{"id":5392,"date":"2019-12-13T10:42:52","date_gmt":"2019-12-13T13:42:52","guid":{"rendered":"http:\/\/metrologia.org.br\/wpsite\/?p=5392"},"modified":"2019-12-13T10:44:41","modified_gmt":"2019-12-13T13:44:41","slug":"a-temperatura-elemento-chave-para-a-transformacao-de-alimentos-crus-em-cozidos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/metrologia.org.br\/wpsite\/a-temperatura-elemento-chave-para-a-transformacao-de-alimentos-crus-em-cozidos\/","title":{"rendered":"A temperatura: elemento chave para a transforma\u00e7\u00e3o de alimentos crus em cozidos"},"content":{"rendered":"

A vida \u00e9 feita de mudan\u00e7as ou transforma\u00e7\u00f5es e uma delas \u00e9 a dos alimentos crus em cozidos. J\u00e1 ouvimos dizer v\u00e1rias vezes que \u201csomos o que comemos\u201d e, portanto, manter h\u00e1bitos alimentares saud\u00e1veis \u00e9 um dos pr\u00e9-requisitos para uma melhor qualidade de vida.<\/p>\n

Mas, h\u00e1bito saud\u00e1vel significa comer alimentos crus ou cozidos? Diferentemente dos demais animais, que se n\u00e3o houvesse a interfer\u00eancia do homem somente se alimentariam de alimentos crus, n\u00f3s, seres humanos, temos a alternativa de, n\u00e3o apenas por h\u00e1bito saud\u00e1vel, mas tamb\u00e9m por prazer e paladar, nos alimentarmos de alimentos crus e cozidos.<\/p>\n

Nessa mudan\u00e7a ou transforma\u00e7\u00e3o de alimentos crus em cozidos, fen\u00f4menos qu\u00edmicos e f\u00edsicos interessantes est\u00e3o envolvidos. Ao passo em que durante o processo de cozimento os alimentos v\u00e3o se aquecendo, suas mol\u00e9culas v\u00e3o se modificando, fazendo com que, ap\u00f3s determinado tempo, cheguem ao que consideramos ponto ideal de cozimento.\u00a0<\/p>\n

Ao n\u00edvel do mar e em um recipiente qualquer aberto, ao ser aquecida, a \u00e1gua ap\u00f3s determinado tempo chega no m\u00e1ximo \u00e0 temperatura de 100 \u00baC (temperatura de ebuli\u00e7\u00e3o). Se o alimento n\u00e3o estiver suficientemente cozido e se achar que est\u00e1 levando muito tempo para isso, de nada adianta aumentar a chama do g\u00e1s do fog\u00e3o, pois ser\u00e1 desperd\u00edcio. Ocorrer\u00e1 neste caso apenas o aumento da vaz\u00e3o de vapor. O que estiver em processo de cozimento levar\u00e1 o mesmo tempo para chegar ao estado ideal, independentemente do tamanho da chama, j\u00e1 que a temperatura se manter\u00e1 a mesma. Com o calor do aquecimento ocorre a mudan\u00e7a de fase da \u00e1gua do estado l\u00edquido para vapor e durante este processo a temperatura n\u00e3o aumenta. Por\u00e9m, h\u00e1 a alternativa de se elevar a temperatura da \u00e1gua acima de 100 \u00baC, aumentando-se a press\u00e3o dentro do recipiente onde o alimento est\u00e1 sendo cozido, e fazer com que o alimento cozinhe bem mais r\u00e1pido. Para isto existem as \u201cpanelas de press\u00e3o\u201d.<\/p>\n

A sequ\u00eancia de efeitos durante o funcionamento de uma panela de press\u00e3o, que conseq\u00fcentemente levam ao cozimento mais r\u00e1pido dos alimentos, \u00e9 a seguinte:<\/p>\n

– O calor da chama aquece a \u00e1gua nela contida at\u00e9 a temperatura de ebuli\u00e7\u00e3o (100 \u00baC), \u00e0 press\u00e3o normal, quando a panela estiver hermeticamente fechada.<\/p>\n

– O calor da chama gera vapor, por\u00e9m n\u00e3o aumenta a temperatura. Ele serve para fazer com que o processo de mudan\u00e7a de fase da \u00e1gua do estado l\u00edquido para vapor ocorra. Como o vapor gerado dentro da panela n\u00e3o tem sa\u00edda, a press\u00e3o aumenta.<\/p>\n

– Com o aumento da press\u00e3o, a temperatura de ebuli\u00e7\u00e3o da \u00e1gua passa a ser um pouco mais alta do que 100 \u00baC.<\/p>\n

