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1ª e 2ª Leia da Termodinâmica

22
Nov

22/11/2009 às 16h28

1ª e 2ª lei da Termodinâmica Física para: (27/11/2009)
As Leis da Termodinâmica
________________________________________

Princípio da Máquina a vapor
1- Considerações
A termodinâmica estuda as relações entre as quantidades de calor trocadas e os trabalhos realizados em um processo físico envolvendo um corpo ou um sistema de corpos.
Por condução, o calor se transfere de um corpo para outro em conseqüência de choques moleculares. Quanto maior a temperatura, maiores as velocidades moleculares e mais freqüentes os choques, ocorrendo então, transferência de energia cinética para as moléculas de menor velocidade e portanto, menor temperatura.
O trabalho também se relaciona com transferência de energia, no entanto, o trabalho corresponde a trocas energéticas sem influência de diferenças e nisso se distingue do calor. O trabalho não depende da temperatura e é realizado por uma força F.
Quando o sistema como um todo, produz um deslocamento ao agir com uma força sobre o meio exterior, o trabalho realizado é denominado trabalho externo.
Quando o trabalho executado por uma parte do sistema sobre outra do mesmo sistema é chamado de trabalho interno.

2- Trabalho em uma transformação
O trabalho é uma grandeza algébrica e assume nem sempre o sinal da variação de volume (V), uma vez que a pressão p é sempre positiva.
Em uma expansão, a variação de volume é positiva e portanto o trabalho realizado é positivo. Como o trabalho representa uma transferência de energia, o gás ao se expandir, está perdendo energia, embora a esteja também recebendo sob forma de calor da fonte térmica.
O trabalho realizado em uma transformação termodinâmica depende não só do estado inicial e final, como também dos estados intermediários, isto é, do caminho entre os estados inicial e final.

3- Energia interna, Lei de Joule dos gases ideais.
A energia total de um sistema é composta de duas parcelas: a energia externa e a energia interna.
A energia interna dos sistemas relaciona-se com suas condições intrínsecas. Num gás correspondente ás parcelas: energia térmica, energia potencial, energias cinéticas atômica-moleculares.
Em um sistema, não se mede diretamente a energia U, mas, é importante conhecer a variação da energia interna U do sistema durante um processo termodinâmico.
Há processos em que a energia interna varia e a temperatura permanece constante. A energia recebida (calor latente) aumenta a energia interna do sistema durante o processo.
Nas transformações gasosas, a variação de energia interna U é sempre acompanhada de variação de temperatura (T).

4- Primeira Lei da Termodinâmica
Há dois tipos de trocas energéticas com meio exterior em um processo termodinâmico sofrido por gás: o calor Q e o trabalho ð. A variação de energia U sofrida pelo sistema é conseqüência do balanço energéticos entre essas duas quantidades. Se o gás receber do meio exterior uma quantidade de calor Q = 20 J e realizou um trabalho sobre o meio exterior ð =3, sua energia interna aumentou U = 17 J. O gás recebeu 20 J de energia sob a forma de calor, perdeu 3 J de energia sob a forma de trabalho, tendo absorvido 17 J de energia que aumentaram a energia cinética de suas moléculas, e, sua energia interna.
Sendo Q a quantidade de calor trocada pelo sistema, ð o trabalho realizado e U a variação de energia cinética externa, escreve-se: U = Q - ð
Essa expressão traduz a Primeira Lei da Termodinâmica. Pois a variação da energia interna de um sistema é dada pela diferença entre calor trocado com o meio exterior e o trabalho realizado no processo termodinâmico.
Apesar de Ter sido tomado como exemplo um gás. Pode ocorrer com qualquer material em que ocorra a troca de energia.

5- Transformações gasosas

a) transformação isotérmica (temperatura constante)
A variação de energia do gás é nula, porque a temperatura não varia.
T = 0 -> U = 0
Pela Primeira Lei da termodinâmica, U = ð = 0 -> Q = ð
Nesse tipo de transformação, o calor trocado pelo gás é igual ao trabalho realizado no mesmo processo.

b) Transformações isobáricas ( pressão constante)
Trabalho realizado ð = p U
O calor trocado pelo gás, ao sofrer a variação de temperatura, numa transformação isobárica é dado por:
Q = mcpT
Onde m = massa do gás
Cp = calor específico a pressão constante
T = variação de temperatura
Fazendo-se m = nM, onde n é o número de mols e m a molécula-grama, temos:
Q = nMcpT
O produto de M do gás pelo Mcp = cp é denominado calor molar a pressão constante, sendo expresso em cal/ mol K ou J/mol K.
A quantidade de calor trocado se escreve:
Q = ncpT
Em uma expressão isobárica, a quantidade de calor recebida é maior que o trabalho realizado.

c) Transformação isobárica:
Em uma transformação isobárica, a variação de energia interna do gás é igual à quantidade de calor trocada com o meio exterior.
U = Q

d) transformação adiabática
Um gás sofre uma transformação adiabática quando não troca calor com o meio exterior:
Q = 0
Em uma transformação adiabática, a variação de energia interna é igual em módulo e de sinal contrário ao trabalho realizado na transformação. Aplicando a primeira lei da termodinâmica, temos:
U = Q - ð e sendo Q = 0, tem-se: U = - ð

