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Por que nosso café esfria?

FÍSICA

Tema: calor

 

Lucas da Conceição, Licenciatura Integrada em Química e em Física

Coautoria: Gabriel Heerdt

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Café não costuma "faiá"

Imagem: Pixabay

Conhecido mundialmente, o café é uma das bebidas mais populares de todos os tempos. Reza a lenda que, há mais ou menos mil anos, um pastor percebeu que suas cabras ficavam mais "animadas" para caminhar longas distâncias quando comiam pequenas frutas vermelhas. O pastor então conversou com um monge da região, que decidiu experimentar a tal fruta. O monge logo percebeu que a fruta o ajudava a resistir mais ao sono enquanto orava. A partir de então o café passou a ser consumido cru, sendo torrado e servido da forma como conhecemos hoje em dia somente por volta do século XVI.

Com sua popularização, o café, original de terras altas da Etiópia, foi introduzido no mercado Europeu, que recebia grandes importações por todo o continente. Posteriormente, o café começou a ser cultivado e comercializado também nas Américas.

Na década de 20, os Estados Unidos eram os maiores exportadores de alimentos. O Brasil também exportava uma grande quantidade de café para a Europa, que ainda se recuperava dos efeitos da Primeira Grande Guerra.

Entretanto, com o restabelecimento da economia europeia, as exportações diminuíram drasticamente, causando uma quebra na bolsa de valores de Nova Iorque. O Brasil perdeu grande parte de suas exportações, havendo uma grande sobra da produção de café. Inúmeras sacas foram queimadas a fim de se restaurar a estabilidade dos preços.

Imagem: Pixabay

 

O combustível auxiliar

Imagem: Pixabay

A ingestão do café provoca uma série de pequenas alterações no organismo, que fazem com que nos sintamos mais dispostos para realizar tarefas.  No Almanaque Histórias de Ciência e Poesia (2012), de Juan Nepote, há uma breve descrição das reações que a bebida provoca em nosso corpo:

A molécula da cafeína se une a receptores localizados dentro de células em certa parte do cérebro, suprindo a outra molécula chamada adenosina. O cérebro reage liberando adrenalina, os vasos sanguíneos se contraem e os músculos ficam tensos, entra mais oxigênio nos pulmões, dilatando os brônquios, incrementando o nível de dopamina no sangue. O ritmo cardíaco aumenta. Apenas alguns segundos depois, a sensação de excitação já entrou por todo o organismo. Visão, olfato, paladar, tato e audição tomam parte do ato de beber um gole de café. Seria esta a bebida mais científica? (NEPOTE, 2012)

Imagem por Portal e-unicamp / Licença CC BY-NC-SA

 

"O vento venta, a maré mareia..." (Clóvis de Barros Filho)

Imagem por Portal e-unicamp / Licença CC BY-NC-SA

Mas, afinal, o que faz nosso café esfriar? Existem dois motivos por trás disso.

A Lei Zero da Termodinâmica, ciência que estuda os efeitos da mudança de temperatura, pressão e volume, diz que um corpo com muita energia tende a ceder energia para outro corpo próximo a ele, de menor energia, até que ambos atinjam o equilíbrio termodinâmico, ou seja, estejam em temperaturas iguais.

Assim, o primeiro motivo que faz com que o café esfrie é a troca de energia entre este e a atmosfera (ar) que o permeia. Essa troca de energia ocorre de forma espontânea e faz o café esfriar lentamente. Para que a bebida esfrie mais rápido, temos o costume de assoprá-la, o que nos leva ao segundo motivo.

Quando assopramos o café, o ar assoprado está bem mais frio que o líquido que, por esse motivo, tende a ceder energia para o ar. Ao mesmo tempo, ocorre um fenômeno chamado ressurgência. Esse fenômeno, estudado amplamente na oceanografia, consiste no movimento vertical do líquido, causado pelo movimento horizontal do sopro.

Graças a esse movimento, as camadas superiores da bebida, que estão mais frias, descem, enquanto as camadas inferiores, que estão mais quentes, sobem e perdem energia para o ar do sopro. Essas camadas superiores, portanto, esfriam e o ciclo se repete. Assoprar o café é, portanto, uma medida bem eficaz para não queimar a sua língua.