– O calor da chama continua aumentando a press\u00e3o que, por sua vez, faz aumentar a temperatura de ebuli\u00e7\u00e3o da \u00e1gua. Este ciclo continua at\u00e9 alcan\u00e7ar o regime est\u00e1vel determinado pela press\u00e3o m\u00e1xima que a v\u00e1lvula de al\u00edvio (de seguran\u00e7a) da panela permite. Tal press\u00e3o corresponde ao peso colocado sobre a \u00e1rea da se\u00e7\u00e3o transversal do pequeno tubo que se projeta para fora, em geral, no meio da tampa da panela. A partir deste momento a panela n\u00e3o \u00e9 mais herm\u00e9tica em termos de fechamento, pois permite uma vaz\u00e3o constante de vapor pela v\u00e1lvula de seguran\u00e7a. A temperatura m\u00e1xima a que se pode chegar \u00e9 em torno de 120 \u00baC e a press\u00e3o em torno de 180 kPa (1,8 atm).<\/p>\n

Sem entrar aqui na discuss\u00e3o dos p\u00f3s e dos contra no uso das panelas de press\u00e3o, uma coisa \u00e9 certa; elas vieram para facilitar a vida das pessoas!!!<\/p>\n

Como metrologistas, n\u00e3o poder\u00edamos perder a oportunidade de aqui mudarmos um pouco o rumo da conversa e falarmos tecnicamente a respeito da grandeza f\u00edsica que viabiliza a transforma\u00e7\u00e3o de alimentos crus em cozidos, independentemente disso ocorrer por meio do uso de recipientes abertos, como uma panela comum, ou hermeticamente fechados, como uma panela de press\u00e3o. Referimo-nos \u00e0 grandeza \u201ctemperatura\u201d.<\/p>\n

A temperatura \u00e9 uma das grandezas f\u00edsicas mais conhecidas e mensuradas. Ela \u00e9 uma medida da energia cin\u00e9tica m\u00e9dia dos \u00e1tomos de uma subst\u00e2ncia. Quando tocamos um corpo qualquer para sentirmos sua temperatura, na realidade, sentimos as vibra\u00e7\u00f5es t\u00e9rmicas dos \u00e1tomos que o constituem.<\/p>\n

De maneira geral, a energia em uma mol\u00e9cula de g\u00e1s \u00e9 diretamente proporcional \u00e0 temperatura absoluta. Conforme a temperatura aumenta, a energia cin\u00e9tica por mol\u00e9cula aumenta. Quando o g\u00e1s \u00e9 aquecido, suas mol\u00e9culas se movem mais rapidamente. Isto produz um aumento de press\u00e3o, no caso do g\u00e1s estar confinado em um espa\u00e7o de volume constante, ou um aumento de volume, no caso da press\u00e3o permanecer constante.<\/p>\n

Os \u00e1tomos e mol\u00e9culas em um g\u00e1s nem sempre se deslocam a uma mesma velocidade. Isso significa que h\u00e1 um intervalo de energia (energia de movimento) entre as mol\u00e9culas que se deslocam em dire\u00e7\u00f5es aleat\u00f3rias e a diferentes velocidades.<\/p>\n

Temperatura \u00e9 tamb\u00e9m uma medida do calor ou energia t\u00e9rmica m\u00e9dia das part\u00edculas em uma subst\u00e2ncia e n\u00e3o depende do n\u00famero de part\u00edculas em um objeto. Por exemplo, a temperatura em uma panela pequena de \u00e1gua fervendo \u00e9 a mesma que em uma panela grande, mesmo que esta seja maior e, portanto, possua tamb\u00e9m uma maior quantidade de mol\u00e9culas.<\/p>\n

As escalas comumente usadas na medi\u00e7\u00e3o de temperatura s\u00e3o a Escala Celsius (\u00b0C), a Escala Fahrenheit (\u00b0F) e a Escala Kelvin (K). O kelvin (K) \u00e9 a unidade de temperatura termodin\u00e2mica no Sistema Internacional de Unidades (SI) e uma das sete unidades de base. O kelvin era definido como a fra\u00e7\u00e3o de 1\/273,16 da temperatura termodin\u00e2mica do ponto triplo de \u00e1gua. Por\u00e9m, em 20 de maio de 2019 entrou em vigor a nova defini\u00e7\u00e3o baseada na constante de Bolzmann.<\/p>\n