6- Transformações cíclicas. Conversão de calor em trabalho
Ciclo ou transformação cíclica ocorre quando após várias transformações o gás volta a Ter as mesmas características que possuía inicialmente. Portanto, o estado final é igual ao inicial.
O trabalho total realizado nesse caso é a soma do trabalho realizado em cada etapa do ciclo:
ð = ð 1 + ð 2
Isso também é válido para o calor trocado:
Q = Qab + Qbc + Qcd + Qda
Como o estado inicial é igual ao final, a variação de energia é nula.
U = 0
Portanto, aplicando-se a Primeira Lei da termodinâmica:
U = Q - ð = 0 ð = 0
Quando o ciclo ocorre em sentido horário, o gás recebe calor e fornece trabalho: Q -> ð.
Quando o sentido e anti-horário, o gás realiza a conversão de trabalho em calor: ð -> Q.

7. Transformações reversíveis e irreversíveis
Transformações reversíveis são aquelas que se realizam em ambos os sentidos, podendo voltar ao estado inicial. Isso ocorre geralmente em transformações mecânicas sem atrito. No caso de haver atrito, o corpo sofre perda de energia e, portanto não poderia voltar à posição inicial. Nesse caso, essa é uma transformação irreversível, onde sua inversa só pode ocorrer com influência do meio externo ou de corpos circundantes.

8. Segunda Lei da Termodinâmica
Nas transformações naturais, as conversões energéticas são tais que a energia total permanece constante, de acordo com o princípio da conservação de energia, a primeira lei de termodinâmica é uma reafirmação desse princípio. De Acordo com a Segunda Lei da termodinâmica, nas transformações naturais, a energia se "degrada" de uma forma organizada para uma desordenada, isto é, a energia térmica. E por essa lei, a energia térmica circula de regiões mais quentes para as mais frias.

9. Conversão de calor em trabalho. Máquina térmica
Para que uma máquina térmica consiga converter calor em trabalho, deve operar em ciclo de duas fontes térmicas, uma quente e outra fria, onde, retira-se calor da fonte quente (Q1), converte-o em trabalho (ð), e o restante (Q2) rejeita para a fonte fria.
O rendimento pode ser expresso:
n = ð / Q1
Como ð = Q1 - Q2 n = Q1 -Q2 / Q1 n = 1- Q2 / Q1
Como exemplo, temos a locomotiva a vapor, onde a fonte quente é a caldeira e a fonte fria a atmosfera. O calor retirado da caldeira é parcialmente transformado no trabalho motor que aciona a máquina e a diferença é rejeitada para a atmosfera.
Os refrigeradores são máquinas térmicas que transferem calor de um sistema em menor temperatura para o meio exterior, que se encontra a uma temperatura mais alta. A eficiência desta máquina é expressa pela relação entre a quantidade de calor retirada da fonte fria (Q2) e o trabalho externo envolvido numa transferência (ð), o resultado é adimensional.
E = Q2 / ð

10. Ciclo de Carnot
Carnot idealizou, em 1824, um ciclo que proporcionaria rendimento máximo a uma máquina térmica.
Esse ciclo consta de quatro transformações que se dão alternadamente: duas adiabáticas e duas isotérmicas, que são, assim como o ciclo, reversíveis.
Quando percorrido no sentido horário, o trabalho ð é positivo e medido pela área do ciclo.
Carnot demonstrou que, nesse ciclo, as quantidades de calor trocadas com as fontes quente e fria são proporcionais às respectivas temperaturas absolutas das fontes:
Q1 / T1= Q2 / T2
O rendimento da máquina de Carnot pode ser expresso por:
N = 1 - Q2/Q1
Q2/Q1= T2/T1
n =1 - T2/T1
Portanto, o rendimento do ciclo de Carnot é função exclusiva das temperaturas absolutas das fontes quente e fria e não depende da substância trabalhante utilizada.
Essa fórmula corresponde ao máximo rendimento de uma máquina térmica operando entre as temperaturas T1 (fonte quente) e T2 (fonte fria). Há ciclos teóricos reversíveis que podem ter rendimento igual ao do ciclo de Carnot, porém nunca maior, já que este é o máximo rendimento possível para uma máquina térmica. Este rendimento nunca pode chegar a 100% (n =1 ), pois para ela deveria operar entre fonte quente e uma fonte fria à 0K (zero absoluto), o que é irrealizável na prática, além de contrariar a Segunda Lei da termodinâmica, pois converteria calor em trabalho, integralmente:
N = ð/Q1 se n = 1 e ð = Q1

11. Escala Kelvin Termodinâmica
O rendimento da máquina de Carnot não depende da natureza do agente térmico. Sendo assim, podemos definir a escala absoluta de temperaturas de modo mais rigoroso, segundo proposta de Kelvin. Então, a máquina de Carnot pode ser considerada um verdadeiro termômetro energético, onde a grandeza termométrica é a quantidade de calor trocada entre as fontes quente e fria.
Na escala Kelvin termodinâmica, adota-se como ponto de referência a do ponto triplo da água, onde ela se encontra nos três estados: gêlo, vapor e água (liquido).Mas essa escala é de realização prática impossível, pois a máquina de Carnot é ideal.
O zero absoluto é a fonte fria de uma máquina de Carnot que apresenta rendimento de 100%. E como uma máquina com 100% de rendimento converte integralmente calor em trabalho, e contraria a Segunda Lei da termodinâmica, podemos concluir que o zero absoluto é inatingível.

