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Soluções ideais e não-ideais – Aula no MIT

admin — Thu, 19 Aug 2010 17:33:07 +0000

A aula inicia com considerações sobre a regra da alavanca, repassando um assunto abordado na aula anterior deste curso (MIT 5.60).
Na sequência o professor inicia com equações que representam o potencial químico em uma mistura binária de soluções ideais, ressaltando a interpretação da entalpia e entropia para estes casos.
De posse da interpretação da idealidade ele parte para explicar como ocorrem os desvios em sistemas não-ideais.
As leis de Raoult e Henry são utilizadas para explicar os desvios visualizados em um diagrama de pressão versus composição (em mistura binária).

Aula 22
(em inglês)

Anotações da aula (em PDF)
http://ocw.mit.edu/courses/chemistry/5-60-thermodynamics-kinetics-spring-2008/lecture-notes/5_60_lecture22.pdf
(as anotações está com alguns erros que são corrigidos durante a aula (no vídeo))

Soluções ideais – Aula no MIT

admin — Mon, 26 Jul 2010 20:28:07 +0000

Misturas de dois compostos (A+B) em condições ideais permite a representação em um diagrama de pressão versus composição da mistura, utilizando a Lei de Raoult como guia na explanação.
Mudanças nesta pressão permitem explicar a passagem de fase líquida para a fase vapor na mistura A+B. E situações intermediárias podem ser interpretadas com o uso da regra da alavanca.
Tenha cuidado ao observar as explicações relacionadas à pressão. Pois pode não ser tão intuitivo quanto pela observação da temperatura, cujo detalhamento é feito pelo professor mais para o final da aula.
Suspeito que uma frase foi escrita de forma incorreta no quadro, fique atento.
Aula 21
(em inglês)

Anotações da aula (em PDF)

Pressão versus composição – Aula no MIT

admin — Mon, 19 Jul 2010 13:32:18 +0000

Esta aula inicia com explicações sobre a regra de fases de Gibbs, partindo para relações da lei de Raoult em um sistema com um componente volátil misturado a um não-volátil (exemplo de água com açúcar) e em como isto afeta o diagrama de fases da água (relacionado com as propriedades coligativas).
Após o instrutor passa para considerações sobre o comportamento existente a mistura de duas substâncias voláteis, e em como representar isto em um diagrama de composição versus pressão; levando em conta a composição do líquido e do vapor.

Veja como ficou o diagrama ao final desta aula:

Assista no vídeo abaixo (49 minutos de duração)
Aula 20 | MIT 5.60
(em inglês)

Anotações de aula (em PDF)

Máquinas térmicas – Em elástico e calor

admin — Mon, 05 Jul 2010 20:29:48 +0000

Vejamos o seguinte vídeo:

As máquinas térmicas são aquelas que recebem energia em forma de calor, melhor dizendo, que operam em ocasiões em que existe uma diferença de temperatura (existindo uma fonte quente e uma fonte fria). Estas máquinas não podem contrariar as leis da termodinâmica, alias… nada pode, que diz que não podemos tranformar toda a energia(calor) em trabalho, logo parte deste calor é transferido para uma fonte de menor temperatura.

No vídeo, a fonte quente é representada pela lâmpada, que cede parte do calor que gera para as borrachas. Isso faz com que as borrachas se comprimam, deslocando o centro de massa para o lado contrário à lâmpada. O restante da energia(calor) flui da fonte quente para uma fonte fria(ar), gerando trabalho.

Além da máquina apresentada no video, podemos citar como exemplo carros movidos a vapor, nos quais temos uma caldeira que gera calor, parte desse calor é conduzido até um pistão que faz com que o carro se movimente, e o restante do calor e direcionado espontâneamente para uma fonte fria.

Para calcular o trabalho realizado por uma máquina térmica usamos a diferença de calor entre as fontes, como na equação seguinte:
W=Q1-Q2

Estas máquinas oferecem um rendimento, que é definido como sendo a razão entre o trabalho que a máquina fornece, W, e a energia sob a forma de calor proveniente da fonte quente, Qq, e sem o qual ela não poderia funcionar. No vídeo, a máquina apresentada possui um baixo rendimento, devido a grande perda de energia para o meio (e uma baixa diferença de temperatura entre as fontes).

Sempre se procura alcançar um rendimento máximo para essas máquinas, porém uma máquina com 100% de rendimento jamais será criada, pois essa violaria a 2ª lei da termodinâmica.

Este texto foi escrito por Cleber Klasener, como parte de um trabalho da disciplina de Físico-química I.

Dióxido de carbono – fases e propriedades

admin — Mon, 21 Jun 2010 19:06:18 +0000

O dióxido de carbono (CO2) é uma molécula muito interessante, e no vídeo abaixo explicam um pouco sobre as fases (sólido, líquido e gás) do CO2, mostrando como este pode passar direto da fase sólida (gelo seco) para a fase gás, sem passar por uma fusão, no que é conhecido como sublimação.

