Compreender o Princípio do funcionamento e aplicação de um sifão.

Avaliar a causa da transferência do líquido entre os recipientes através do sifão.

Pressão dos fluidos e o Princípio de Stevin.

            A montagem de um sifão é muito simples e o material muito fácil de obter. Apenas uma mangueira de plástico e dois recipientes simples quaisquer para armazenar água.

O procedimento é o seguinte: encher um dos recipientes com água colocando-o sobre uma mesa ou uma cadeira, e o outro vazio pode ficar sobre o piso; encher a mangueira com água para tirar o ar de dentro dela, vedando suas extremidades com uma rolha ou com o próprio dedo. Colocar uma das extremidades da mangueira dentro do recipiente que está cheio de água até o fundo dele e a outra extremidade dentro do recipiente vazio. Após deixar as extremidades da mangueira no fundo de cada recipiente, destampar a mangueira e observar que a água começa a fluir para o recipiente vazio.

Propõe-se que o professor faça tal montagem na própria sala de aula ou no pátio de sua escola, mas se for possível, preferencialmente, no laboratório. Também, de preferência, coordenar o experimento e deixar que os alunos o execute, distribuídos em equipes, tendo no máximo 4 componentes por equipe.É uma ótima oportunidade para os alunos executar um experimento e ao mesmo tempo trabalharem em equipe.

As figuras abaixo, esquematizam a montagem descrita do sifão. Melhor trabalhar com vasilhames transparentes para facilitar a visualização dos níveis de água. O recipiente inicialmente cheio de água deve ficar sobre uma mesa ou numa cadeira, posição mais alta e o vazio pode ficar no piso, Figura 01. No segundo procedimento, Figura 02, os dois recipientes ficam no mesmo plano horizontal.

       Não sendo possível fazer o experimento, nem de forma demonstrativa, o professor poderá projetar numa tela as figuras abaixo e por meio delas explicar como e porque ocorre a transferência de água por meio do sifão.

Nas condições mostradas na Figura 01-A, temos:

Pressão (P₁) dentro da mangueira ponto ao nível da água do recipiente sobre a mesa:

P₁ = P_atm – dgh, em que: P_atm = pressão atmosférica, d = massa especifica da água, g = aceleração da gravidade e h = altura da coluna de água acima do nível do recipiente.

Pressão (P₂) dentro da mangueira ao nível da água (recipiente no pi so):

P₂ = P_atm – dgH( H = altura da col una de água dentro da mangueira em relação a o recipiente no piso).

Conclui-se que: P₁ – P ₂ = dg(H-h) , a diferença de press ão entre os pontos con siderados na mangueira é igual ao produto da massa espe cífica da água, da aceleração da gravidade e do desnível das superfícies da água nos dois recipientes. Essa diferença de pressão é responsável pelo escoamento da água de um recipiente para outro. Se a diferença de altura entre os recipientes for alterada, a diferença de pressão também altera e o tempo de escoamento também vai alterar, sendo mais rápido para maiores desníveis.

O professor deve apresentar um exercício ou alguns exercícios para certificar que os alunos absorveram bem a explicação do conteúdo. Para isso basta fornecer valores das alturas H e h da figura e os valores da aceleração da gravidade (g) e da massa específica do líquido (d); d = 1,0 g/cm³ para a água e a aceleração da gravidade (g); g = 10 m/s², para fins de resolução de exercícios.

Como na Figura 02, os recipientes estão no mesmo plano, o escoamento cessa quando os níveis do líquido tornam-se iguais nos dois recipientes, H = h, ou seja, H – h = 0. Nesse caso P₁ – P₂ = 0, ou P₁ = P₂, portanto, não há escoamento, como o esquema da Figura 02-B. Pedir aos alunos que usando a expressão mostrar que nesse caso P₁ = P₂. Argumentar e analisar com eles que se as pressões são iguais nas duas extremidades da mangueira não há escoamento uma vez que este se dá sempre no sentido da pressão maior para a menor.

Complementando o esquema da Figura 02-B, após o professor esgotar as explicações referentes ao sifão, é oportuno o professor mostrar, através de projeção numa tela ou outro recurso didático, um esquema dos vasos comunicantes. Há uma figura sugestiva que aparece logo após a Figura 02. Em vasos comunicantes, o nível superior da água é o mesmo em todos os ramos independente de seu formato, pois nesses pontos a pressão tem mesmo valor, logo não há escoamento do líquido de um ramo para outro. 

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Sugerimos que o professor fale de alguma aplicação prática que utiliza o sifão. Abaixo apresentamos uma figura ilustrativa em que o sifão é um componente do vaso sanitário

http://www.facavocemesmo.net/wp-content/uploads/2009/04/esquema-de-sanita-vaso-sanitario.jpg

O professor poderá fornecer valores de H e h e pedir aos alunos que calculem a diferença de pressão entre os níveis de água nos recipientes para o instante iminente a transferência do líquido de um recipiente para o outro, nos dois casos, (Figura 01-A e Figura 02-A). Pedir também para calcular a diferença de pressão entre esses dois níveis após a transferência da água na Figura 02 (Figura 02-B).

Perguntar; porque não houve transferência total da água para o outro recipiente, cessando quando a água atingiu o mesmo nível nos dois vasos? Seria possível esses níveis serem diferentes nessa situação?