Experimento: 1 (material utilizado)
Uma lata de óleo
Dois pedaços de cano com diâmetro diferentes
Um fogareiro
Um suporte
Uma hélice para mostrar o trabalho
Uma rolha

Experimento 2 (material utilizado)
Um vidro
Uma resistência
Um interruptor com fio
Uma hélice
Uma haste
Uma tampa vedadora

III. Procedimento Experimental

Experimento 1:
Com a lata furada e com os dois canos nela soldado, colocamos água em um dos furos, este que fica acima e com o cano de maior calibre, este é, após se colocar água, fechado com uma rolha para que o vapor saia pelo outro buraco. Com a lata deitada e com um certo volume de água, aquecemo-la até a água ferver. Com a água fervendo, a vapor sai por uma das extremidades, esta que possui o cano de calibre mais fino, faz com que a hélice se movimente. Este é um esquema que mostra, simplificadamente, o funcionamento de uma máquina a vapor.

Experimento 2:
Primeiro, vedamos o vidro com a tampa, deixando apenas um orifício. Depois, montamos a haste com a hélice na direção do orifício. Em seguida, colocamos a resistência dentro do vidro ligada a força. Colocamos égua dentro do vidro e ligamos a resistência.

IV. Cálculos, tabelas e resultados

Experimento e 1 e 2 :
A resistência e o fogareiro fez com que a água que estava no determinado recipiente (tanto o vidro como a lata) fervesse. Esta se transformou em vapor, que saiu pelo orifício ou pelo cano mais fino, fazendo com que a hélice girasse.

V. Conclusão
Verificando o procedimento dos dois sistemas, podemos ver que, aquecendo a água a hélice gira, isto por causa do vapor que sai.
Sabemos que a única forma de modificar a energia interna de um corpo é modificando a quantidade de calor (Q) ou realizando trabalho (ð) sobre o mesmo.
No experimento 1, aumentamos a quantidade de calor do sistema através do fogareiro, o que modificou a energia térmica interna do mesmo. Isso pode ser percebido pela agitação das moléculas de água, e a consequente movimentação da hélice. Ou seja, o sistema realizou trabalho sobre a hélice.
Assim, concluímos que a energia interna será resultado da quantidade de calor menos o trabalho. Portanto, a Primeira Lei da termodinâmica será: U = Q - ð
No experimento 2, o que ocorre é o mesmo. A diferença é que os elétrons que estão na corrente elétrica realizam trabalho sobre a resistência e esta transfere calor para a água. Outra diferença está relacionada à perda de energia pelos sistemas. No experimento 1 a perda de energia é maior pois a fonte de calor esta fora do sistema, fazendo com que perca calor para o meio. No experimento 2, isto não ocorre, pois a fonte de calor encontra-se dentro do sistema, o que faz com que a perda de energia seja menor.
Outra diferença notada é o tipo de recipiente usado para armazenar a água, um é vidro (mau condutor de calor) e o outro é lata (bom condutor de calor).
Concluímos também que o sistema realiza uma transformação irreversível, pois o calor que é transformado em trabalho não pode realizar o processo inverso, porque há uma degradação, passando de moléculas ordenadas para desordenadas, indo de acordo com a Segunda Lei da termodinâmica. Esta Lei diz também que o calor vai sempre ser transferido das regiões quentes para as mais frias e isso é provado em ambos os experimentos, onde percebe-se a agitação das moléculas, onde o calor é transferido sempre da água que está mais perto da fonte de calor (fogareiro ou resistência) para as mais frias.
Vemos ao final, que com estes simples experimentos, temos o conhecimento de boa parte das leis da termodinâmica, englobando as principais.

Bibliografia.
RAMALHO, Francisco FERRARO, Nicolau G. SOARES, Paulo Antônio T. 6ª ed. SP: Moderna, v. 2, p. 173 - 208, 1995.