Esta é a primeira parte do vídeo. Em breve estará disponível a tradução para a segunda parte.
(com legendas em português)

Balão dentro de uma garrafa

admin — Mon, 31 May 2010 18:45:46 +0000

E simples fazer com que um balão entre em uma garrafa.
Basta colocar um pouco de água quente dentro de uma garrafa, agitar e derramar a água quente também sobre a garrafa, para aquecer bem o recipiente. Após isto, encaixe um balão na boca da garrafa e passe água fria por fora do recipiente.
O resultado será este:

Isto ocorre porque a água quente causou uma expansão do ar dentro da garrafa, forçando a saída de um pouco pelo gargalo. O resfriamento causou uma diminuição do volume e uma queda da pressão dentro da garrafa. Desta forma a pressão atmosférica fez sua parte empurrando o balão para dentro do gargalo.

Texto com contribuição de Dison Franco.

Fonte

Equação de Clausius-Clapeyron – Aula no MIT

admin — Thu, 13 May 2010 19:25:12 +0000

Neste vídeo o professor demonstra a equação de Clausius-Clapeyron, e suas correlações.
No início ele comete um erro com a inclinação da fronteira entre o sólido e líquido para o diagrama de fases da água, mas logo após corrige o erro.
A aula é encerrada com a ´Regra das fases de Gibbs´.
Aula 19
(em inglês, sem legendas)

As anotações de aula estão disponíveis aqui.

Calor humano

DisonFranco — Thu, 13 May 2010 13:55:56 +0000

Para montar este experimento você vai precisar de:
- Frasco pequeno com tampa
- Martelo e prego (para furar a tampa)
- Canudinho
- Cola (ou outro material para vedar o espaço entre o canudinho e a tampa)
- Água com corante (para facilitar a visualização)

A ideia é simples. Basta colocar um pouco de água dentro do frasco e fechar. Após isto envolva o frasco com as mãos. Se as suas mãos estiverem quentes o ar dentro do frasco vai se expandir um pouco empurrando a água pelo canudinho. Lembre que o canudinho deve estar com a ponta inferior dentro da água que está no frasco.

Este fenômeno pode ser explicado pela equação de clapeyron (gás ideal). PV=nRT
Existe portanto uma proporcionalidade da temperatura com a pressão e volume.

Fonte:
http://fq-experimentos.blogspot.com/2008/04/calor-humano.html

Material obtido com a contribuição de Dison Franco.

Veja também:
Composição humana

Iniciando fogo com ar comprimido

admin — Wed, 05 May 2010 12:46:33 +0000

Se você estiver em casa, sem energia elétrica e sem fósforos, e precisar cozinhar algo rapidamente em seu fogão. Como faria para acender a chama?
Talvez esfregando alguns gravetos, como nos filmes? Não funciona com tanta facilidade como parece.
Um químico poderia lembrar que uma lã de aço pode queimar ao entrar em contato com uma pilha simples (pilhas de 9V são mais fáceis de usar neste caso). Mas seria necessário lã de aço e uma pilha (ou bateria), e se você for um solteiro que mora sozinho, terá dificuldade de encontrar esses materiais em casa!

Uma solução é utilizar um pistão de fogo. Este aparato é composto de um pequeno cilindro fechado em uma extremidade e um pistão com um pequeno espaço oco na ponta. Dentro da ponta oca do pistão é necessário colocar uma pequena quantidade de algodão ou de material que fácil combustão, como musgo bem seco.
Ao se pressionar com muita rapidez o pistão, o ar dentro se aquece rapidamente. Este efeito ocorre por causa da compressão adiabática, no qual o gás aquece ao ser comprimido com rapidez.
Este é um processo semelhante ao que ocorre em um motor a Diesel, no qual não existe a faísca durante ciclo e a ignição do combustível ocorre pelo calor obtido na compressão da mistura ar-combustível.

Veja o funcionamento no vídeo abaixo:

Gray Matter: The Fire Piston from PopSci.com on Vimeo.

Pistão de fogo para ser utilizado em acampamento.

Fonte: Gray Matter

Expansão da água

admin — Fri, 30 Apr 2010 19:44:24 +0000

O que pode ocorrer se impedirmos a expansão da água no momento em que esta congela?

A água, ao passar da fase líquida para a fase sólida (gelo) sofre uma expansão, ao contrário da maioria das outras substâncias. Quando em pressão atmosférica, a água ao congelar chega a expandir em 9% o seu volume. Esta variação de volume pode ser suficiente para romper um recipiente fechado na qual está contida.

Veja o que ocorre ao se congelar água que está dentro de um cano metálico fechado nas duas pontas.

O mesmo efeito foi também demonstrado com um cano de plástico.

Para congelar mais rapidamente a água o apresentador utilizou nitrogênio líquido.

Todo o tipo de experimento deve sempre ser realizado somente por especialistas e com uso de equipamento de proteção.