domingo, 3 de maio de 2009
ELETRODINÂMICA
7 – Corrente Elétrica
7.1 – Introdução
A partir de agora passaremos a estudar o movimento da carga elétrica. Veremos desde os Princípios Básicos até como todo processo de produção de energia elétrica é realizado.
7.2 – Condutores e Isolantes
Condutor elétrico é todo corpo que permite a movimentação de carga no seu interior. Caso não seja possível essa movimentação, então o corpo é chamado de isolante elétrico.
A seguir mostramos numa tabela alguns condutores e alguns isolantes:
Bons Condutores Bons Isolantes
F metais em geral
F grafite
F cerâmica
F água F vidro
F cera
F borracha
F seda
Os condutores elétricos mais comuns são os metais, que caracterizam-se por possuírem grande quantidade de elétrons-livres, por exemplo: o alumínio possui 2 elétrons na última camada, já o ferro possui 2 e o cobre possui 1. Esses elétrons possuem uma ligação fraca com o núcleo, tendo certa liberdade de movimentação, o que confere condutibilidade aos metais.
Normalmente, o movimento o movimento dos elétrons livres no metal é caótico e imprevisível. No entanto, em certas condições, esse movimento torna-se ordenado, constituindo o que chamamos de corrente elétrica.
Importante:
Corrente Elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas.
Embora a corrente elétrica nos metais seja constituída de elétrons em movimento ordenado, por convenção, tradicionalmente aceita, admite-se que o sentido da corrente elétrica é oposto ao movimento dos elétrons.
Figura 26
Portanto de agora em diante iremos utilizar o sentido convencional, para indicar o sentido da corrente elétrica.
7.3 – Intensidade de Corrente Elétrica
Definimos intensidade de corrente elétrica como sendo a quantidade de carga que passa numa seção transversal de um condutor durante um certo intervalo de tempo.
Figura 27
É importante dizer que seção transversal é um corte feito no fio para medir, como num pedágio, quantos elétrons passa por ali num intervalo de tempo.
Portanto, podemos escrever que:
Unidades no SI:
Q ® carga elétrica Þ Coulomb (C)
Dt ® intervalo de tempo Þ segundo (s)
i ® intensidade de corrente elétrica Þ Coulomb por segundo (C/s) = Ampere (A)
Importante:
F Freqüentemente utilizamos submúltiplos do Ampere.
1 mA = 10-3 A (miliampere)
1 mA = 10-6 A (microampere)
F Quando a corrente elétrica mantém sentido invariável ela é denominada corrente contínua (C.C.). Caso o sentido da corrente elétrica se modifique no decorrer do tempo, ela é denominada corrente alternada (C.A.)
Exercícios
Através de uma seção transversal de um fio condutor passaram 2,5 x 1021 elétrons num intervalo de tempo de 200 s. Qual o valor da intensidade de corrente elétrica através desse condutor?
Determine o número de elétrons recebidos por um corpo carregado com a carga – 64 mC.
18>
O gráfico anexo representa a intensidade da corrente que percorre um condutor em função do tempo. Sendo a carga elementar e = 1,6 x 10-19 C, determine:
(a) a carga elétrica que atravessa a seção transversal do condutor em 6 s;
(b) o número de elétrons que nesse intervalo de tempo atravessou a seção;
(c) a intensidade média de corrente elétrica entre 0 e 6 s.
7.4 – Tensão Elétrica ou Diferença de Potencial (d.d.p)
Normalmente as cargas elétricas livres de um condutor metálico isolado estão em movimento desordenado, caótico. Falamos anteriormente que em certas condições podemos transformar este movimento desordenado em movimento ordenado, basta ligarmos as extremidades do condutor aos terminais de um dispositivo chamado gerador. A função do gerador é fornecer às cargas elétricas energia elétrica, evidentemente à custa de outra forma de energia. Resumindo, um gerador é o dispositivo elétrico que transforma um tipo qualquer de energia em energia elétrica.
São exemplos de geradores as pilhas, as baterias de relógio e as baterias de automóvel.
