Máquinas Térmicas, Refrigeradores, Entropia e 2a lei da Termodinâmica

Máquinas térmicas são dispositivos que produzem trabalho mecânico por meio do consumo e rejeição de energia na forma de calor. Para tanto, usam uma substância de trabalho operando em ciclos. Um grande sonho dos inventores é construir uma máquina perfeita, capaz de transformar totalmente o calor absorvido em trabalho útil, funcionando com 100% de eficiência, mas a realização desta máquina não é possível, a 2a lei da Termodinâmica enuncia tal inviabilidade. A figura ao lado mostra uma representação gráfica de um ciclo de operação da máquina ideal de Carnot. Esta máquina usa um gás ideal como substância de trabalho e opera em ciclos entre dois reservatórios térmicos às temperaturas TQ e TF. >>>>  Mais detalhes no link .... 

Teoria Cinética dos Gases

As partículas de um gás se movem e ocupam todo volume do recipiente onde estão confinadas. Vamos considerar que as partículas não interagem entre si, mas podem colidir entre elas e com as paredes do recipiente. Os modos como as partículas podem armazenar energia para se mover depende da temperatura do gás. A teoria cinética faz um tratamento microscópico das propriedades do gás a partir da sua constituição microscópica, explicando, por exemplo, a pressão e a energia interna do gás em relação aos movimentos de suas partículas. A pressão é resultado das colisões das partículas com as paredes do recipiente e a energia se relaciona com os possíveis movimentos que as partículas podem executar. Nesta postagem, apresentamos uma breve discussão sobre a teoria cinética dos gases e resolvemos alguns exemplos de aplicação da teoria. (Figura: LTC Editora, Física na Universidade para as Ciências Físicas e da Vida - Vol. 2 ; Kesten e Tauck)   >>>   Link  para mais detalhes .... .

Fluidos

Os fluidos podem escoar e não tem formato definido, se amoldam no recipiente onde estão. Líquidos e gases podem escoar. Uma diferença entre eles é que o volume do líquido é fixo, ele pode se amoldar no recipiente, mas mantém o seu volume, já o gás não, se acomoda e ocupa todo volume do recipiente. A pressão em um fluido aumenta com a profundidade, varia cerca de 1 atm a cada 10 m de profundidade na água, no caso da atmosfera, o ar fica mais rarefeito com a altitude e a pressão diminui. Quando um objeto está total ou parcialmente submerso em um fluido, ele experimenta uma força de empuxo, dirigida de baixo para cima e de módulo igual ao peso do fluido deslocado. É por causa desta força que um balão pode subir na atmosfera. Serão apresentados alguns exemplos de aplicação sobre fluidos em repouso e escoando  >>>>> mais detalhes  ... . 

Gravitação de Newton - Órbitas Circulares e Elípticas

Foto: site da NASA

Vamos discutir o problema das órbitas planetárias no contexto das leis de Kepler e da Gravitação de Newton. Partindo das órbitas circulares, em seguida serão discutidas as elípticas e as adaptações que estas necessitam em relação às circulares. Nestes dois casos, um corpo de massa “M” é considerado parado no centro da órbita e outro “m” desenvolve o movimento orbital (M>>m). A precisão desta aproximação também é analisada. Serão considerados apenas os corpos em questão (“M” e “m”), desprezando os efeitos de outros corpos (planetas). Em outros exemplos são discutidos sistemas do tipo binário de estrelas.  Mais detalhes no link >>>>>>

Gravitação - Anel, Casca Esférica e Esfera

São apresentados alguns exemplos de aplicação sobre a força gravitacional de Newton. Em particular, será discutido o "teorema das cascas": a força de atração gravitacional de uma casca esférica com distribuição uniforme de massa sobre uma partícula localizada fora da casca, se comporta como se a massa da casca esférica estivesse concentrada em seu centro, reduzindo o problema ao da atração gravitacional entre duas partículas, A partir desse resultado, o problema da atração gravitacional de uma partícula por uma esfera homogênea de massa fica simplificado.   Mais detalhes ......

Molécula diatômica, oscilações e calor específico

Vamos analisar exemplos de oscilação de dois corpos ligados por uma mola. A partir daí, em uma abordagem sem entrar nos méritos da mecânica quântica, trataremos as oscilações dos átomos em uma molécula diatômica. 

Na sequência, discutiremos o calor específico a volume constante para um gás com moléculas diatômicas. Mais detalhes ..... 

Oscilações

Um objeto executando um movimento oscilatório, se move num vai-e-vem entre dois pontos de retorno em busca de uma posição de equilíbrio. Os pontos de retorno correspondem ao máximo deslocamento do objeto. Para oscilações com pequenos deslocamentos, a força restauradora pode ser escritas como linear com o deslocamento e voltada para o ponto de equilíbrio. Um fenômeno interessante da natureza ocorre quando um sistema oscilatório é submetido a uma força externa periódica. Dependendo da frequência de aplicação da força externa, o movimento de  oscilação pode alcançar grandes amplitudes. Mais detalhes ....

Escher, moto perpétuo e as leis da física

Um dos grandes desafios enfrentados pelos inventores é o da construção de uma máquina que funcione continuamente e gerando a energia que consome para trabalhar (moto perpétuo), mas as leis da física mostram que é um sonho impossível de ser realizado. Porém, as obras do artista gráfico M.C. Escher  parecem desafiar tais leis, em particular a litografia “Waterfall” de 1961.  Acesse o Link ....

Veja a figura ampliada.

Elemento químico

Os elementos químicos podem ter isótopos estáveis ou radioativos, os estáveis são mais abundantes e não se modificam, enquanto que os radioativos se transformam, podem até se transmutar para outro elemento. Atualmente são conhecidos 118 elementos, porém, existem cerca de 90 elementos disponíveis na natureza, os outros são em pouquíssima quantidade (diz-se elementos traço) ou artificiais. Do total dos elementos conhecidos, 81 apresentam isótopos estáveis, todos com número atômico menor do que o do bismuto. Os elementos acima do bismuto são todos radioativos, como o urânio e o plutônio. Acesse o link ...

Energia dos alimentos e metabolismo

Os organismos vivos precisam de energia para viver, uma necessidade para manter em atividade as suas funções básicas e para realizar tarefas. Os alimentos consumidos são as fontes de energia: proteínas, gorduras, carboidratos e açúcares, são ricos em energia. Estas energias são obtidas por meio das reações químicas que ocorrem nos processos de metabolismo do organismo. Mesmo quando dormimos ou estamos em repouso o organismo precisa de energia para trabalhar, as atividades diárias requerem energia adicional. Acesse o link ... .

Ondas sonoras, audição e fala

As ondas sonoras produzem variações de pressão que fazem as partículas do ar oscilar. Quando chegam aos ouvidos, estas perturbações "cutucam" periodicamente o tímpano ... (.. Link >>>)

Alguns efeitos da pressão no organismo

A pressão aumenta proporcionalmente com a profundidade em piscina, mar, lagoa, ..., contrariamente, diminui em regiões altas. Variações da pressão atuam diretamente no funcionamento do organismo. ... acesse o Link >>>

Pêndulo simples

Roteiro de uma experiência para medir a aceleração da gravidade usando um pêndulo simples (clique aqui).