na pressão de algumas atm.

Vicente Andrade – Um fato interessante ocorre na água da torneira:às vezes falta água,e quando ela volta,ao ser deixada em um copo,aparece uma coloração esbranquiçada,como se estivesse contaminada por leite. Mas essa logo desaparece.O que ocorre é que a aparente falta dágua nada mais é do que o ar que entra na tubulação e que,ao ser fortemente comprimido,se dissolve e retorna à forma gasosa,quando essa água fica sujeita à pressão atmosférica.

Fernando Lang da Silveira  – Quando um duto passa por uma elevação, devido a descompressão da água e liberação dos gases dissolvidos pode até que o fluxo seja interrompido quando os canos, na parte alta, ficam cheios de gás.

Fernando Lang da Silveira – A razão de a água ficar esbranquiçada (os gases são transparentes!) é um interessante problema de Óptica Física Vicente Andrade!  Por que a água que cai na cachoeira é branca?

Fernando Lang da Silveira – Quando agitamos água no liquificador ela também fica esbranquiçada!

Fernando Lang da Silveira – Lá no prédio H do IF é comum a água turvar, ficar esbranquiçada, quando a retiramos da torneira. Às vezes fica avermelhada mas aí é outra razão!

Vicente Andrade – Exatamente Professor,a aparência esbranquiçada mostra o mesmo fenômeno de por que o merengue e a espuma são brancos.Na descompressão da água ocorre a formação de muitas bolhas gasosas microscópicas do ar,antes comprimido e em solução.

Fernando Lang da Silveira – Certo Vicente Andrade! Estas microbolhas causam espalhamento da luz branca de forma quase independente do comprimento de onda.Da mesma forma que as gotículas de água líquida no ar das nuvens determinam que as nuvens sejam brancas. No artigo seguinte discutimos o espalhamento seletivo (de Rayleigh) e o quase não seletivo. Cores_Lua_Cheia.pdf

Ronaldo Kebach Martins – Voltando ao caso da garrafa de refrigerante, uma saída para o refrigerante não perder tanto gás seria fechar bem a garrafa e aumentar a sua pressão interna utilizando, por exemplo, uma morsa para pressionar a garrafa, certo?

Fernando Lang da Silveira – O aumento da pressão simplesmente aumenta um pouco a quantidade de gás dissolvido. Se a garrafa estiver lacrada, não mais perderá gás.

Fernando Lang da Silveira – Poderias gaseificar mais se injetasses gás carbônico comprimido dentro da garrafa como nas velhas garrafas que descrevi. Parece que tais garrafas são ainda comuns entre os “hermanos”!

Vicente Andrade – Nos antiquários se encontra um tipo de garrafa feita de vidro reforçado,com uma entrada para se adaptar um injetor de CO2.Essas bebidas eram chamadas “frisantes”.

Fernando Lang da Silveira – É destas que falo!

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