A menor temperatura \u00e9 o zero absoluto, no qual o movimento t\u00e9rmico de todas as part\u00edculas fundamentais na mat\u00e9ria atinge um m\u00ednimo, mas n\u00e3o necessariamente param de se movimentar. O zero absoluto \u00e9 indicado como sendo 0 K ou -273,15 \u00b0C ou -459,67 \u00b0F.<\/p>\n

Quando medimos temperatura, n\u00e3o estamos realmente medindo a verdadeira temperatura termodin\u00e2mica. Na realidade, estamos medindo T90, que \u00e9 a temperatura da \u201cEscala Internacional de Temperatura\u201d (ITS-90), definida em 1990.<\/p>\n

O ponto triplo da \u00e1gua depende de uma s\u00e9rie de fatores incluindo press\u00e3o e a precisa composi\u00e7\u00e3o da \u00e1gua. Por conta disso, em vez de se depender do ponto triplo da \u00e1gua, torna-se vantajoso proceder como no caso de outras unidades. Isto \u00e9, relacionar a unidade (kelvin) a uma constante fundamental e fixar o valor desta constante. Para o kelvin, a constante correspondente \u00e9 a constante de Boltzmann k<\/em>, porque temperatura sempre aparece como energia t\u00e9rmica k<\/em>\u00b7T<\/em> nas leis fundamentais da f\u00edsica.<\/p>\n

Relembrando alguns conceitos, tem-se que a energia cin\u00e9tica de um g\u00e1s ideal \u00e9 igual a (1\/2) m<\/em>\u00b7v2<\/sup>, <\/em>onde m<\/em> \u00e9 a massa e v<\/em> \u00e9 a velocidade. Segundo a Lei dos Gases Ideais, P<\/em>\u00b7V = n<\/em>\u00b7R<\/em>\u00b7T = N<\/em>\u00b7k<\/em>\u00b7T<\/em>, onde P<\/em> \u00e9 a press\u00e3o, V<\/em> \u00e9 o volume, n <\/em>\u00e9 o n\u00famero de mols, R<\/em> \u00e9 a constante universal dos gases ideias, T<\/em> \u00e9 a temperatura, N <\/em>\u00e9 o n\u00famero de mol\u00e9culas e k<\/em> (constante de Boltzmann) que \u00e9 igual a R<\/em>\/NA<\/sub><\/em>, onde NA <\/sub><\/em>\u00e9 a constante de Avogadro, sobre a qual n\u00e3o discutiremos aqui.<\/p>\n

A energia cin\u00e9tica m\u00e9dia por mol\u00e9cula em um g\u00e1s ideal \u00e9 igual a (3\/2)k<\/em>\u00b7T<\/em>. Portanto, a constante de Boltzmann correlaciona de forma direta a energia contida em cada mol\u00e9cula de um g\u00e1s ideal com a sua temperatura.<\/p>\n

Para a redefini\u00e7\u00e3o, k <\/em>teve de ser determinado com baixa incerteza atrav\u00e9s de diferentes e independentes m\u00e9todos. Portanto, a determina\u00e7\u00e3o da constante de Boltzmann com alto n\u00edvel de exatid\u00e3o foi uma tarefa desafiadora para a metrologia internacional. Em princ\u00edpio, a constante de Boltzmann foi determinada por meio de um term\u00f4metro de refer\u00eancia, medindo-se k<\/em>\u00b7T<\/em> a uma temperatura conhecida como a do ponto triplo da \u00e1gua.<\/p>\n

Os Institutos Nacionais de Metrologia (NMIs, sigla do termo em ingl\u00eas) espalhados pelo mundo t\u00eam o compromisso de disseminar as unidades de medida do SI, a partir da padroniza\u00e7\u00e3o das mesmas, objetivando a confiabilidade dos resultados de medi\u00e7\u00f5es realizadas nos v\u00e1rios n\u00edveis hier\u00e1rquicos da metrologia. Referimo-nos \u00e0s medi\u00e7\u00f5es realizadas nos pr\u00f3prios NMIs, chegando \u00e0quelas realizadas nos chamados \u201cch\u00e3o-de-f\u00e1brica\u201d de ambientes industrias ou at\u00e9 mesmo \u00e0quelas voltadas \u00e0s rela\u00e7\u00f5es comerciais nacionais ou internacionais. Uma dessas unidades \u00e9 o kelvin.<\/p>\n