Esta é a versão em html do arquivo www.cienciamao.if.usp.br/dados/rec/_leisdatermodinamicaantoniodesouzateixeirajrrevist.arquivo.pdf.
G o o g l e cria automaticamente versões em texto de documentos à medida que vasculha a web.
________________________________________
Page 1
LEIS DA
TERMODINÂMICA
ANTONIO DE SOUZA TEIXEIRA JUNIOR
Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Ciências
FUNBEC
Instituto Brasileiro de Educação, Ciência e Cultura
IBECC-Sêb Paulo
Quase tudo o que acontece envolve, de certa forma, perceptivelmente
ou não, transformações de algum tipo de energia em energias de outros
tipos ou, em alguns casos, simplesmente transferências de energia.
Por exemplo, a energia do Sol, sob forma de luz ou de calor, é absor-
vida pelas plantas, pelo solo, pela nossa retina. Vemos, sentimos e
vivemos porque roubamos alguma energia do Sol. As violetas perfumam
o àr, as rosas são vermelhas ou amarelas, porque o Sol existe. No fundo,
a absorção e consequente transformação da energia do Sol é a responsá-
vel maior pelas transformações que ocorrem na Terra.
Alguns nomes são dados aos principais processos de transformação de
energia do Sol como, por exemplo, o chamado calor latente de vapori-
zação, a fotossíntese, o calor latente de fusão, a radiação infra-verme-
Iha, etc.
A termodinâmica é o conjunto de princípios que regem a absorção e
as transformações da energia.
O prestígio da Física provém em grande parte de que, através das obser-
vações acumuladas, foi possível explicar, por meio de poucos princípios
gerais, todo o universo de fenómenos observados. Em particular, duas
leis da termodinâmica regulam, sem exceção conhecida, todos os fenó-
menos que envolvem transformações ou transferências de energia.
A primeira Lei da Termodinâmica, também conhecida como Princípio da Conservação da Energia, diz que a energia não pode ser criada ou destruída. Se, em algum lugar, a energia que se apresentava sob uma forma tiver desaparecido, a mesma quantidade de energia, sob alguma forma, em algum
lugar, terá de surgir. "As transformações de energia alteram sua distribuição, mas a energia total permanece a mesma." A expressão "consumo de energia" não é, pois, correta. A energia é utilizada e não, consumida. Pode-se falar em consumo de carvão ou de gasolina, porque esses materiais desaparecem ao serem queimados. Porém, a soma de todas as energias que surgem sob forma mecânica, térmica, eletromagnética e outras é exatamente igual à energia potencial química contida, inicialmente, no combustível, a qual, sob essa forma,
desapareceu.
Esta "contabilidade", segunda a qual a soma das energias no fim de uma transformação é igual à energia inicial, sempre dá certo. Se, em algum processo, os cálculos não confirmarem este balanço, é necessário refazê-los, porque, sob alguma forma, existe energia não levada em conta.

