consiste em um garrafão de água mineral vazio e sem tampa, onde é colocada uma pequena quantidade de álcool liquido que se vaporiza após se agitar bastante o garrafão. Em seguida é jogado um palito de fósforos em chamas dentro do garrafão e surge um grande jato de chamas.
O álcool e a gasolina são líquidos inflamáveis usados como combustíveis. Esses dois líquidos possuem algumas características em comum que os tornam ótimos combustível, por isso, são capazes de criar um jato de fogo dentro de um garrafão que parece não ter combustível algum dentro.
Materiais necessários
Um garrafão de água mineral vazio e sem defeitos;
Uma caixa de fósforos;
40 mL de álcool 96ºGL;
Um béquer de 50 mL
Passo 1
PREPARANDO O EXPERIMENTO PARA A DEMONSTRAÇÃO
Passo 1 – Coloque 200 mL de álcool no béquer e deixe-o junto com o garrafão e os fósforos nos bastidores, em local de fácil acesso
Deixe o álcool líquido em recipiente fechado.
Passo 2
REALIZANDO A DEMONSTRAÇÃO
Cuidados:
- Deve-se escoar todo álcool em excesso do interior do garrafão para evitar acidentes.
- Antes de acender o fósforo cuide para que o béquer com o restante do álcool não esteja próximo do garrafão.
- Não fique com os dedos ou qualquer outra parte do corpo na frente do bico do garrafão, pois, o jato de fogo pode causar sérias queimadura
- Faça vários testes para ajustar o experimento antes da apresentação.
- Passo 1 – Depois de apagada a vela com o canhão de ar e realizadas as falas, o senhor químico manda buscar o garrafão.
- Passo 2 – Paris mostra o béquer com álcool. Então ele despeja todo o álcool dentro do garrafão e o agita bastante por cerca de 1 minuto. Em seguida escoa todo o álcool líquido de volta para o béquer.
- Passo 3 – Para finalizar ele acende um palito de fósforos e joga no interior do garrafão.
- Passo 4 – Após a combustão e as explicações, o Sr. químico pega o garrafão e o vira de boca para baixo, deixa a água escorrer e dá mais explicações.
Colocando o álcool no garrafão. Retirando o álcool líquido após a agitação do
garrafão. Jogando o fósforo aceso dentro do garrafão pela lateral.
Observe o vortex de chamas formado. A chama central se propagando para o fundo do garrafão. A chama toca o fundo do garrafão.
O QUE ACONTECE
O que observamos? A formação de um grande jato de fogo de fogo que muda de cor e um grande barulho.
Por que isso acontece?
A pressão de vapor do álcool etílico (etanol) é alta e por isso ele é um líquido muito volátil. Os líquidos voláteis mudam de estado físico – do líquido para o gasoso – com grande facilidade. É isso o que acontece com o álcool etílico quando ele é colocado dentro do garrafão. Em outras palavras, o álcool evapora quando se sacode o garrafão. Apesar de parecer não haver nada dentro do garrafão, ao colocarmos o palito de fósforo aceso, o vapor imediatamente entra em combustão. Isso é possível porque o vapor invisível de álcool se mistura com o ar presente no garrafão, produzindo uma mistura rica em oxigênio. Por isso, se queima rapidamente, criando um jato de fogo. A combustão do etanol pode ser representada pela equação a seguir:
C2H60(l) + 3 O2(g) ? 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor
O jato de fogo é formado porque a pressão dentro da garrafa aumenta muito rapidamente.
Segundo a primeira lei da termodinâmica, que pode ser representada pela equação de van der Waals para um gás ideal:
PV = nRT
Onde, “P” é a pressão do sistema, “V” é o volume do gás, “n” é o número de mols do gás, “T” é a temperatura do
sistema e “R” é a constante universal dos gases perfeitos (R ~ 8,3145 J / K.mol)
Essa lei nos diz que a variação da temperatura e/ou do número de mols de gasesde um sistema são diretamente proporcionais à variação da pressão desse sistemas, se o volume for constante. Nesse experimento o volume é constante pois, a reação de combustão do álcool ocorre dentro do garrafão, que não se deforma. Por outro lado houve variação, tanto do número de mols de gases como da temperatura do sistema.
1) Pela estequiometria da equação de combustão do etanol, apresentada anteriormente, podemos observar que 1 mol de etanol reage com 3 mols de gás oxigênio produzindo 2 mols de gás carbônico e 3 mols de vapor de água, ou seja, 4 mols de reagentes se transformam e 5 mols de produtos. Como 1 mol de qualquer gás ideal em CNTP (condições normais de temperatura e pressão) ocupa o mesmo volume ( 22,4 L), percebemos facilmente que a pressão no interior do garrafão de fato aumentou, uma vez que o número de mols de gases no seu interior aumentou após a combustão. Então, a reação química (um
fenômeno químico) produziu certa variação na pressão interna do garrafão (um fenômeno físico). Lembrando que CNTP refere-se a uma situação ou condição experimental, na qual temperatura e pressão são constantes e iguais a 0 oC e 1 atm (Em
CNTP: T = 0oC, P = 1 atm).
2) Além disso, a combustão é uma reação química altamente exotérmica, ou seja, libera calor. Pois bem, esse calor produzido foi absorvido imediatamente pelos gases. Segundo o modelo cinético dos gases, quanto mais energia eles absorvem mais agitadas ficam as suas moléculas e, consequentemente, os gases se expandem. Uma vez em expansão eles passam a ocupar mais espaço em sistemas abertos ou aumentam a pressão interna em sistemas fechados, como ocorreu no nosso garrafão.
Se você observar bem a chama, perceberá que há variação da cor da chama. Isso ocorre porque a combustão não é completa em alguns instantes.
Numa combustão completa, como a descrita anteriormente na equação de combustão do etanol, a cor da chama é azul e a reação química libera o máximo de energia possível, na forma de calor. Para que isso ocorra é necessário que haja uma mistura perfeita entre o vapor álcool e o ar, em quantidades estequiométricas.
Em outras palavras, é necessário que haja quantidades específicas de oxigênio e vapor álcool, para que toda mistura seja convertida em gás carbônico e água, através da reação de combustão. Caso contrário, a chama será meio avermelhada, pois, a combustão da mistura será incompleta e produzirá, além de água e álcool, fuligem ou cinza (partículas de carvão) e monóxido de carbono, que é um gás bastante tóxico.
Situação semelhante acontece com a chama de um fogão a gás. Assim, se o fogão de sua casa estiver com as peças bem limpinhas e não produzir uma chama azul é bem possível que o bico de gás esteja desregulado, não permitindo que a entrada de ar seja suficiente para misturar com o gás e promover uma combustão completa. Dessa forma, você desperdiça gás, produz menos calor e ainda pode sujar as panelas com fuligem.
Ignição Jato azul – Combustão completa
Jato avermelhado – Combustão incompleta
Assistir ao vídeo
https://youtu.be/Xb1FIPfxLhI
