Explique com detalhe:
Se adicionar sal à água de um recipiente, onde um ovo se encontra no fundo, misturando bem para garantir a dissolução. O que acontece com a densidade do líquido e porque o ovo sobe no líquido?
Se adicionar sal à água de um recipiente, onde um ovo se encontra no fundo, misturando bem para garantir a dissolução. O que acontece com a densidade do líquido e porque o ovo sobe no líquido?
Passo 1
O enunciado diz que temos um ovo afundado no fundo de um copo com água e, ao adicionar e dissolver sal, o ovo acaba subindo até flutuar. O conteúdo aqui é densidade de soluções e princípio de Arquimedes. Para resolver, vamos precisar entender como a massa e o volume da água mudam com o sal dissolvido, e como isso altera a força de empuxo que age no ovo.
Passo 2
Definimos densidade como razão entre massa e volume:
Ao adicionar uma certa massa de sal
à água de massa
, o novo total de massa fica
O volume da solução não aumenta na mesma proporção da massa (os íons se acomodam entre as moléculas de água), de modo que o volume final
aumenta pouco. Logo, a densidade da solução salina
torna-se maior que a densidade inicial da água pura
.
Passo 3
Pelo princípio de Arquimedes, a força de empuxo
que age sobre o ovo é igual ao peso do volume de líquido deslocado:
onde
é a aceleração da gravidade e
é o volume do ovo imerso na solução.
Passo 4
O ovo tem peso
e densidade
. Enquanto
, temos
e o ovo afunda. Conforme dissolvemos sal,
aumenta até ultrapassar
. No instante em que
a força de empuxo passa a ser maior ou igual ao peso do ovo, fazendo-o subir até flutuar parcialmente.
Resposta
Ao adicionar sal, a massa da solução aumenta mais que o volume, elevando sua densidade
. Pelo princípio de Arquimedes, isso aumenta a força de empuxo sobre o ovo. Quando a densidade da solução ultrapassa a densidade do ovo, a força de empuxo supera o peso do ovo, fazendo-o subir até flutuar.