Consideremos, agora, a quantidade de trabalho que pode ser obtida nos processos de transformação da energia. É desta questão que trata a Segunda Lei da Termodinâmica.
Enquanto a energia é transformada, é possível realizar um trabalho útil, como resultado parcial da mudança de forma da energia. Assim, ao queimar-se a gasolina, no cilindro de um automóvel, uma parte da energia química, armazenada no combustível, é transformada em trabalho útil: os gases quentes, resultantes da queima, empurram o pistão. 0 restante aparece sob outras formas de energia (térmica, radiante, etc.), não aproveitadas. Em todos os processos, naturais ou tecnológicos, em que há sucessivas transformações da energia, a eficiência é sempre não crescente.
Casos ideais podem ser imaginados, em que a eficiência se conserva. Contudo, tanto em casos ideais como reais, a eficiência nunca aumenta. é isto que a Segunda Lei afirma. A Segunda Lei da Termodinâmica pode ser enunciada dizendo-se que: ê impossível converter totalmente energia térmica em trabalho útil.
Nos processos de tranformação da energia,
acontece sempre que a energia está, inicialmente,
numa forma mais convertível em trabalho e, no
final, a parte que não se converteu em trabalho,
está numa forma menos convertível em trabalho.
Dizemos que há uma degradação da energia.
Isto nos leva a outro enunciado da Segunda Lei:
Em qualquer transformação de energia, uma
parte é degradada.
O fato de a energia estar numa forma mais ou
menos convert ível em trabalho depende essencial-
mente da temperatura, ou melhor, da diferença
de temperatura entre o sistema que realiza o tra-
balho e o ambiente. Quanto mais quente estiver
um gás em relação ao ambiente, mais facilmente se
obterá dele algum trabalho útil.
Para dar sentido quantitativo a estas afirma-
ções, é necessário estabelecer o conceito de eficiên-
cia: chamamos eficiência à relação entre o trabalho
útil obtido e a energia fornecida. Essa relação
depende da diferença de temperatura entre o
gás e o ambiente.
Numa sucessão de transformações, aquela dife-
rença de temperatura vai diminuindo e a eficiência
também. A Segunda Lei da Termodinâmica afirma
o seguinte:
As transformações da energia podem ser ana-
lisadas de outro ponto de vista:
Energias como as armazenadas na gasolina
(elétricas ou químicas) são formas organizadas,
as quais, ao serem liberadas pela queima, permitem
obter trabalho útil. A parte não transformada em
trabalho útil constitui forma menos organizada de
energia. Essa parte é constituída pela energia
contida nos gases aquecidos que saem pelo escajoa-
mento e pela energia irradiada pelo motor aque-
cido.
A consideração de formas mais ou menos
organizadas de energia nos leva a outro enunciado
da Segunda Lei:
Em processos espontâneos, a ordem tende a
transformar-se em desordem.
Para tornar quantitativo este enunciado, pode-
mos recorrer à noção de probabilidade, conside-
rando a maior probabilidade de ocorrerem estados
de desordem, do que de ordem.
Assim, os 40 alunos de uma classe podem nela
entrar numa sequência qualquer uma delas é a
sequência alfabética de seus nomes. Os matemáti-
cos sabem que o número de sequências possíveis
é muito grande esse número é dado pelo "fatorial
de 40". Há, porém, uma só possibilidade de os
alunos entrarem segundo a ordem alfabética.
Sem alguém que use energia e chame pelos
nomes e os faça entrar em ordem alfabética na
classe, é altamente improvável que este fato ocorra
naturalmente. Da mesma forma, a probabilidade de
os alunos que entraram em ordem alfabética
saírem em ordem não alfabética é extremamente
grande, a menos que ocorra o emprego de alguma
energia externa ao processo, ê o que afirma, em
última análise, a Segunda Lei da Termodinâmica,
através de um enunciado menos elaborado: "Passa-
-se da ordem à bagunça com muita facilidade".
30
________________________________________
Page 3
A Segunda Lei pode ainda ser apresentada
de outra maneira:
ê impossível, sem introdução de energia no
sistema, que o calor passe de um corpo frio
para um corpo quente.
A melhor ilustração para este enunciado é o
refrigerador: ele retira calor do seu interior, que já
está frio, e joga esse calor na cozinha, que está
mais quente. Entretanto, para realizar esta façanha,
precisa receber uma injeção de energia: a energia
elétrica que aciona o compressor.
Consideremos agora o que ocorre com as tem-
peraturas do gelo e da água: a do gelo não muda
durante a fusão a da água, no balde, não muda
apreciavelmente podemos considerá-la constante
também.
Calculemos o quociente entre aquele valor de
AQ e a temperatura absoluta do gelo e da água:
Para o gelo: AQ
T
Para a água: AQ _ 8.000 cal _ _ 25 6 cal/°K
T 313°K
O valor de &Q não é o mesmo para o gelo e pa-
ra a água. Difere em sinal e em valor absoluto.
Consideremos o sistema formado pelo gelo e
pela água e somemos os valores de AQ :
T
Nos processos que ocorrem espontaneamente,
o calor sempre passa do corpo mais quente para o
mais frio. Nesses processos, desde que o sistema
esteja isolado, a quantidade de calor perdida pelo
corpo mais quente é igual à quantidade de calor
recebida pelo mais frio (Primeira Lei),
mas há uma grandeza que não é igual para os dois
corpos. Vejamos isto no caso simples esquematiza-
do na figura:
+ 29,3cal/°K - 25,6 cal/°K = +3,7cal/°K
Obtivemos um valor positivo para o4p=- total.
Em qualquer outro processo espontâneo (calor
passando do mais quente para o mais frio), o valor
do ^= total é positivo ( o que significa acréscimo).
Portanto, este quociente deve estar ligado a
alguma coisa que sempre aumenta naqueles pro-
cessos. Ora, o que sempre aumenta, nesses casos,
é a desordem. No nosso exemplo, a desordem no
gelo aumenta durante a fusão e, praticamente,
não muda na água. Portanto, a desordem total
do sistema gelo-água aumenta.
Podemos, então, considerar que o quociente
AQ. é uma medida da variação da desordem num
corpo ou num sistema. Os físicos deram um nome
a esse quociente: variação da entropia. Este concei-
to nos leva a mais uma formulação da Segunda Lei:
Num sistema isolado, a entropia nunca
decresce.
Consideremos a quantidade de calor recebida
pelo bloco de gelo, até fundir-se completamente:
AQ = 100 g x 80 cal/g = 8.000 cal
quantidade esta, evidentemente, cedida pela água.
Façamos uma convenção de sinais:
AQ recebido é positivo
AQ cedido é negativo
A equivalência entre os diferentes enunciados
da Segunda Lei pode ser estabelecida analisando-se
as conexões entre entropia, eficiência de uma trans-
formação e probabilidade de ocorrer um determi-
nado estado, num sistema isolado.
31
________________________________________
Page 4
As aparentes violações da Segunda Lei aconte-
cem quando não percebemos que o sistema em
consideração não é isolado, mas está recebendo
energia de fora.
Voltemos aos refrigeradores, que parecem
contrariar a Segunda Lei, pois tiram calor dos
