\mathbf{3}^{\text {a }} Questão) Avalie as situações a seguir e descreva como a transferência de massa pode explicar /auxiliar o ocorrido.
O cheiro da maconha:
Recentemente uma grande remessa de maconha foi apreendida no aeroporto do Rio de Janeiro. A polícia afirma que o cachorro deles cheirou e descobriu a maconha. Os donos da mercadoria reivindicaram que a mesma estava muito bem empacotada em plástico para ser detectada. E afirmaram que, além disso, a polícia havia realizado uma busca ilegal sem autorização de procura. Como você poderia afirmar quem estava certo?

Passo 1

O enunciado pergunta quem está certo: a polícia (o cão detectou maconha dentro de pacotes que estavam “muito bem empacotados em plástico”) ou os donos (a embalagem impediria a detecção). Informações dadas explicitamente ou implícitas:
  • Havia uma remessa de maconha dentro de embalagem em plástico.
  • Um cão farejador detectou e indicou a presença.
  • Os donos alegam que o empacotamento em plástico impedia a detecção.
    O que é pedido: explicar, com base em transferência de massa (física/engenharia de transporte de soluto/odor), se é plausível que o cão detectasse a droga apesar do plástico, e que evidências / testes poderiam esclarecer quem tem razão.

Passo 2

O que é “cheiro” em termos físicos (ideia fundamental e didática)
  • Cheiro = presença de moléculas voláteis (compostos orgânicos voláteis, VOCs) que escapam da substância e chegam ao nariz do animal.
  • Essas moléculas têm pressões de vapor e volatilizam do material (maconha) para o espaço interno do pacote (headspace).
  • Mesmo sem contato direto, algumas moléculas podem atravessar ou contornar a embalagem por difusão ou por pequenas falhas, gerando concentração detectável fora do pacote.
    Explicação simples: pense na maconha como uma fonte que “libera” vapor; o plástico é uma barreira que pode atrasar ou reduzir esse fluxo, mas raramente zera completamente o fluxo, a menos que seja uma barreira metálica/vidro perfeitamente selada.

Passo 3

Introdução às leis relevantes de transferência de massa (fórmulas e significado)
  • Difusão molecular unidimensional (lei de Fick, forma estacionária/primeira aproximação): a taxa de fluxo é proporcional ao gradiente de concentração. Em forma simples,
J = -D\,\frac{dC}{dx},
onde \,J é o fluxo de massa (massa por área por tempo), \,D é o coeficiente de difusão (muitas vezes chamado de difusividade) e \,C(x) é a concentração ao longo da espessura.
  • Para uma membrana/filme de espessura \,l em regime estacionário com concentrações C_{\text{in}} (lado interno) e C_{\text{out}} (lado externo), uma forma útil usa a permeabilidade \,P:
J = \frac{P}{l}\left(C_{\text{in}}-C_{\text{out}}\right).
Aqui \,P combina a difusividade e a solubilidade do odorante no material (uma forma prática: P=D\cdot K, onde K é coeficiente de partição).
  • Tempo de atraso (time lag) para permeação através de um filme homogêneo (ordem de grandeza do tempo requerido para a rampa de permeação atingir regime): para um slab plano,
\tau \approx \frac{l^{2}}{6D},
onde \tau é o tempo de retardo (s), l a espessura (m) e D a difusividade (m^{2}/s).
Expliquei essas fórmulas porque elas dão sentido físico: espessura maior aumenta tempo; difusividade maior reduz tempo; materiais e moléculas diferentes têm D e K diferentes.

Passo 4

Interpretação prática dos parâmetros (intuição)
  • Espessura \,l: embalagens plásticas de “filme” são finas (tipicamente dezenas a centenas de micrômetros, isto é, l\sim 10^{-5} a 10^{-4} m). Embalagens tipo papel-alumínio/folha metálica, vidro ou metal têm permeabilidades muito menores (praticamente barreiras).
  • Difusividade D: para moléculas pequenas em polímeros comuns (polietileno, polipropileno) valores típicos ficam numa gama muito ampla, por exemplo D\sim 10^{-13} a 10^{-9}\\ \text{m}^2/\text{s} dependendo do composto e do polímero. Não é preciso memorizar: o ponto é que D pode ser grande o suficiente para permitir permeação em minutos a horas se o filme for fino.
  • Permeabilidade P e partição K: um odorante muito pouco solúvel no plástico (baixo K) reduzirá o fluxo, mas muitos VOCs orgânicos têm afinidade razoável com polímeros, aumentando a permeação.
  • Detectabilidade: cães têm limiares de detecção muito baixos (bem abaixo do limiar humano). É comum dizer que cães conseguem detectar concentrações de VOCs em faixa de partes por bilhão ( \text{ppb}) e muitas vezes partes por trilhão ( \text{ppt}) para moléculas altamente detectáveis. Humanos tipicamente sentem em \text{ppm} ou mais.

