Por que ao pegarmos na geladeira uma garrafa e uma lata de refrigerante temos a impressão de que a lata está mais fria do que a garrafa?

Você já percebeu que num mesmo ambiente, se tocarmos num objeto feito de algum metal ele parecerá mais frio do que um objeto de madeira? Por que isso acontece?

Para entendermos o que acontece temos primeiro que saber o que significam alguns conceitos tais como energia térmica, temperatura e calor, para que não haja nenhuma confusão.

As moléculas, átomos ou íons que compõem os materiais estão em constante agitação, que é o seu movimento térmico. A soma das energias de todos os átomos ou moléculas de um copo é a sua energia térmica.

Quanto maior for a agitação dessas partículas, maior será a temperatura do corpo. Assim, a temperatura dos materiais é relacionada com a intensidade dessa agitação e não com o nosso tato, pois ele não é confiável. Por exemplo, ao pegarmos na maçaneta de metal ela parece estar mais fria que a porta de madeira, no entanto, elas estão num mesmo ambiente e por isso as suas temperaturas são as mesmas.

No entanto, quando dois objetos de temperaturas diferentes são postos em contato, ocorre a transferência de energia térmica do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura, até atingirem o equilíbrio térmico. O calor é exatamente isso, não é algo estático, mas pode ser definido como a transferência de energia térmica entre corpos de diferentes temperaturas.

Assim, num dia frio, por exemplo, a nossa mão está com uma temperatura mais elevada que a maçaneta e do que a madeira da porta, por isso, quando as tocamos flui calor de nossa mão para esses objetos. Esse processo é chamado de condução, onde a energia térmica passa de partícula para partícula no meio.

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Acontece que os metais são ótimos condutores de calor, enquanto que a madeira é péssima condutora, sendo inclusive usada como isolante. Isso significa que como os metais são bons condutores térmicos, a taxa de transferência de energia de nosso corpo para o metal ocorrerá mais rapidamente do que a taxa de transferência de energia para a madeira.

Para se entender melhor, é como se os metais “roubassem” o calor da nossa mão mais rapidamente e por isso sentimos aquela sensação de frio (não porque a temperatura do metal está menor, mas porque a temperatura da nossa mão diminuiu devido ao fluxo rápido de sua energia térmica para o metal).  Ao tocar na madeira, entretanto, o calor vai fluir bem devagar e não haverá a sensação de frio.

É por esse mesmo motivo que os seguintes fatores acontecem:

• Quando pisamos num chão de cerâmica achamos que ele está mais frio do que quando pisamos num piso de madeira;
• Quando aquecemos uma panela feita de metal, ela fica quente, enquanto que o seu cabo de madeira não fica;
• Uma colher de madeira não esquenta quando colocada numa panela quente, mas uma de alumínio sim;
• A água num copo de alumínio parece que está mais fria, no entanto, isso é mentira. Na verdade, esses recipientes têm a desvantagem de a bebida “esquentar” mais depressa, ou seja, o copo perde calor para a água. É por isso que o copo fica mais frio, mas a bebida fica mais quente.

O gás contido no refrigerante que consumimos é o gás carbônico (dióxido de carbono – CO2). Geralmente o refrigerante é formado por uma solução aquosa de um tipo de xarope e esse gás. Mas antes de misturar o gás no xarope os fabricantes misturam a água e o gás num parelho chamado carbonizador, gerando o ácido carbônico, que tem forma líquida. Nesse tipo de bebida existe, então, o seguinte equilíbrio químico:

2 H2O(l) + 1 CO2(g) ↔  1 H3O+(aq) + 1 HCO1-(aq)

O princípio de Le Chatelier diz que quando é causada alguma forma de perturbação em um sistema químico, o seu equilíbrio se desloca no sentido de reduzir essas perturbações.

Quando bebemos o refrigerante várias alterações são feitas nesse sistema, deslocando equilíbrio químico de diversas formas.

Por exemplo, no nosso estômago existe o suco gástrico que é formado principalmente pelo ácido clorídrico (HCl). Esse ácido, como todos os outros, é caracterizado pela presença de íons H+ ou H3O+ em meio aquoso. Portanto, a presença do ácido no estômago aumenta a concentração de H3O+ no equilíbrio descrito e, consequentemente, desloca o equilíbrio do refrigerante no sentido da reação inversa, para o lado esquerdo da equação química. Isso significa que haverá mais formação de gás carbônico.

Esse é um dos fatores que causam a chamada eructação (arroto) depois que tomamos bebidas com gás.

Outros fatores que também provocam isso são a diminuição da pressão e o aumento da temperatura. Quando o refrigerante é fabricado, o gás carbônico se solubiliza no líquido por meio de duas condições: pressões elevadíssimas e baixas temperaturas. Nessas condições o gás se torna líquido e é engarrafado. É por isso que o refrigerante já sai gelado das fábricas.

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Mas quando ele chega ao nosso estômago a temperatura está bem maior e a pressão está menor. Veja como isso afeta o equilíbrio:

• Diminuição da pressão:

Quando a pressão de um sistema gasoso diminui, provoca a expansão do volume dos gases e o equilíbrio se desloca para o lado de maior volume (maior número de mol). Veja que no equilíbrio que estamos considerando, o volume gasoso é maior do lado esquerdo (dos reagentes), pois é o único lado que contém 1 mol de gás carbônico.

Desse modo, a diminuição da pressão desloca esse equilíbrio para o sentido da reação inversa, aumentando a quantidade de CO2 no sistema.

• Aumento da temperatura:

Visto que a solubilidade de CO2 em água diminui conforme o aumento da temperatura, quando chega em nosso estômago, cuja temperatura é de cerca de 36 ºC, esse gás é liberado. Assim, como nos casos anteriores, a reação inversa também é favorecida. A sensação de frescor que sentimos ao tomar um refrigerante resulta da expansão do dióxido de carbono, que é um processo endotérmico, isto é, que absorve o calor de nosso organismo.

A diminuição da pressão e o aumento da temperatura não ocorrem apenas em nosso estômago. Podemos observar isso assim que abrimos a garrafa de refrigerante e o gás é liberado, pois diminuímos a pressão. Além disso, você já deve ter observado que quanto mais quente estiver o refrigerante, mais gás sairá dele.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Por que a temperatura do líquido da lata seja mais baixa que a do líquido da garrafa?

Porque quando eu retiro uma lata do refrigerador sinto minha mão gelar?