objetos frios, colocados no seu interior, e transfe-
rem-no para o exterior, a uma temperatura mais
alta. Isto significa que a entropia no interior do
refrigerador diminui. Notemos, porém, que o pro-
cesso não ocorre espontaneamente, ou seja, o re-
frigerador não é um sistema isolado é necessário
acrescentar energia ao sistema que acaba por aque-
cer o ambiente, de modo que a entropia do sistema
todo (refrigerador mais ambiente) aumenta.
As leis da termodinâmica ajudam a entender
também porque, para nos mantermos vivos, preci-
samos ingerir todos os dias alimentos que tornem
possível, pela energia deles advinda, conservar a
temperatura de nosso corpo a 37°C, trabalhar,
irradiar calor, pensar, sonhar, etc.
Por outro lado o crescimento biológico apa-
rece para muitos, como uma violação da Segunda
Lei. ê preciso ver, porém, que o crescimento da
ordem estrutural da biosfera é sempre contraba-
lançado pelo decréscimo de ordem do Sol (ou
acréscimo de sua entropia).
A Segunda Lei da Termodinâmica leva-nos a
entender por que a maioria dos processos da natu-
reza é irreversível. Quando assistimos a um filme
mudo, rodado do fim para o começo, o que nos
chama a atenção para a impossibilidade são as vio-
lações da Segunda Lei da Termodinâmica, com pas-
sagem de estados de grande entropia (ou desorga-
nização) para outros mais organizados. Note-se
que é possível, nesses processos, assegurar a valida-
de da Primeira Lei, mas a Segunda Lei diz que a
reversibilidade é altamente improvável.
O transcorrer do tempo, ou o sentido do tem-
po, é algo também ligado à Segunda Lei da Termo-
dinâmica. A inversão do tempo levaria, em nosso
Universo, a uma violação da Segunda Lei?
Fica a resposta para quem quiser aumentar a
entropia de sua cabeça, não se esquecendo de que
a possibilidade do cadáver de um gato, estampilha-
do no asfalto, ressuscitar e sair abanando o rabo é
idêntica à probabilidade de ocorrer uma violação
da Segunda Lei da Termodinâmica.
Vamos tentar extrapolar a ideia de entropia
para outros campos:
Nos fenómenos sociais, os estados de grande
organização são obtidos à custa de muita dedica-
ção. A passagem, dos estados de grande organiza-
ção, para estados de desordem pode ser facilmente
efetuada: um atraso no horário de um trem, que
custou anos para ser construído, transforma-o
rapidamente em escombros, pela multidão desor-
ganizada e desesperançada. A passagem da organi-
zação para a desorganização é operada em minutos.
32
A operação inversa, a transformação dos escombros
no trem, em condições de funcionar, mesmo so-
frivelmente, só é feita mediante a intervenção de
energias estranhas ao sistema.
Para as pessoas ligadas à obtenção de finan-
ciamento para pesquisas, é bastante sabido que a
realização de uma pesquisa requer razoável quanti-
dades de dinheiro, embora nem sempre o produto
________________________________________
Page 5
resultante restitua rapidamente as importâncias
investidas: "é fácil transformar megadólares em
pesquisa, mas é duro transformar pesquisa em
megadólares".
No fundo, o dinheiro é uma "estrutura" alta-
mente compacta e organizada e a pesquisa é algo de
muito maior entropia. O mesmo ocorre com
numerosas aplicações, em que formas altamente
realizáveis de dinheiro se transformam, rapida-
mente, em formas dificilmente realizáveis, do tipo
retorno financeiro.
Isto poderia levar ao desestímulo do investi-
mento em formas entrópicas, como a pesquisa e a
educação, mas sucede que a tecnologia resultante
das pesquisas possibilita inventar máquinas que
permitem a utilização de formas degradadas de
energia, como o calor, transformando-as em tra-
balho útil, embora em processos pouco eficientes,
mas economicamente viáveis, pela queima de
combustíveis baratos, comandáveis pelo usuário,
que liga ou desliga a chave, dando início ou paran-
do a queima de gasolina ou outro combustível.
ê isto que a pesquisa, apesar de toda a sua
"entropia", permite obter: novas máquinas
que aumentam a entropia do universo, mas viabili-
zam nossa vida, dando-nos conforto, economia de
tempo, facilidade de comunicação e tantas outras
coisas que nos aborrecem, mas das quais não que-
remos prescindir.
No fundo, o desenvolvimento está bastante
ligado ao acréscimo de entropia do universo. Os
desenvolvidos, através da queima de maior quanti-
dade de combustíveis per capita, são maiores pro-
dutores per capita, também, de entropia, do que os
cidadãos das sociedades menos desenvolvidas.
Entropia per capita e dólares per capita seriam
grandezas diretamente proporcionais e, portanto,
utilizáveis como medidas de desenvolvimento.
Continuação dapág. 78
3) Mantendo a régua fixa, desloque o esquadro
6 cm à direita, ao longo da régua.
4) Trace um segmento ed de comprimento igual
ao comprimento ab.
5) Faça o mesmo para outros segmentos.
6) Considere a relação que associa a cada segmen-
to do plano um novo segmento obtido pelo
processo acima. Uma relação deste tipo chama-
-se translação. A translação é uma função?
Por quê?
7) Sendo função, qual é o domínio? E o conjunto-
-imagem?
Conceito geométrico explorado: TRANSLA-
ÇÃO.
Esta situação é um exemplo de translação,
função que associa a cada elemento ab traçado
inicialmente, um único segmento ad que se obtém
seguindo o processo descrito na situação em es-
tudo.
A função analisada nesta situação tem, como
domínio, o conjunto formado pelos segmentos
traçados inicialmente. O conjunto-imagem é
formado pelos segmentos obtidos através da trans-
lação e o campo de variação é o conjunto de todos
os pontos do plano.
Outras translações podem ser definidas e anali-
sadas, se o professor julgar interessante deter-se
um pouco mais no assunto.
SITUAÇÃO NP 19
1 ) Numa folha do seu caderno, marque o ponto o.
2) Marque um ponto p e trace a semi-reta op.
3) Sobre a semi-reta op marque um ponto p' tal
que a medida do segmento op' tenha o dobro
da medida do segmento op.
4) marque um ponto r e sobre a semi-reta or
determine um ponto r' de modo que a medida
do segmento or' seja o dobro da medida de or.
5) Considere a relação que associa a qualquer
ponto do plano da folha um ponto obtido pelo
processo descrito acima. Uma relação deste
tipo chama-se homotetia. A homotetia é uma
função? Porquê?
6) Qual é o domínio? E o conjunto-imagem?
Conceito geométrico explorado: HOMOTETIA.
A homotetia é uma função que associa, a cada
ponto p marcado no plano, um único ponto p'
obtido pelo processo descrito nesta situação.
Nesta situação, a função tem como domínio
0 conjunto formado pelos pontos marcados ini-
cialmente. 0 conjunto-imagem é formado pelos
pontos obtidos através da homotetia e o campo
de variação é o conjunto de todos os pontos do
plano.
Nesta situação, tem-se um exemplo de homote-
tia de razão 2 (dois). Pode-se definir outras homo-
tetias, variando-se a razão. Uma homotetia de razão
1 (um) deixa os pontos invariantes.
33