Imagem: Pixabay

 

No calor da emoção

Imagem: Pixabay

Você acordou cedo e bateu aquela vontade de tomar um café quentinho. Ao fazer uma quantidade generosa de café, o que você faz para guardá-lo e mantê-lo ainda quente enquanto você toma sua primeira xícara do dia? Para isso podemos usar uma garrafa térmica e também xícaras feitas de porcelana ou de cerâmica. Mas como esses objetos mantém o café aquecido?

Primeiramente, para aquecermos a água do café podemos usar bules, chaleiras ou leiteiras feitas de metal, material que conduz calor muito bem. O metal facilita na passagem de energia das chamas do fogo para o líquido em seu interior.

Depois de passarmos o café, nós o armazenamos na garrafa térmica, composta por uma ampola e duas camadas de vidro - condutor ruim de calor - separadas por uma fenda à vácuo em seu interior. Como existem poucas moléculas nessa região de vácuo a passagem de calor se torna mais difícil, já que não há nada com que o líquido possa trocar calor. Além disso, para impedir a perda de calor por irradiação, as paredes internas da ampola são espelhadas, o que possibilita que elas reflitam o calor perdido de volta para o líquido.

O princípio da xícara de porcelana não é diferente. Seu material cerâmico é um mau condutor, o que faz com que a baixa condução de calor da xícara atrapalhe a troca de calor do líquido com o meio, e assim permaneça quente.

Imagem: Pexels Imagem: Pixabay

 

Referências

FARIA, Caroline. História do Café. InfoEscola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/curiosidades/historia-do-cafe/>. Acesso em 1 jun. 2018.

História do Café. TodaMatéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/historia-do-cafe/>. Acesso em 1 jun. 2018.

LIRA, Júlio César Lima. Lei Zero da Termodinâmica. InfoEscola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/lei-zero-da-termodinamica/>. Acesso em 1 jun. 2018.

MESQUITA, João Lara. Ressurgência, conheça esse fenômeno. Mar Sem Fim. Disponível em: <https://marsemfim.com.br/ressurgencia-conheca-esse-fenomeno/>. Acesso em 1 jun. 2018.

MORAIS, Sofia. Foram as cabras que descobriram o café. TSF. Disponível em: <https://www.tsf.pt/vida/interior/foram-as-cabras-que-descobriram-o-cafe-4509754.html>. Acesso em 1 jun. 2018.

NEPOTE, Juan. Almanaque: Histórias de ciência e poesia. Campinas: Editora Unicamp, 2012.

TEIXEIRA, Mariana Mendes. Garrafa térmica. Alunos Online. Disponível em: <https://alunosonline.uol.com.br/fisica/garrafa-termica.html>. Acesso em 1 jun. 2018.

Transmissão de Calor (continuação). Só Física. Disponível em: <https://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/transm2.php>. Acesso em 1 jun. 2018.

 

TESTE SEUS CONHECIMENTOS

1.   Qual a finalidade física/ biológica que faz com que as pessoas tomem café pela manhã?

 

  1. As pessoas tomam café para ficarem mais fortes.
  2. As pessoas tomam café para relaxarem antes de dormir.
  3. As pessoas tomam café para terem mais energia.
  4. As pessoas tomam café pelas vitaminas que contém.

 

2.   Como é possível manter um líquido quente por mais tempo?

 

  1. Em decorrência do movimento de ressurgência, não há possibilidade de se manter a temperatura de um líquido.
  2. Utilizando recipientes feitos com materiais que são condutores ruins de calor, a transferência de energia para o meio é reduzida, e a temperatura quente é mantida por mais tempo.
  3. Mantendo o líquido numa garrafa térmica, que é uma boa condutora de energia, de forma que o calor do líquido consegue se espalhar em seu interior e realizar várias trocas entre o seu material e o líquido.
  4. O aquecimento feito no bule, na chaleira ou na leiteira chega a um ponto do qual não é possível mais que o líquido perca energia para o meio.

 

Respostas: 1-c, 2-b.

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