Gabrielcalo
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Acredito que seja bastante comum aquela apreensão na hora de aguardar a carbonatação da cerveja engarrafada, saber se ela já está no grau, se deu certo, se já posso gelar e toma sem precisar abrir uma garrafa/dia. Para isto existe o tal do manômetro que as lojas especializadas vendem com preços variando de R$60,00 a R$100,00 (fora frete).
Então comecei a bolar uma forma de fazer um sistema caseiro para medir a pressão, 0800. E como devo muito ao HBT, resolvi compartilhar aqui.
A ideia é bastante simples. Para montar o sistema basta vedar a garrafa de cerveja que será o controle, com um tubo conectando a outra garrafa para medição da pressão. Nesta segunda garrafa, terá que adaptar um tubo graduado (utilizei uma seringa de 1mL), conforme esquema no Anexo II.
O sistema todo deve ser vedado, assim, será possível medir a pressão de acordo com a variação do volume V de ar no tubo graduado. À medida que a cerveja carbonata, a pressão na garrafa controle aumenta, como o sistema está conectado, essa pressão também força o água na segunda garrafa, empurrando para dentro do tubo graduado. Com a variação do volume no tubo graduado é possível calcular a pressão interna, que será a mesma da garrafa controle.
No sistema que montei utilizei 2 rolhas, 1 tubo de silicone, 1 seringa de 1mL (com o topo vedado), silicone líquido de cura acética (utilizado para vedar o sistema) (Anexo I).
Bom, como tem 8 anos que estou formado, estou enferrujado em física, desta forma, ainda não estou 100% certo das contas que vou apresentar, então caso tenha alguém expert no assunto, ajudaria uma análise e possíveis correções. Estou com duas possibilidades de determinar a pressão interna, pelo Coeficiente de Compressibilidade do ar, ou pela Equação Geral dos Gases. Ressaltando que os resultados em cada caso são diferentes. Mas vamos lá.
Pela equação geral dos gases nós temos que para um gás ideal:
P1.V1 / T1.n1 = P2.V2 / T2.n2
Onde 1 seria a condição inicial (pressão atmosférica = 1atm) e 2 seria a situação após algum período de carbonatação. Considerando a temperatura constante, eliminamos T, agora, aqui que acho que está o erro se utilizarmos este método, o n° de mols de gás deveria estar constante para eliminarmos o n, no entanto, gás CO2 está sendo gerado, então ele não é constante. Como não temos como medir a quantidade de n, para podermos calcular algo é preciso considerá-lo constante, logo:
P1.V1 = P2.V2
Aí fica fácil, pois P1 é a atmosférica, V1 é o volume de ar no tubo graduado inicial, V2 o volume no tubo graduado após alguma carbonatação, e P2 o que queremos saber, a pressão final do sistema.
Como disse, nesse método o erro é grande, mas é possível pelo menos saber se a carbonatação começou e se já parou.
Agora pelo Coeficiente de Compressibilidade, no caso, do ar, considerando temperatura constante, temos a fórmula:
K = - ΔP / ΔV/V
Onde:
K coeficiente de compressibilidade;
ΔP (P2 P1) variação da pressão;
ΔV/V (V2-V1/V1) taxa de variação do volume que vou chamar de %V;
Para ser viável esse cálculo, temos que adotar o ar sendo um gás ideal, o que gera pequenos erros no cálculo, mas servirá para o propósito. Ele sendo ideal, o coeficiente de compressibilidade de um gás é igual a sua pressão absoluta. Assim, se as condições iniciais estão sob a pressão atmosférica a (1 atm), o K fica igual a 1, a fórmula simplificada fica:
1 = - (ΔP/%V)
ΔP = - %V
Logo, a variação na pressão será dada pela taxa de variação do volume. Por exemplo, volume inicial no tubo de 10mL, volume final de 7,5mL, temos uma variação de (7,5-10)/10 = -0,25, assim a variação da pressão foi de 0,25atm, que equivale a 3,67psi. Nesse exemplo, a pressão interna na garrafa já está aproximadamente em 3,67psi com uma variação de volume de 25% do ar no tubo graduado.
Após montado fiz alguns testes e comparei com o resultado de um manômetro que consegui emprestado, em 10 testes, o erro em psi ficou por volta de 0,6. Erro considerável, mas já é uma aproximação que ajuda a eliminar aquela ansiedade de saber se o sistema está carbonatando e se parou ou não de carbonatar, e melhor, sem precisar pagar os preços supervalorizados das lojas especializadas em cerveja.
Possíveis variáveis que levaram a esta diferença:
- Efeito da compressibilidade do ar na mangueira e no headspace;
- Dilatação da garrafa de plástico e do silicone quando do aumento da pressão;
- Erro nas aproximações da fórmula de compressibilidade.