A medida que as cargas se movimentam elas se chocam com os átomos que constituem a rede cristalina do condutor, havendo uma conversão de energia elétrica em energia térmica. Assim, as cargas elétricas irão “perdendo” a energia elétrica que receberam do gerador. Portanto, considerando o condutor representado na figura 5 na extremidade B cada carga elementar possui uma energia elétrica EB menor que a energia elétrica na extremidade A EA (EB < EA).
Figura 28
A relação entre energia elétrica que a partícula possui num determinado ponto do condutor e a sua carga elétrica (carga elementar) define uma grandeza física chamada de potencial elétrico (V).
e
Entre esses pontos haverá uma diferença de potencial elétrico (d.d.p.) ou tensão elétrica (U), dada por:
onde VA > VB
Unidades no SI:
E ® energia Þ Joule (J)
e ® carga elementar Þ Coulomb (C)
V ® potencial elétrico Þ Joule por Coulomb = Volt (V)
U ® d.d.p. Þ Joule por Coulomb = Volt (V)
ENTENDA MELHOR O QUE É d.d.p
Para uma melhor compreensão da importância da d.d.p. dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática.
Observe a figura 29a abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo (observe a figura 29b).
Figura 29a FIGURA 29b
Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente (figura 29c). Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.).
Figura 29c FIGURA 29b
Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os dois tubos (figura 29d).
Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:
Figura 30
Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter o movimento ordenado de elétrons. Esquematicamente temos:
Figura 31
Pode-se verificar que no condutor, o sentido da corrente elétrica é da extremidade de maior potencial (pólo positivo) para a extremidade de menor potencial (pólo negativo).
Exercícios
Ao se deslocar entre dois pontos de um condutor, uma carga elementar perde 3,2 x 10-16 Joules de energia elétrica. Determine a d.d.p. entre os dois pontos considerados. A carga elementar é igual a 1,6 x 10-19 C.
A corrente elétrica por um fio de cobre é constituída pelo deslocamento de:
(a) Elétrons;
Prótons;
Íons negativos de cobre;
Íons positivos de cobre;
Átomos de cobre.
Desafio:
1> Uma carga +q move-se numa superfície de raio R com uma velocidade escalar v. A intensidade de corrente média em um ponto da circunferência é:
(a) ; (b) ; (c) ; (d) ; (e) .
MODELOS ATOMICOS
Modelos Atômicos:
Dalton: partícula maciça, indivisível, sem carga elétrica (bola de bilhar).
Thomson: partícula maciça, divisível, era uma pasta positiva recheada por cargas negativas (pudim de passas)
Rutheford: não é maciço, núcleo muito pequeno com carga positiva, ao redor desse, localizam-se elétrons que neutralizam a carga do núcleo. (foi comparado ao Sistema Solar)
Rutheford-Bohr: - o elétron gira em uma órbita com quantidade de energia bem definida.
- o elétron ao saltar de uma órbita mais interna para outra mais externa, absorve energia na forma de Quantum.
- o elétron ao retornar a sua órbita de origem, libera a mesma energia que foi absorvida, porém, na forma de onda eletromagnética (fóton).
- Se o elétron ficar girando apenas em sua órbita estacionária, não ganha nem perde energia.
- 1 fóton = 1 Quantum ; plural de Quantum é Quanta.
Sommerfeld: algumas órbitas, camadas ou níveis, seriam formados por subcamadas ou subníveis, onde, uma é circular e as demais elípticas mais ou menos alongadas.
Estudo do átomo:
Carga Massa relativa Localização
Próton + 1 Núcleo
Neutron Nula 1 ou 1 + 1/1840 Núcleo
Elétron - 1/1840 Eletrosfera
- Cátion à No de prótons > No de elétrons
- Ânion à No de elétrons > No de prótons
- Número atômico (Z) à No de prótons de um átomo.
- Número de massa (A) à é a soma de prótons e neutrons. – A = Z + N
- Isótopos à diferentes Nos de massa e neutrons, iguais Nos de prótons. Apresentam propriedades químicas iguais e propriedades físicas diferentes.
Ex.: H à Hidrogênio Leve ou Prótio à mais abundante, forma água comum.
