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Ordem e desordem

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentação
Sob o ponto de vista molecular, este é um dos experimentos mais espetaculares que tivemos oportunidade de realizar e, talvez, o mais atrativo. Uma coluna de tinta será desmontada e a seguir remontada, voltando à sua forma original.

Material
Abaixo ilustramos o material e a montagem necessária. Um cilindro plástico transparente, com cerca de 20 cm de diâmetro e 30 cm de altura, contém um segundo cilindro, de diâmetro com cerca de 17,5 cm. O cilindro interno, fechado em ambas extremidades, é munido de um eixo central solidário. A extremidade inferior desse eixo encaixa-se em um mancal (tipo bucha ou rolamento) e a superior está ligada a uma manivela. Uma tampa, com orifício central, para o sistema todo pode, também, funcionar como mancal superior, evitando com isso movimento do eixo fora da vertical. O espaço entre os dois cilindros deve ser preenchido com glicerina. A glicerina (e o conjunto todo) deve ser resfriada previamente; isso pode ser feito colocando-se o conjunto todo dentro de um balde contendo gelo.

Montagem

A coluna vertical de tinta é introduzida na glicerina resfriada com auxilio de uma longa agulha de uma seringa hipodérmica. Depois de introduzida a coluna de tinta, o cilindro interno deve ser girado . Dê apenas uma volta e observe que a tinta mistura-se com a glicerina. Agora vem o melhor da estória; gire o cilindro de uma volta, em sentido inverso ao anterior, e a coluna de tinta volta à forma prImitiva. A tinta misturada com a glicerina, com o retorno do cilindro, se recompõe assumindo a situação inicial.

Agora você pode repetir o experimento com duas voltas, três voltas, etc. A coluna de tinta se recompõe, quando o mesmo número de voltas, em sentido inverso, é realizado. A viscosidade e as nuances do escoamento lamelar são incríveis.

Outra versão
O que acabamos de descrever é uma versão vulgar do experimento. Vamos a uma outra, que usa um esquema talvez bem mais simples e permite chegar às mesmas conclusões, além de permitir toda a visualização mediante um retroprojetor.

Vamos precisar de: corante alimentar, glicerina e um pequeno pote plástico transparente (cerca de 5 cm de diâmetro) com tampa que se adapte bem.

Coloque a glicerina no pote plástico 'até a boca'. Coloque uma generosa gota de corante alimentar sobre a superfície da glicerina numa região entre o centro e a borda do pote. Coloque a tampa do pote adequadamente e inverta o conjunto todo (vira de ponta-cabeça). Nessa operação não deverá vazar nenhuma glicerina nem aparecer bolhas de ar no sistema. Espere um pouco até que as partes do corante alimentar subam através da glicerina, formando uma linha reta vertical, e então, coloque o sistema sobre o retroprojetor.

Gire o pote sobre o retroprojetor e verificará que diferentes partes da tinta irão rodar em deslocamentos diferentes, transformando aquilo que era visto como uma pequena bolha (na tela) num círculo, à medida que o pote gira (mostrando, aparentemente, a mistura do corante com a glicerina).
Gire agora o pote no sentido oposto, surpreendentemente o corante regressa à sua forma original de pequena bolha --- um exemplo aparente de 'imiscibilidade'.

A 'imiscibilidade' acontece, mesmo se rodar o pote várias vezes, desde que não se deixe passar muito tempo. A rotação inversa faz com que o corante regresse à forma original de bolha porque o escoamento é laminar, e por conseguinte, sempre reversível.

Na realidade, não ocorre nenhuma violação da lei da entropia nesse caso porque a propagação do corante a partir da bolha não representa qualquer aumento de entropia ou desordem. De fato, uma observação lateral do pote revela que a rotação não faz com que a pequena bolha se transforme num círculo, mas sim que transforme uma linha vertical numa hélice; não existe realmente qualquer mistura!

Na apresentação clássica anterior, a linha vertical de tinta é convertida numa concha cilíndrica, mas também nesse caso não houve qualquer mistura. A linha vertical original de tinta tem espessura finita; as moléculas da borda interior da 'linha' rodam em ângulos diferentes das do meio ou da borda exterior, provocando a aparente mistura.



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