SUPERAQUECIMENTO NO FORNO DE MICROONDAS

## SUPERAQUECIMENTO NO FORNO DE MICROONDAS

Fernando Lang da Silveira [lang@if.ufrgs.br] a

a IF-UFRGS - Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Porto Alegre - RS

## RESUMO

Apresentam-se alguns experimentos com líquidos superaquecidos no forno de microondas.

PALAVRAS CHAVE: superaquecimento; estado metaestável; forno de microondas.

## INTRODUÇÃO

Uma substância encontra-se superaquecida quando estiver no estado líquido a uma temperatura superior à temperatura de ebulição. O superaquecimento é um estado metaestável , isto é, um 'estado que possui precária estabilidade, podendo facilmente ser perturbado' (Isaacs, 1991). Para se obter água superaquecida há que se elevar a sua temperatura, na pressão de 1 atm, acima de 100 C, sem que ocorra a ebulição. O aquecimento da água em um recipiente em contato o com uma chama não permite que ocorra o superaquecimento ; neste processo de aquecer formam-se correntes de convecção, perturbando suficientemente a água para que ela entre em ebulição ao atingir 100 C. Entretanto, quando a água é aquecida em um forno de microondas pode ocorrer o o superaquecimento , isto é, a temperatura da água pode ir acima da temperatura de ebulição sem ferver. O objetivo deste trabalho é relatar alguns experimentos simples com água (e também com leite) superaquecida em um forno de microondas.

## DETECTANDO COM UM TERMÔMETRO TEMPERATURAS SUPERIORES A DO PONTO DE EBULIÇÃO DA ÁGUA

A figura 1 constitui-se de duas fotos realizadas em um forno de microondas, onde água 'da torneira' apresenta-se superaquecida.

Figura 1 -Detectando temperaturas superiores a do ponto de ebulição da água.

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Na figura 1 observa-se que o recipiente contendo água está apoiado sobre um pires invertido. A retirada do prato rotativo durante o aquecimento da água no forno de microondas permitiu que registrássemos temperaturas mais elevadas do que as atingidas quando o aquecimento era realizado sobre o prato. Na figura 1.a vemos o termômetro digital registrar a temperatura de 106 o C (chegamos a medir 107 C, entretanto não conseguimos uma foto deste estado); a introdução cuidadosa da o ponteira do termômetro não perturbou o estado superaquecido.

Algumas vezes a perturbação causada pela introdução da ponteira na água deflagrou a ebulição. Na figura 1.b pode-se observar que bolhas de vapor que se originam na ponteira e o termômetro já registra uma temperatura inferior a da figura 1.a, ou seja de 104 C. o

Figura 2 -Superaquecimento de água destilada no forno de microondas.

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A presença de íons na água impediria o estado superaquecido , segundo a opinião de colegas físicos teóricos. Entretanto como observamos na figura 1, este estado ocorreu com água 'da torneira'. A figura 2 registra uma temperatura um pouco mais elevada que as anteriores; água destilada (água deionizada para baterias) foi usada desta vez. O termômetro indica 108 C o (chegamos a observar 109 C, entretanto não conseguimos uma foto deste estado). Mais uma vez o percebe-se que a introdução da ponteira não perturbou suficientemente o sistema de forma a destruir a metaestabilidade . Os experimentos mostram que o estado superaquecido possui uma estabilidade maior do que aquela veiculada pela citação na Introdução deste trabalho: 'estado que possui precária estabilidade, podendo facilmente ser perturbado' (Isaacs, 1991).

## EXPLOSÃO DA ÁGUA SUPERAQUECIDA

Na figura 3.a vê-se o recipiente com água superaquecida imediatamente após a abertura da porta do forno de microondas. A seguir, na figura 3.b uma colher foi introduzida na água, produzindo uma perturbação que levou o líquido a irromper em intensa ebulição. Devido à transformação súbita de uma parte do líquido em vapor, e conseqüentemente, de um repentino aumento de volume do sistema, a água é lançada para fora do recipiente. Ao se medir a temperatura após a explosão, constata-se que ela já é levemente inferior a 100 C. A transição de líquido para o vapor requereu uma quantidade de energia considerável, ou seja, a água que restou no estado líquido cedeu energia para a água que vaporizou, acarretando uma rápida diminuição da temperatura da massa líquida que sobrou.

Figura 3 -Explosão da água superaquecida quando uma colher é introduzida no líquido.

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Um evento como o registrado na figura 3 pode facilmente acontecer com um usuário do forno de microondas. Se a mão do incauto estiver próxima ao recipiente, será atingida por água fervente. Na fotografia percebem-se gotas grandes de líquido sendo lançadas para fora do forno e, portanto, com alcance suficiente para atingir a mão de alguém, quiçá o rosto!

## SUPERAQUECIMENTO DO LEITE

A figura 4.a mostra um recipiente com leite superaquecido , imediatamente após a abertura do forno. A introdução de uma colher no leite produziu intensa ebulição com formação de muita espuma, conforme mostra a figura 4.b; por duas vezes o experimentador teve que fazer uma limpeza no forno, devido ao violento lançamento do leite para fora do recipiente.

Figura 4 -Leite superaquecido.

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A temperatura de ebulição do leite é um pouco superior a da água. Quando fervemos o leite em cima de uma chama de gás, o termômetro registrou 101 C. O estado o superaquecido do leite é mais facilmente destruído do que o da água. Nunca conseguimos introduzir a ponteira do termômetro no leite sem deflagrar a ebulição. A figura 5 apresenta o leite superaquecido já em ebulição e o termômetro registra 103 C (chegamos a medir 105 C mas não conseguimos registrar a o o medida em uma foto).

Figura 5 -Temperatura do leite superaquecido.

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## CONCLUSÃO

Nas disciplinas de física geral para o ensino superior (e também para o ensino médio) não é comum tratar-se dos estados metaestáveis que podem ocorrer próximos às transições de fase. Notamos inclusive que doutorandos em física diziam não ter conhecimento desse assunto! Entretanto, o superaquecimento de um líquido, assim como a supersaturação de vapor, são previstos teoricamente a partir da equação de van der Waals. O superaquecimento não se concretiza em processos de aquecer alimentos sobre a chama de um fogão. Como demonstramos experimentalmente, ele facilmente acontece no forno de microondas. Urge que os professores de física tomem conhecimento desta possibilidade, utilizando a natural motivação que este 'fato estranho' desperta, para ensinar um pouco mais de termodinâmica e alertar os alunos para os r iscos que os usuários do forno de microondas correm.

## REFERÊNCIAS

Isaacs, A. A concise dictionary of physics. Oxford: Oxford University Press, 1991.