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O que é fogo?

QUÍMICA

Tema: combustão

 

Lucas da Conceição, Licenciatura Integrada em Química e em Física

Coautoria: Fabricio Bracht

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A faísca do conhecimento

Imagens: Pixabay

Imagine um homem pré-histórico, aquele que morava em cavernas. Quais eram seus hábitos e como era seu estilo de vida? Sem sombra de dúvidas eram bem diferentes dos nossos. Sua vida se limitava a sobrevivência, ou seja, a se alimentar e também a se proteger, para não servir de alimento para outro animal.

Imagine esse homem pré-histórico num dia tempestuoso e frio, ele e seu grupo alojados em uma caverna gelada. E, de repente, um clarão seguido por um forte estrondo os assusta. O homem, então, sai da caverna para averiguar e avista um tronco de árvore partido, brilhando. Curioso, ele se aproxima do tronco e vê que o brilho possui uma forma indefinida, como se estivesse "dançando". Ao aproximar as mãos para tocar o "objeto" brilhante, ele as sente se aquecerem. Ao tentar tocar o estranho "objeto" ele sente uma leve dor e interrompe o movimento.

O homem toma nas mãos um pequeno galho e o coloca sobre o objeto, que logo envolve a ponta do galho. O que seria aquilo? Ele leva o galho brilhante até sua caverna e desperta o interesse em todo o grupo. O objeto torna o ambiente um pouco mais aquecido e confortável. Após um tempo, eles adormecem.  No dia seguinte, ao acordar, eles percebem que o objeto brilhante e o galho desapareceram e que em seus lugares restou apenas uma areia escura.

Hoje sabemos que aquele objeto luminoso e quente era o fogo gerado por um raio atingindo uma árvore. Esse foi, provavelmente, um dos primeiros contatos que o homem teve com o fogo.

 

É fogo que arde sem se ver...

Imagens: Pixabay

O que é o fogo?

Trata-se da energia térmica (calor) liberada numa reação química de combustão. A combustão se inicia quando um material ou substância combustível, como a madeira ou a gasolina, é exposto a uma fonte de calor na presença de um comburente, como o oxigênio atmosférico. A reação de combustão, portanto, não ocorre sem que haja tanto combustível quanto comburente.

Uma vez ativada, a reação continua liberando energia térmica, o que mantém a chama acesa até que o combustível, ou o comburente, seja todo consumido. A reação de combustão que tem como comburente o oxigênio libera como produtos gás carbônico e água, mas existem outros comburentes que resultam em diferentes produtos além dessas duas substâncias.

Sendo o combustível e o comburente absolutamente necessários para que haja combustão, é possível apagar um incêndio através da eliminação do combustível, do comburente ou do calor das chamas. É por essa razão que usamos água para apagar as chamas, já que ela possui uma alta capacidade de "roubar" o calor do fogo. Já ao abafar uma chama, impedimos que o oxigênio do ar mantenha contato com o combustível, o que impossibilita a reação de continuar ocorrendo.

 

Tá esquentando

Imagem: Pixabay

Impedir o contato do comburente com o material combustível sob calor é também  o princípio utilizado pelos extintores de incêndio. Um dos tipos mais comuns de extintores é o de gás carbônico, um gás não-comburente que ao ser propelido sobre uma chama inibe o contato desta com o oxigênio ao seu redor. Outro tipo bastante utilizado é o extintor de água pressurizada.

O fogo é uma reação entre gases ou entre gases e sólidos. Suas chamas emitem luz visível, infravermelha e, algumas vezes, ultravioleta. Essa coloração está associada à sua intensidade, quanto mais azulada a chama, mais intensa (quente) ela é e quanto mais avermelhada, menos intensa. Na combustão completa de um gás, ou seja, quando todo o combustível é consumido durante a reação, é gerada uma chama azulada, como a do fogão.

No processo de combustão entre sólidos e gases, ou na combustão incompleta, ocorre a formação de fuligem, pois nesse processo a proporção de material sólido em relação a de material gasoso é muito maior. A fuligem é uma variedade pura de carvão, composta apenas com o carbono que não reagiu com comburente.

Imagem de Pixabay, modificado por CEPID CCES-eScience

Você sabia que em uma fogueira o comburente é mantido em contato com as chamas e o combustível por ação da gravidade? Ao queimarem, as chamas liberam fuligem e gás carbônico que sobem, devido a sua temperatura ser maior do que a do ar ao redor. É aí que entra a gravidade. Com os produtos da combustão sendo levados para cima, o seu acúmulo sobre o combustível é evitado e libera-se espaço para o oxigênio, contido no ar mais frio que ocupa o lugar do ar mais quente, manter a reação acontecendo.

Assim, é impossível manter uma chama acesa por bastante tempo num local com "gravidade zero", como, por exemplo, uma estação espacial. O fogo na gravidade zero teria um formato esférico e consumiria todo o oxigênio ao seu redor numa região limitada. A figura ao lado ilustra essa situação, na qual o círculo vermelho delimita o oxigênio que será consumido.

 

O combustível da sociedade

Imagem: Pixabay

O fogo, tão importante para a humanidade como explicamos no começo deste texto, é ainda usado em larga escala na sociedade contemporânea. Combustíveis inflamáveis, quando incendiados, liberam grande quantidade de energia que pode ser aproveitada.

