Como funcionam as lâmpadas de lava

Autor: 
Tom Harris

Imagem cedida por Michael W
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Quando as lâmpadas de lava apareceram pela primeira vez, nos anos 60, elas estavam presentes em dormitórios de colégios e em quartos de adolescentes ao redor do mundo. Nos Estados Unidos e em muitos outros países, estas lâmpadas se tornaram um ícone da cultura popular. Depois de todos esses anos, as pessoas ainda compram estas lâmpadas e os fabricantes oferecem centenas de opções de design.

Neste artigo, vamos entender o funcionamento destas incríveis lâmpadas. Também vamos conhecer um pouco da história e até ensinar você a criar sua própria lâmpada. Da próxima vez que você vir uma lâmpada, você entenderá todo o seu processo.

Dentro da lâmpada
As lâmpadas de lava são dispositivos bastante simples, baseadas em princípios científicos básicos e compostos de poucos componentes. Elas devem ter:

  • um composto que forma as "bolhas" flutuantes;
  • um composto em que as bolhas flutuam;
  • uma lâmpada que ilumina e esquenta o vidro para que as bolhas se movam.

Para criar as bolhas flutuantes, os dois componentes na lâmpada de lava devem ser imersíveis ou mutuamente insolúveis. Isto quer dizer que o líquido A não se dissolve no líquido B. Os dois não se misturam: você pode ver dois líquidos separados, um sobre o outro.


Imagem cedida por Melanie Tsoi - Stock.xchng

O clássico exemplo de compostos imersíveis são a água e o óleo. Se você preencher um vaso com óleo mineral e água, vai ver uma camada de água e uma camada de óleo sobre ela. Esta combinação de água e óleo no vaso tem um visual semelhante ao da lâmpada de lava com a luz desligada. Você pode ver as duas camadas separadas.

A coisa mais legal das lâmpadas de lava é que elas produzem bolhas com formatos variados que ficam se movimentando aleatoriamente. Para produzir este efeito, você precisa escolher os compostos cuidadosamente. No nosso frasco de óleo e água, a água fica na parte de baixo porque é muito mais densa do que o óleo. Isto quer dizer que um líquido com densidade maior empurra um líquido com densidade menor para cima (para mais informações, veja Como funcionam os balões de hélio).

Para que as bolhas flutuam, você precisa de duas substâncias com densidades semelhantes. Depois você precisa mudar a densidade de um dos componentes para que ele seja, às vezes, mais leve do que o outro componente (e flutue para o topo) e, às vezes, mais pesado (para que afunde). Como os compostos têm densidades semelhantes, as bolhas podem facilmente afundar e flutuar. Veremos como isso é possível na próxima seção.

Esquentando a lâmpada
A maneira mais comum de se mudar a densidade dos compostos é mudando a sua temperatura. O aquecimento de um composto ativa as suas moléculas, pois elas se afastam e o composto se torna menos denso. Se você já leu o artigo Como funcionam os termômetros, você sabe que aquecer a água causa a sua expansão. Quando você esfria o composto, aumenta a sua densidade.

Se você observar o interior de uma lâmpada desligada, vai ver um composto sólido de cera na parte inferior. O composto sólido é um pouco mais denso do que o líquido. Quando você liga a luz na base da lâmpada, veja o que acontece:

  • o sólido se transforma em líquido e se expande; dessa forma, ele fica menos denso do que o líquido que estava em volta;
  • uma bolha quente é menos densa e, por isso, vai para a parte superior da lâmpada;
  • como ele se afasta da fonte de calor, a bolha se esfria um pouco e se torna mais densa do que o líquido (mas não fica fria o suficiente para se transformar em sólido novamente);
  • a bolha afunda e, ao chegar perto da fonte de calor, esquenta e sobe novamente.

Esta idéia é muito simples, mas é difícil balancear todos os elementos (os compostos, a fonte de calor e o tamanho da lâmpada) para que as bolhas se movam constantemente. Na verdade, as empresas que produzem as lâmpadas guardam seus ingredientes a sete chaves. Alguns entusiastas de lâmpadas em movimento passam muito tempo tentando reproduzir os modelos comerciais.