Por conta de certa \u201cfragilidade\u201d na defini\u00e7\u00e3o do kelvin com base no ponto triplo da \u00e1gua, em 20 maio de 2019, entrou em vigor sua redefini\u00e7\u00e3o, assim como de outras unidades de base do Sistema Internacional de Unidades (SI). A redefini\u00e7\u00e3o destas se d\u00e1 por meio de uma base s\u00f3lida e invari\u00e1vel, consistindo de constantes fundamentais. O kelvin baseia-se, agora, na constante de Boltzmann, que pesquisadores do Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), na Alemanha, determinaram por meio de um term\u00f4metro a g\u00e1s de constante diel\u00e9trica.<\/p>\n

A constante de Boltzmann indica como a energia t\u00e9rmica de um g\u00e1s (isto \u00e9, o movimento das part\u00edculas de um g\u00e1s) depende da temperatura. Em um recipiente fechado, a energia cin\u00e9tica pode ser medida pela determina\u00e7\u00e3o da press\u00e3o do g\u00e1s. Isso pode ser feito por meio de um term\u00f4metro a g\u00e1s ac\u00fastico.<\/p>\n

\"alimentos2\"<\/p>\n

Ressonador ac\u00fastico usado na determina\u00e7\u00e3o da constante de Boltzmann (imagem do NPL do Reino Unido)<\/span><\/p>\n

As medi\u00e7\u00f5es correspondentes realizadas nos institutos de metrologia da Inglaterra, It\u00e1lia,Fran\u00e7a, China e Estados Unidos atingiram uma incerteza de medi\u00e7\u00e3o de menos de 1 ppm (uma parte por milh\u00e3o), preenchendo assim a primeira condi\u00e7\u00e3o estabelecida pelo Comit\u00ea Consultivo de Termometria (CCT) para a redefini\u00e7\u00e3o do kelvin.<\/p>\n

Maiores informa\u00e7\u00f5es sobre o term\u00f4metro a g\u00e1s ac\u00fastico podem ser encontradas no seguinte link da internet:<\/p>\n

https:\/\/bscw.ptb.de\/pub\/bscw.cgi\/d188630\/text\/work_packages\/WP3\/introduction\/WP3_project_description.htm<\/a><\/p>\n

Outra condi\u00e7\u00e3o, no entanto, estipulava que um segundo m\u00e9todo independente alcan\u00e7asse incertezas de medi\u00e7\u00e3o igualmente pequenas. Por conta disso, o PTB lan\u00e7ou em 2007 o seu projeto com base na termometria a g\u00e1s de constante diel\u00e9trica que\u00a0 atingiu 1,9 ppm e que, portanto, atendeu \u00e0 exatid\u00e3o requerida.<\/p>\n

\"alimentos1\"<\/p>\n

Parte principal do term\u00f4metro a g\u00e1s de constante diel\u00e9trica do PTB<\/span><\/p>\n

Este term\u00f4metro especial explora o fato do g\u00e1s h\u00e9lio variar a capacit\u00e2ncia dos capacitores do term\u00f4metro e, consequentemente, tornar poss\u00edvel a determina\u00e7\u00e3o da massa espec\u00edfica do h\u00e9lio a uma dada press\u00e3o por meio de medi\u00e7\u00f5es el\u00e9tricas, assim como, via massa espec\u00edfica, medir tamb\u00e9m a temperatura. As medi\u00e7\u00f5es de capacit\u00e2ncia podem ser realizadas com grande exatid\u00e3o, sendo a incerteza de medi\u00e7\u00e3o de poucas partes por bilh\u00e3o.<\/p>\n

Por\u00e9m, para se atingir tal exatid\u00e3o, tudo deve estar em perfeita sintonia. Isto \u00e9, prezando pela obten\u00e7\u00e3o da menor incerteza poss\u00edvel na determina\u00e7\u00e3o da constante de Boltzmann, houve a necessidade de se determinar em altas press\u00f5es (at\u00e9 7 MPa) as propriedades dos materiais dos capacitores do referido term\u00f4metro e garantir que a pureza do g\u00e1s h\u00e9lio utilizado fosse melhor do que 99,99999 %. Al\u00e9m disso, o melhor padr\u00e3o do PTB para medi\u00e7\u00f5es de press\u00e3o, que se baseia em balan\u00e7as de press\u00e3o, teve que ser melhorado. Isto \u00e9, investiu-se na determina\u00e7\u00e3o da \u00e1rea efetiva de conjunto pist\u00e3o-cilindro utilizado em balan\u00e7a de press\u00e3o de refer\u00eancia com incerteza extremamente reduzida. Maiores detalhes sobre a metodologia utilizando o term\u00f4metro a g\u00e1s de constante diel\u00e9trica podem ser encontrados no seguinte link da internet:<\/p>\n

https:\/\/bscw.ptb.de\/pub\/bscw.cgi\/d188630\/text\/work_packages\/WP2\/introduction\/DCGT_method.htm<\/a><\/p>\n

