Por: Digichem

Assistindo a um programa na TV aberta no domingo, me deparei com uma matéria na qual uma profissional do ramo da nutrição dava dicas de como preparar um bom cachorro-quente. Essa senhora recomendava que a salsicha a ser utilizada na preparação do mesmo fosse adicionada à água previamente aquecida a 180ºC.

O problema é que ela estava usando uma panela convencional sem tampa. E aí eu me lembrei que a água entra em ebulição a 100,0ºC à pressão de 1 atmosfera (que é igual a 101,325 kPa ou 1,01325 bar). Como essa panela continha água convencional e estava aberta (ou seja, não era uma panela de pressão), eu me perguntei o quão absurda era essa alegada temperatura de 180ºC necessária para ferver a simpática salsicha (ou vina, como diriam os amigos paranaenses).

Fiz até uma postagem sobre isso no meu perfil pessoal do facebook e obtive incríveis 121 curtidas e uma série de comentários divertidos dos meus amigos químicos e não químicos. Na minha postagem eu disse que essa afirmação da nutricionista doeu direto no meu “diagrama de fases da água”.

Alguns entenderam, outros ficaram literalmente “boiando” sem entender a brincadeira.

 

Quer entender mais? Então clique no link a seguir e continue lendo a postagem:

Aos não-iniciados no assunto, um diagrama de fases é um gráfico construído a partir de dados experimentais, tais como:

  • entalpias de mudança de fase (ou calor latente específico – L);
  • temperaturas ( T) e
  • variação de volume entre uma fase e outra (\Delta v ).

