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)
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.
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.
Em um motor de 4 tempos podemos resumir o processo em uma admissão de combustível, seguida por uma compressão, uma combustão e finalizada por uma exaustão.
No vídeo abaixo é possível ver quase todo este ciclo, inclusive com o detalhe da faísca que inicia a combustão. Pena que a parte da exaustão foi cortada do vídeo.
A animação abaixo esquematiza todo o ciclo.
Mais informações podem ser obtidas em https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Otto
inclusive com uma representação do modelo ideal do ciclo e explicações sobre os motores de múltiplas válvulas.
O website http://www.cienciadosmateriais.org/
apresenta um belo projeto de um ´livro´ virtual sobre ciência dos materiais.
Com uma interessante divisão do material em capítulos, o sistema criado permite uma navegação que une texto, notas de rodapé, imagens e demonstrações interativas muito criativas.
O livro foi idealizado como parte de um projeto financiado pelo FINEP, e tem como foco professores do Ensino Médio, da Escola profissionalizante e estudantes universitários.
Nesta aula o professor Moungi Bawendi faz considerações sobre a utilidade do entendimento dos conceitos de equilíbrio químico e Gibbs no projeto de novos medicamentos.
Esta aula foge um pouco da sequência de explicações adotadas nas aulas anteriores deste curso.