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Past Perfect

21
Nov

21/11/2009 às 15h45

Past Perfect
apid Theory you need to know!
Teoria que você precisa saber!
eview

O Past Perfect é utilizado para expressar algo que ocorreu antes de uma ação ou evento no passado (Simple Past).

I had seen many places before I moved here.

She had never eaten clams before her trip to Toronto.

Usamos o Past Perfect para expressar a duração do primeiro evento, até o ponto em que o segundo evento ocorreu.

She had been in town for 6 months when she finally found a decent place to live.

They had had that same old car until it got stolen last year.

É importante notar que quando queremos especificar o momento em que o evento ocorreu, usando as palavras after ou before na sentença, o Simple Past também pode ser usado, o qual é também correto.

We had worked in Bolivia from 1998 to 2003 before we got transfered to Brazil.

We worked in Bolivia from 1998 to 2003 before we got transfered to Brazil.

Mas se não especificarmos o ponto no tempo em que o evento aconteceu, temos que usar o Past Perfect, caso contrário a sentença adquire um significado diferente.

They had lived in China before coming here. => Em algum momento do passado, eles moraram na China.

They lived in China before coming here. => Eles moraram na China exatamente antes de chegar aqui.

Existem algumas expressões indicadoras deste tempo verbal, que geralmente são: until, till, before, when.

Para formar sentenças no Past Perfect, usamos as seguintes regras:

Afirmativa: pessoa + had + verbo principal no Past Participle

They had gone when I arrived there.

The party had finished when you called.

Negativa: Adicione "not" depois do verbo auxiliar.

She had not forgotten that offense until he apologized.

We had not left before the car got fixed.

Interrogativa: Inverta o sujeito e o verbo auxiliar.

Why had you gone before she gave you the permision?

What had he said about the problem before the presentation started?

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Ácidos e sua definição

15
Nov

15/11/2009 às 14h04

Ácido
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa
Ácidos e bases:
Extração ácido-base
Reação ácido-base
Fisiologia ácido-base
Homeostase ácido-base
Constante de dissociação ácida
Função de acidez
Solução tampão
pH
Afinidade por próton
Auto-ionização da água
Ácidos:
o Ácidos de Lewis
o Ácidos minerais
o Ácidos orgânicos
o Ácidos fortes
o Superácidos
o Ácidos fracos
Bases:
o Bases de Lewis
o Bases orgânicas
o Bases fortes
o Superbases
o Base não-nucleofílica
o Bases fracas
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A Wikipédia possui o:
Portal de Química

Ácido, segundo Arrhenius (1887), é toda substância que, em solução aquosa, libera única e exclusivamente íons H+ . Um exemplo é o ácido clorídrico, de fórmula HCl:
HCl H+ + Cl
Alguns anos mais tarde, em 1923, Brønsted e Lowry propuseram a idéia de que ácido é uma substância que pode ceder prótons (íons H+).
Esta última definição, generaliza a teoria de ácidos de Arrhenius. A teoria de Brønsted e Lowry de ácidos também serve para dissoluções não aquosas as duas teorias são muito parecidas na definição de ácido, mas a de Brønsted-Lowry é muito mais geral.
Lewis em 1923 ampliou ainda mais a definição de ácidos, teoria que não obteve repercussão até alguns anos mais tarde. Segundo a teoria de Lewis um ácido é aquela espécie química que, em qualquer meio, pode aceitar um par de elétrons. Desta forma incluem-se substâncias que se comportam como ácidos, mas não cumprem a definição de Brønsted e Lowry, sendo denominadas ácidos de Lewis. Visto que o protão, segundo esta definição, é um ácido de Lewis (tem vazio o orbital 1s, onde pode alojar-se o par de elétrons), pode-se afirmar que todos os ácidos de Brønsted-Lowry são ácidos de Lewis, e todos os ácidos de Arrhenius são de Brønsted-Lowry.
Exemplos de ácidos de Brønsted e Lowry: HCl, HNO3, H3PO4 - se doarem o H+ durante a reação.
Se estiverem em solução aquosa também são ácidos de Arrhenius.
Exemplos de ácidos de Lewis: Ag+, AlCl3, CO2, SO3 se receberem par de elétrons.
Índice
[esconder]
1 Força dos Ácidos (segundo Arrhenius)
o 1.1 Aspectos gerais da força dos ácidos
2 Auto ionização
3 Ácidos resistentes e não resistentes
4 Classificação dos ácidos
o 4.1 Quanto a presença de oxigênio
o 4.2 Quanto a volatilidade
o 4.3 Quanto a força
o 4.4 Quanto ao número de grupos funcionais (H+)
o 4.5 Quanto ao grau de hidratação
5 Veja também
6 Ligações externas