Esses dados experimentais são aplicados à equação de Clausius-Clapeyron (ver abaixo): \frac{\mathrm{d}P}{\mathrm{d}T} = \frac{L}{T\,\Delta v}=\frac{\Delta s}{\Delta v}, Aplicando esses dados à equação acima, obtemos a inclinação da reta ( \mathrm{d}P/\mathrm{d}T) que separa duas fases distintas (Sólida, Líquida ou Vapor) de uma mesma substância pura (que no nosso caso particular é a água) coexistindo em equilíbrio. Em palavras mais “pop”, obtemos um gráfico no plano PT que indica onde coexistem “pacificamente” as fases  Líquido-Vapor, Líquido-Sólido, Sólido-Vapor. Para entender um pouco melhor o porquê de eu estar apelando para uma equação ao invés de explicar diretamente o absurdo que essa senhora falou em rede nacional, observe a figurinha abaixo: mudancas-estados-fisicos Notem que para qualquer substância pura passar de um estado de maior agregação para um de menor agregação, será sempre necessário absorver energia de alguma fonte. Em outras palavras, será necessário aquecer o Sólido para transformá-lo em Líquido ou em Vapor (ou Gás). Também será necessário aquecer o Líquido para transformá-lo em Vapor. Exemplo: para ferver água é necessário colocá-la em uma chaleira e acender uma chama sob ela. ebulicao abaixo 100(1) Para essa mesma substância passar de um estado de menor agregação para um de maior agregação, o contrário ocorre, o sistema deve liberar energia e se resfriar. Exemplo: o vapor de água que sai de uma chaleira pode tornar-se água líquida se aproximarmos um prato de vidro do jato de vapor. Ao encontrar a superfície fria do prato, o vapor cede calor ao prato, sofre resfriamento e muda para o estado líquido. prato com água condensada Em dias com elevada umidade, a água presente no ar se condensa nos vidros das janelas pela mesma razão. condensation Ok, dados esses exemplos, vamos passar a chamar esse calor liberado ou absorvido de entalpia de mudança de fase (ou calor latente específico – L, dependendo das unidades físicas usadas). Outra coisa a ser considerada para entendermos melhor a importância da equação de Clausius-Clapeyron é a variação de volume envolvida na transição de fases (\Delta v ). Todo mundo concorda que a água líquida aumenta o seu volume quando vira vapor? Pois é, temos aí um excelente exemplo de variação de volume associada a uma transição de fase. Esse dado pode ser facilmente determinado em laboratório. Assim, basta medir a \Delta v  e o L a várias temperaturas e teremos condições de obter um gráfico como o abaixo (fonte da imagem, clique para ampliar): Phase_diagram_of_water.svgAGORA VEM A EXPLICAÇÃO PARA O ABSURDO QUE DEU ORIGEM A ESSE POST!!!  senta Analisando o diagrama de fases da água, pode-se constatar que para uma pressão de 1 atmosfera (que é a pressão da atmosfera do nosso planeta ao nível do mar e equivale a 1,01325 bar) a temperatura de ebulição (ou fervura) da água é 100,0ºC (veja o ponto marcado em amarelo no diagrama abaixo). ebulição da água Ou seja, aquela água usada para cozinhar a salsicha da nutricionista da TV nunca chegará a 180ºC com uma panela aberta para a atmosfera. Então, eu me pergunto, seria possível obter uma massa de água a 180ºC? Eu mesmo respondo a pergunta. É possível, sim! Vamos de novo ao diagrama! ebulição da água2 Para atingir 180ºC na fase Líquida (em equilíbrio com a fase Vapor), a pressão no sistema deveria ser 10,020 bar ou 9,897 atm. Ou seja, quase dez vezes a pressão atmosférica. Uma pressão assim é muito alta e não pode ser obtida com uma simples panela sem tampa. Para que a água atinja temperaturas maiores que 100ºC na fase líquida, nós costumamos utilizar um aparelho conhecido pelo simpático nome de Digestor de Papin (ou Marmita de Papin), aparato inventado por Denis Papin em 1679. 300px-Papin's_digester O aparato foi inventado para realizar a digestão de ossos a fim de extrair compostos químicos. Esse digestor é o precursor das autoclaves e das caseiras panelas de pressão. Nesses aparatos, a água é mantida confinada dentro de um vaso enquanto que a uma tampa com forte vedação permite o aumento da pressão interna de vapor d’água. Segundo a lei de Gay-Lussac, a temperatura de um gás (ou vapor) é diretamente proporcional à sua temperatura. \frac{P}{T} = k_{PT} \quad\therefore\quad P \propto T Ou seja, se a panela de pressão permite o aumento da pressão do vapor d’água, então sua temperatura também aumentará (veja o gráfico dessa função P(T) logo abaixo). gay-lussac E se a água no interior da panela atingir temperaturas maiores que 100ºC, significa que o alimento contido na panela cozinhará mais rápido. Como a tendência da pressão da mistura vapor-líquido no interior da panela é aumentar cada vez mais até que o material não resista à pressão e exploda, uma válvula de escape de vapor é instalada no topo da tampa de vedação para permitir que a pressão seja mantida alta mas em níveis aceitáveis. Para se ter uma ideia, uma panela de 4,5 L de volume pode atingir uma pressão máxima de 2 atm. Nessas condições, a temperatura da mistura água-vapor pode chegar a 120ºC. (FONTE) [Para saber mais sobre panelas de pressão, clique aqui.] funcionamento-panela-pressao-1306427755 Vejam, mesmo com uma panela de pressão não é possível fazer o cozimento da salsicha a 180ºC, pois a pressão é no máximo o dobro da pressão ordinária de 1 atm. E como então seria possível fazer a massa de água chegar a 180ºC? Simples, apelar para uma panela de pressão mais parruda. Esse equipamento se chama autoclave, veja uma logo abaixo: autoclaveUm aparelho laboratorial como esse é capaz de aguentar pressões de 10 bar e temperaturas de até 200ºC. Esse modelo, em particular, possui um volume interno de 300 mL, o que permitiria colocar UMA mísera salsicha e água em quantidade suficiente para formar vapor à temperatura “indicada” pela nutricionista para cozinhar a salsicha. Não consegui encontrar o preço do equipamento, mas acredito que seja maior que seja bem mais caro que 1000 dólares. Com os custos de importação para a Terra Brasilis, deve sair algo em torno de uns 5000 (e estou subfaturando preços). Sendo assim, caros leitores, fica provado o absurdo veiculado em rede nacional. Espero que tenham gostado das minhas divagações e, acima de tudo, espero que não tentem cozinhar uma salsicha a 180ºC. Tenho certeza que o cachorro-quente pode até ficar gostoso, já que essa seria a temperatura ideal (sic) segundo a TV, mas o preço não seria muito em conta. 🙂 E quando você se pegar perguntando porque é preciso estudar química na escola, lembre que química é uma das ciências básicas e faz parte da formação geral de um bom cidadão. Saber um pouco de química evita que você pague mico quando for falar algo que envolva essa ciência, como é comum acontecer em áreas não imediatamente correlatas à ela. Até a próxima postagem.

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