Enquanto o combustível principal da pré-história foi a madeira, que ainda é viável atualmente, o combustível fóssil (como petróleo, gás natural e carvão), que é usado em usinas termelétricas, é responsável por 80% da produção de energia elétrica no planeta.

Essas usinas, assim como as locomotivas, utilizam a energia excedida da combustão de combustíveis fósseis para aquecer grandes reservatórios de água. Dessa forma é produzido vapor que, sob alta pressão, é capaz de girar grandes pás acopladas em turbinas e, assim, produzir energia elétrica ou, no caso das locomotivas, fazer as rodas girarem.

Os motores dos carros também usam este mesmo princípio. Veja esta animação e as imagens ao lado para visualizar esse processo. A gasolina é injetada dentro do pistão juntamente com o ar, contendo oxigênio (figura 1). Este pistão comprime a combinação de combustível e comburente e aplica nela uma pequena quantidade de energia contida numa faísca (figura 2). A reação de combustão, nesse caso, libera sua energia de uma vez só em forma de explosão fazendo o pistão expandir (figura 3) e as rodas girarem reiniciando o seu ciclo.

Imagens de animação por UtzOnBike (3D-model & animation: Autodesk Inventor) / Licença CC-BY-SA-3.0

O uso do fogo deve ser consciente e controlado, pois, devido à sua alta temperatura, é capaz de consumir matéria orgânica trazendo sérios riscos à vida. Os incêndios florestais são, em grande maioria, prejudiciais ao meio ambiente, visto que destroem a maior parte da vegetação local, expulsando animais de seu habitat natural. A morte de plantas causa a destruição das raízes, o que facilita o acúmulo de água no solo e causa erosões e deslizamentos de terra. O incêndio florestal também polui o solo afetado, uma vez que libera seu nitrogênio e deposita fuligens que o empobrecem, além de também poluir os rios e lagos.

Imagens: Pixabay

 

Referências

Combustíveis. Sua Pesquisa. Disponível em: <https://www.suapesquisa.com/pesquisa/combustiveis.htm>. Acesso em: 3 jun. 2018.

Combustível. Wikipédia. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Combustível>. Acesso em : 3 jun. 2018.

Energia Térmica. QueConceito. Disponível em: <http://queconceito.com.br/energia-termica>. Acesso em: 3 jun. 2018.

Entenda como funciona o motor do carro. Manual do Mundo. Disponível em: <http://www.manualdomundo.com.br/2015/08/como-funciona-um-motor-de-carro/>. Acesso em:  3 jun. 2018.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Funcionamento do Motor de Combustão. Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcionamento-motor-combustao.htm>. Acesso em: 3 jun. 2018.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. O que é combustão? Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-combustao.htm>. Acesso em: 3 jun. 2018.

Fogo. Wikipédia. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Fogo>. Acesso em: 3 jun. 2018.

GOUVEIA, Rosimar. Energia térmica. Toda Matéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/energia-termica/>. Acesso em: 3 jun. 2018.

JOKURA, Tiago. Por que o fogo queima? Mundo Estranho. Disponível em: <https://mundoestranho.abril.com.br/ciencia/por-que-o-fogo-queima/>. Acesso em: 3 jun. 2018.

LIRA, Júlio César Lima. Combustão. InfoEscola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/reacoes-quimicas/combustao/>. Acesso em: 3 jun. 2018.

MAGALHÃES, Lana. Combustão. Toda Matéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/combustao/>. Acesso em: 3 jun. 2018.

MUSITANO, Manuela. O homem e o fogo. invivo. Disponível em: <http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=1014&sid=9>. Acesso em:  3 jun. 2018.

RODRIGUES, Anna Carolina. Como é o fogo em gravidade zero? Mundo Estranho. Disponível em: <https://mundoestranho.abril.com.br/ciencia/como-e-o-fogo-em-gravidade-zero/>. Acesso em: 3 jun. 2018.

SILVA, André Luis Silva da. Extintores de incêndio. InfoEscola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/quimica/extintores-de-incendio/>. Acesso em: 3 jun. 2018.

 

TESTE SEUS CONHECIMENTOS

1.   Como a reação de combustão mantém seu ciclo ativo?

 

  1. Enquanto houver combustível e comburente, após dada uma energia mínima inicial, as chamas vão liberar energia suficiente para que o ciclo se mantenha.
  2. Enquanto houver combustível, após dada uma energia mínima inicial, as chamas vão liberar energia suficiente para que o ciclo se mantenha.
  3. Enquanto houver gravidade, para que o formato das chamas seja esférico, o ciclo se manterá.
  4. Não há ciclo que mantém a combustão.

 

2.   Como o fogo é usado para movimentar as locomotivas?

 

  1. O fogo gera calor no motor dos trens, o que faz as rodas girarem e a locomotiva se mover.
  2. O fogo gerado nas fornalhas é usado para esquentar um caldeirão d'água. O vapor liberado nesse processo é submetido a alta pressão, e faz as rodas dos trens girarem e a locomotiva se mover.
  3. O fogo gerado nas fornalhas é usado para aquecer as rodas dos trens, permitindo que estas se desloquem sobre os trilhos.
  4. O fogo não é usado em locomotivas.

 

Respostas:1-a, 2-b.


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