[editar] Força dos Ácidos (segundo Arrhenius)

Um parafuso (contendo ferro em sua composição) e um fio de cobre mergulhados em ácido clorídrico. O ácido clorídrico não reage com o fio de cobre.)
Um ácido forte é aquele que se ioniza completamente na água, isto é, libera íons H+, porém não os recebe. O exemplo anterior (ácido clorídrico) é um ácido forte. Outro é o ácido nítrico.
Um ácido fraco também libera íons H+ , porém parcialmente, estabelecendo um equilíbrio químico. A maioria dos ácidos orgânicos são deste tipo, e também alguns sais como o cloreto de alumínio.
HAc H+ + Ac- ( em solução aquosa )
Neste caso HAc equivale ao ácido acético, e a seta dupla indica o equilíbrio.
[editar] Aspectos gerais da força dos ácidos
Ao tratar de hidrácidos:
São fortes os ácidos HCl, HBr e HI. HF é o único moderado e os demais são ácidos fracos.
Ao tratar de Oxiácidos:
Considere a notação geral: Hx(Elemento)Oy. Teremos um ácido forte se: y - x >= 2 (y - x > 1). Um ácido moderado se: y - x = 1 . Um ácido fraco se: y - x = 0 (y = x) .
[editar] Auto ionização
Pela teoria de Brønsted-Lowry, existem os conceitos de ácido e bases conjugadas. Nesta visão, uma molécula de água, por exemplo, reage com outra, transferindo íon H+, ou seja, uma agindo como ácido e outra como base:
H2O + H2O H3O+ + OH- ( em solução aquosa ).
Assim, o OH- é a base conjugada da água e o H3O+ é o ácido conjugado da água.
É importante notar que, nesta reação, formam-se íons, o que pode ser comprovado pela pequena condutividade residual em água pura (0,056 microS/cm, o que mostra que a reação só ocorre em pequena proporção.
Outras substâncias também se auto-ionizam, como o HF, o H2SO4 e o ácido acético, sendo observadas reações ácido-base desta maneira também nestes solventes.
[editar] Ácidos resistentes e não resistentes
Como extensão a teoria de Lewis, criada por Pearson foi criado um conceito de dureza e moleza para ácidos e bases. Estes termos se referem, respectivamente, a dificuldade ou facilidade com que as "nuvens eletrônicas" ("superfície" externa do átomo, região de maior probabilidade dos elétrons mais externos, HOMO) podem ser deformadas.
Este ponto de vista é importante para análise de estabilidade/força de ligações entre ácidos e bases, influenciando áreas da química como catálise. Basicamente, ácidos duros como o H+, HF, BF3, AlCl3, formarão ligações mais fortes com bases duras, como OH-, NH3, e ácidos e bases moles farão ligações mais fortes entre si, enquanto ligações duro-mole serão mais fracas ou não ocorrerão. Exemplos de bases moles são PH3, I-. Exemplos de ácidos moles são Hg2+, CuI, BH3.
[editar] Classificação dos ácidos
Este artigo ou secção não cita nenhuma fonte ou referência (desde junho de 2009)
Ajude a melhorar este artigo providenciando fontes fiáveis e independentes, inserindo-as no corpo do texto ou em notas de rodapé. Encontre fontes: Google news, books, scholar, Scirus

[editar] Quanto a presença de oxigênio
Hidrácidos: sem oxigênio (fórmula geral: HnA)
Oxiácidos: com oxigênio (formula geral: HnA0)
[editar] Quanto a volatilidade
Fixos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H3PO3
Voláteis : HCL, HBr, HI, H2S, HCN, HNO3, entre outros.
[editar] Quanto a força
N é o número de moléculas que foram ionizadas pelo número total de moléculas. Força:
Forte: Grau de ionização acima de 50%
Semi-forte: Grau de ionização entre 30% a 50%
Fraco: Grau de ionização de 10% a 30%
Semi-fraco: Grau de ionização de 4% a 10%
Superfraco: Grau de ionização de 1% a 4%
Insignificante: Grau de ionização até 1%
[editar] Quanto ao número de grupos funcionais (H+)
Monopróticos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H3PO3
Dipróticos: H2S, H2Cr2O7, H2MnO4, H3PO3, etc.
[editar] Quanto ao grau de hidratação
Orto: Ácido hidratado: H3PO4 (Fosfórico)
Meta: Ácido menos uma molécula de água: H3PO4 - H2O = HPO3 (Metafosfórico)
Piro: 2 ácidos menos uma molécula de água: 2 H3PO4 - H2O = H4P2O7 (Pirofosfórico)
[editar] Veja também
Ácido de Lewis
Indicadores ácido-base
Reação ácido-base
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry
[editar] Ligações externas

O Wikcionário possui o verbete ácido
Planilha de cálculo de pH, diagramas de equilíbrio ácido-base, e curvas de titulação

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