Passo 5

Estimativa numérica simples para entender tempos (exemplo didático, sem precisar calculadora complexa)
  • Escolha típica para embalagem plástica: l=5\times10^{-5}\\ \text{m} (50 \mum).
  • Escolha conservadora para difusividade: D=10^{-11}\\ \text{m}^2/\text{s} (um valor plausível para VOCs pequenos em filmes finos).
  • Calcule o tempo de retardo aproximado usando \tau\approx l^{2}/(6D):
\tau \approx \frac{(5\times10^{-5})^{2}}{6\times 10^{-11}} = \frac{2{,}5\times10^{-9}}{6\times10^{-11}} \approx 41{,}7\\ \text{s}.
Interpretação: com esses números, a ordem de grandeza do tempo é de segundos a minutos para que compostos comecem a permear de forma mensurável através do filme. Se D for menor, por exemplo D=10^{-13}\\ \text{m}^2/\text{s}, então
\tau \approx \frac{2{,}5\times10^{-9}}{6\times10^{-13}}\approx 4{,}17\times10^{3}\\ \text{s}\approx 1{,}2\\ \text{h}.
Ou seja: dependendo de D e da espessura, a passagem de odor pode ocorrer em segundos, minutos ou horas — muitas vezes dentro do tempo típico entre embalagem e inspeção no aeroporto.

Passo 6

Outros mecanismos além da difusão através do corpo do plástico
  • Microfalhas e selagem imperfeita: costuras, dobras, pontos de solda térmica mal feitos, microperfis, buracos microscópicos permitem advecção (troca por movimento de ar) ou trajetórias preferenciais para vapor — esses caminhos geralmente têm fluxos muito maiores que a difusão através de um filme inteiro.
  • Permeação por diversos materiais: embalagens multicamadas com folha metálica ou barreira de EVOH são muito mais eficazes; simples filme plástico (sacaria plástica) é muitas vezes permeável.
  • Variações térmicas e pressões: aumento de temperatura no interior do transporte aumenta pressão de vapor e força de permeação; mudanças de pressão durante voo e manuseio podem forçar ar a sair por pequenas folgas.
    Portanto: mesmo que o plástico pareça “muito bem empacotado”, há vários mecanismos que permitem odor escapar.

Passo 7

Capacidade olfativa do cão versus concentração externa
  • Cães têm olfato extremamente sensível; portanto, mesmo uma concentração externa muito baixa pode ser suficiente para alerta.
  • Um raciocínio qualitativo: se dentro do pacote houver concentrações relativamente altas no headspace, mesmo que apenas uma fração minúscula escape (por difusão lenta ou por microvazamentos), isso pode gerar concentrações externas na faixa detectável pelo cão.
    Conclusão parcial: a existência do plástico não garante proteção absoluta; é perfeitamente plausível que o cão detecte a maconha.

Passo 8

Que provas / testes científicos poderiam comprovar (como você, na prova, responderia objetivamente)
  • Análise de headspace por cromatografia (por exemplo, amostrar o ar ao redor do pacote e fazer GC-MS): se forem detectados os marcadores químicos da maconha no ar externo ao pacote, isso demonstra que houve fuga de odor.
  • Teste de permeação em laboratório: colocar uma amostra idêntica do mesmo filme sobre uma câmara com fonte conhecida e medir taxa de permeação para comparar com os tempos reais (isso quantifica D e P).
  • Inspeção da embalagem: verificar camadas (há folha metálica/laminado?), continuidade da selagem, presença de furos, etc. Embalagens com camada metálica/foil/vidro mostram praticamente zero permeação; filme plástico simples não.
  • Teste canino controlado: apresentar embalagens idênticas vazias e com material para ver se cão discrimina (padrão operacional usual para validar alerta).
    Esses testes distingiriam se o alerta do cão se deu por odor que permeou o plástico ou por falha na embalagem.

Passo 9

Como argumentar em termos simples para um juiz ou numa prova (resumo que une física e prática)
  • Se a embalagem é apenas filme plástico fino (sacola, mantas plásticas comuns), a física da difusão e da permeação mostra que moléculas voláteis podem atravessar o filme em tempos que variam de segundos a horas dependendo do composto e da espessura. Além disso, microvazamentos aumentam muito a fuga de odor.
  • Se a embalagem for verdadeiramente uma barreira (camada metálica contínua, alumínio/metalizado/vidro e selagem hermética comprovada), então a permissão de odor é improvável por difusão; só restariam falhas mecânicas como cortes/selos quebrados para explicar a detecção.
  • Logo: sem uma prova de que a embalagem era uma barreira tipo metal/vidro e que a selagem estava impecável, é plausível e até provável que o cão detectasse a maconha apesar do “plástico”.

Passo 10

Recomendações práticas para concluir cientificamente quem tem razão (o que mostrar em um laudo)
  • Apresentar amostras do ar ao redor do pacote para GC-MS (headspace) — presença de marcadores químicos corrobora que odor estava saindo.
  • Mostrar caracterização física da embalagem (tipo de material, espessura, camadas) e resultados de teste de permeação ou inspeção da selagem.
  • Registrar histórico de temperatura e manuseio (variações que favorecem liberação de vapor).
    Com esses elementos é possível fundamentar cientificamente se o alerta do cão foi plausível ou não.

Resposta

É plausível que o cão tenha detectado a maconha mesmo estando “empacotada em plástico”: filmes plásticos finos permitem permeação (difusão + partição) em tempos de segundos a horas dependendo do composto e da espessura, e microvazamentos ou selagens imperfeitas aumentam muito a fuga de odor. Somente se for comprovado que a embalagem era uma barreira real (folha metálica/laminado/barreira contínua) e estava perfeitamente selada é que a alegação dos donos teria respaldo técnico. Para decidir definitivamente, pediria análise de headspace (GC–MS) e inspeção/ensaio da própria embalagem.

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