Uma panela de pressão pode explodir se não for usada corretamente. Um dos principais motivos para ocorrer a explosão é o bloqueio da saida de vapor pela válvula localizada na tampa da panela. Explique com suas palavras, guiados pelos conhecimentos da termodinâmica, o porque ocorre a explosão.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que uma panela de pressão pode explodir se a saída de vapor (a válvula) ficar bloqueada. A ideia é usar conceitos básicos de termodinâmica para entender por que, se o vapor não sai, a panela acaba estourando. O conteúdo principal aqui é “gás perfeito e mudança de fase (água→vapor) em recipiente de volume quase fixo”. A gente vai precisar do conceito de lei dos gases ideais e de como a quantidade de vapor e a temperatura influenciam a pressão interna.
Passo 2
Primeiro, lembra que dentro da panela tem água e um espaço com vapor de água. Quando a gente liga o fogão, a água recebe calor e começa a ferver. No momento da fervura, parte da água vira vapor, aumentando a quantidade de “moléculas de gás” lá dentro.
Passo 3
Para um gás ideal, aplicamos a famosa equação
onde
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Passo 4
Como
é praticamente constante e
também, a pressão
vai crescer se a gente aumentar
(mais vapor) ou
(mais quente). Na panela, a gente está fazendo as duas coisas: aumentando a temperatura e gerando mais vapor.
Passo 5
Normalmente, quando a pressão chega num certo valor, a válvula de segurança abre e deixa o vapor escapar, mantendo
estável. Se essa válvula estiver bloqueada, o vapor não tem para onde ir. Então
continua subindo (vai virando mais água em vapor) e, se o calor continuar,
também cresce. Resultado: a pressão sobe sem controle.
Passo 6
Materiais de panela de pressão aguentam até uma certa pressão máxima. Passou dessa pressão, o recipiente não aguenta mais as forças internas e se rompe de forma brusca — isto é, explode.
Resposta
A panela explode porque, sem o escape de vapor, o calor continua transformando água em vapor e aumentando a temperatura, e num volume praticamente fixo isso provoca um aumento contínuo da pressão (pela lei dos gases ideais
). Quando essa pressão ultrapassa o limite que o material da panela suporta, ela se rompe de forma violenta.