Possíveis soluções:
- Utilizar garrafa de vidro (difícil fazer o furo para o tubo graduado);
- Preencher o headspace com água;
Gabriel Campana Loureiro.
Então comecei a bolar uma forma de fazer um sistema caseiro para medir a pressão, 0800. E como devo muito ao HBT, resolvi compartilhar aqui.
A ideia é bastante simples. Para montar o sistema basta vedar a garrafa de cerveja que será o controle, com um tubo conectando a outra garrafa para medição da pressão. Nesta segunda garrafa, terá que adaptar um tubo graduado (utilizei uma seringa de 1mL), conforme esquema no Anexo II.
O sistema todo deve ser vedado, assim, será possível medir a pressão de acordo com a variação do volume V de ar no tubo graduado. À medida que a cerveja carbonata, a pressão na garrafa controle aumenta, como o sistema está conectado, essa pressão também força o água na segunda garrafa, empurrando para dentro do tubo graduado. Com a variação do volume no tubo graduado é possível calcular a pressão interna, que será a mesma da garrafa controle.
No sistema que montei utilizei 2 rolhas, 1 tubo de silicone, 1 seringa de 1mL (com o topo vedado), silicone líquido de cura acética (utilizado para vedar o sistema) (Anexo I).
Bom, como tem 8 anos que estou formado, estou enferrujado em física, desta forma, ainda não estou 100% certo das contas que vou apresentar, então caso tenha alguém expert no assunto, ajudaria uma análise e possíveis correções. Estou com duas possibilidades de determinar a pressão interna, pelo Coeficiente de Compressibilidade do ar, ou pela Equação Geral dos Gases. Ressaltando que os resultados em cada caso são diferentes. Mas vamos lá.
Pela equação geral dos gases nós temos que para um gás ideal:
P1.V1 / T1.n1 = P2.V2 / T2.n2
Onde 1 seria a condição inicial (pressão atmosférica = 1atm) e 2 seria a situação após algum período de carbonatação. Considerando a temperatura constante, eliminamos T, agora, aqui que acho que está o erro se utilizarmos este método, o n° de mols de gás deveria estar constante para eliminarmos o n, no entanto, gás CO2 está sendo gerado, então ele não é constante. Como não temos como medir a quantidade de n, para podermos calcular algo é preciso considerá-lo constante, logo:
P1.V1 = P2.V2
Aí fica fácil, pois P1 é a atmosférica, V1 é o volume de ar no tubo graduado inicial, V2 o volume no tubo graduado após alguma carbonatação, e P2 o que queremos saber, a pressão final do sistema.
Como disse, nesse método o erro é grande, mas é possível pelo menos saber se a carbonatação começou e se já parou.
Agora pelo Coeficiente de Compressibilidade, no caso, do ar, considerando temperatura constante, temos a fórmula:
K = - ΔP / ΔV/V
Onde:
K coeficiente de compressibilidade;
ΔP (P2 P1) variação da pressão;
ΔV/V (V2-V1/V1) taxa de variação do volume que vou chamar de %V;
Para ser viável esse cálculo, temos que adotar o ar sendo um gás ideal, o que gera pequenos erros no cálculo, mas servirá para o propósito. Ele sendo ideal, o coeficiente de compressibilidade de um gás é igual a sua pressão absoluta. Assim, se as condições iniciais estão sob a pressão atmosférica a (1 atm), o K fica igual a 1, a fórmula simplificada fica:
1 = - (ΔP/%V)
ΔP = - %V
Logo, a variação na pressão será dada pela taxa de variação do volume. Por exemplo, volume inicial no tubo de 10mL, volume final de 7,5mL, temos uma variação de (7,5-10)/10 = -0,25, assim a variação da pressão foi de 0,25atm, que equivale a 3,67psi. Nesse exemplo, a pressão interna na garrafa já está aproximadamente em 3,67psi com uma variação de volume de 25% do ar no tubo graduado.
Após montado fiz alguns testes e comparei com o resultado de um manômetro que consegui emprestado, em 10 testes, o erro em psi ficou por volta de 0,6. Erro considerável, mas já é uma aproximação que ajuda a eliminar aquela ansiedade de saber se o sistema está carbonatando e se parou ou não de carbonatar, e melhor, sem precisar pagar os preços supervalorizados das lojas especializadas em cerveja.
Possíveis variáveis que levaram a esta diferença:
- Efeito da compressibilidade do ar na mangueira e no headspace;
- Dilatação da garrafa de plástico e do silicone quando do aumento da pressão;
- Erro nas aproximações da fórmula de compressibilidade.
Possíveis soluções:
- Utilizar garrafa de vidro (difícil fazer o furo para o tubo graduado);
- Preencher o headspace com água;
Gabriel Campana Loureiro.
. Nunca consegui tirar conclusão nenhuma.