Esses desenvolvimentos, que s\u00e3o \u00fanicos em todo o mundo, s\u00f3 foram bem sucedidos gra\u00e7as a projetos de coopera\u00e7\u00e3o dentro do PTB (especialmente com os dois grupos de trabalho em “Press\u00e3o” e em “Padr\u00f5es Geom\u00e9tricos”), assim como gra\u00e7as \u00e0 coopera\u00e7\u00e3o internacional em larga escala, envolvendo diferentes Institutos Nacionais de Metrologia.<\/p>\n

O valor atual da constante de Boltzmann \u00e9 de 1,380649\u00b710-23 <\/sup>joule<\/a>s por kelvin<\/a> (J\u00b7K-1<\/sup>).<\/p>\n

A redefini\u00e7\u00e3o do kelvin n\u00e3o causa efeito imediato na pr\u00e1tica da medi\u00e7\u00e3o ou na rastreabilidade das medi\u00e7\u00f5es de temperatura e, para muitos usu\u00e1rios, isso passar\u00e1 despercebido.<\/p>\n

A redefini\u00e7\u00e3o estabelece as bases para futuras melhorias. Uma defini\u00e7\u00e3o que n\u00e3o dependa de qualquer subst\u00e2ncia (\u00e1gua, por exemplo) e de restri\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas permite o desenvolvimento de novas e mais exatas t\u00e9cnicas que permitam e tornem as medi\u00e7\u00f5es de temperatura rastre\u00e1veis ao SI, especialmente em temperaturas extremas.<\/p>\n

Com a redefini\u00e7\u00e3o, a orienta\u00e7\u00e3o sobre a realiza\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica do kelvin dar\u00e1 suporte \u00e0 sua ampla dissemina\u00e7\u00e3o, por meio da descri\u00e7\u00e3o de m\u00e9todos prim\u00e1rios para a medi\u00e7\u00e3o da temperatura termodin\u00e2mica e igualmente atrav\u00e9s das escalas definidas ITS-90 e PLTS-2000.<\/p>\n

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Pesquisa bibliogr\u00e1fica realizada pelos autores nos seguintes links da internet e de onde consider\u00e1veis partes do texto deste artigo foram extra\u00eddas:<\/p>\n

https:\/\/www.nist.gov\/pml\/redefining-kelvin<\/p>\n

https:\/\/studybay.com\/blog\/boltzmann-constant\/<\/a><\/p>\n

https:\/\/www.significados.com.br\/temperatura\/<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

http:\/\/brasilescola.uol.com.br\/o-que-e\/fisica\/o-que-e-temperatura.htm<\/a><\/p>\n

https:\/\/www.bipm.org\/utils\/common\/pdf\/CC\/CCT\/Redefinition_of_the_kelvin_2016.pdf<\/a><\/p>\n

https:\/\/phys.org\/news\/2017-04-paving-redefinition-temperature.html<\/a><\/p>\n

https:\/\/www.ptb.de\/cms\/en\/ptb\/fachabteilungen\/abt7\/fb-74\/ag-743\/new-determination-of-boltzmanns-constant.html<\/a><\/p>\n

https:\/\/bscw.ptb.de\/pub\/bscw.cgi\/d188630\/text\/work_packages\/WP3\/introduction\/WP3_project_description.htm<\/a><\/p>\n

https:\/\/bscw.ptb.de\/pub\/bscw.cgi\/d188630\/text\/work_packages\/WP2\/introduction\/DCGT_method.htm<\/p>\n

http:\/\/iopscience.iop.org\/journal\/0026-1394\/page\/Focus_on_the_Boltzmann_Constant<\/a><\/p>\n

http:\/\/iopscience.iop.org\/article\/10.1088\/0957-0233\/17\/10\/R01\/meta<\/a><\/p>\n

https:\/\/www.bipm.org\/utils\/common\/pdf\/SI-statement.pdf<\/p>\n

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A vida \u00e9 feita de mudan\u00e7as ou transforma\u00e7\u00f5es e uma delas \u00e9 a dos alimentos crus em cozidos. J\u00e1 ouvimos dizer v\u00e1rias vezes que \u201csomos o que comemos\u201d e, portanto, manter h\u00e1bitos alimentares saud\u00e1veis \u00e9 um dos pr\u00e9-requisitos para uma melhor qualidade de vida. Mas, h\u00e1bito saud\u00e1vel significa comer alimentos crus ou cozidos? 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