H à Hidrogênio Pesado ou Deutério à forma D O, água pesada, que é usada em reatores nucleares.
H à Trítio ou tritério à forma água superpesada, é radioativo (o menos estável)
- Isóbaros à diferentes Nos atômicos e iguais Nos de massa (não pertencem ao mesmo elemento).
- Isótonos à diferentes Nos atômicos e de massa e iguais Nos de neutrons.
- Isoeletrônicos à partículas com o mesmo No de elétrons.
- Alotropia à alguns elementos possuem a característica de formar mais de uma substância simples diferentes. Os alótropos possuem propriedades físicas diferentes e propriedades químicas semelhantes.
Ex.: O (oxigênio) Alótropos do elemento oxigênio que se
O (Ozônio) diferem na atomicidade.
Temperaturas
Temperatura Medida do nível de agitação térmica das partículas ou medida do nível da energia térmica por partícula de um corpo ou sistema físico.
Equilíbrio Térmico Temperaturas iguais, isto é, mesmo nível de agitação térmica; não significa mesma energia térmica.
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
ESCALA CELSIUS Ponto de gelo: 0
Ponto de vapor: 100
ESCALA FAHRENHEIT Ponto de gelo: 32
Ponto de vapor: 212
ESCALA KELVIN Ponto de gelo: 273
Ponto de vapor: 373
CONVERSÕES ENTRE ESCALAS
CELSIUS - FAHRENHEIT Tc = 5 / 9(Tf - 32) ou Tf = (9 / 5).Tc + 32
CELSIUS - KELVIN Tc = Tk - 273 ou Tk = Tc + 273
VARIAÇÕES DE TEMPERATURA
CELSIUS - FAHRENHEIT (Variação)Tc = 5 / 9(Variação)Tf ou (Variação)Tf = 9 / 5(Variação)Tc
CELSIUS - KELVIN (Variação)Tc = (Variação)Tk
Dilatação Térmica
Um dos efeitos da temperatura , é provocar a variação das dimensões de um corpo .
Pois se aumentarmos a temperatura de um corpo , aumenta a agitação das partículas de seu corpo e consequentemente , as partículas se afastam uma das outras , provocando um aumento das dimensões ( comprimento , área e volume ) do corpo.
A esse aumento das dimensões do corpo dá-se o nome de dilatação térmica.
Dilatação Linear
Dilatação linear é aquela em que predomina a variação em uma única dimensão , ou seja , o comprimento. ( Ex: dilatação em cabos , barras , etc.... )
Dilatação Superficial e Volumétrica
Verifica-se experimentalmente que a dilatação superficial e a dilatação volumétrica dos sólidos são inteiramente semelhante à dilatação linear.
CALORIMETRIA
E comum, em doçarias, colocar-se gelo - seco(gás carbônico solidificado) em volta de bolos de sorvete ou outros doces para mantê-los em baixa temperatura e evitar que se estraguem. Após algum tempo, percebe-se que o gelo-seco desaparece, mas os doces continuam frescos.
Esse e outros fenômenos interessantes poderão ser entendidos após o estudo deste capitulo.
CALOR
Quando dois corpos com temperatura são colocados em contato térmico, nota-se que a temperatura do corpo ‘mais quente’ começa a diminuir, enquanto a do corpo "mais frio’’ começa a aumentar. Portanto, o corpo "mais quente’’ perde energia térmica e o outro ganha. Isso ocorre através da passagem de energia térmica do corpo ‘mais quente’ para o "mais frio".
Tal energia térmica que flui no sentido indicado é denominada "calor".
CALOR:
Energia térmica em trânsito devido á diferença de temperatura ; flui espontaneamente do sistema de temperatura mais baixa.
ATENÇÃO:
Enquanto a temperatura de dada substância estiver variando, não ocorre mudança de fase e, se a substância estiver mudando de fase , não ocorre variação na sua temperatura (temperatura de mudança de fase é constante) .
UNIDADES DE QUANTIDADE DE CALOR:
Sendo calor uma forma de energia , sua unidade, no SI , é o joule (J).
Existe uma unidade consagrada pelo uso público chamada de calorimetria (cal).
1cal = 4,18J
A calorimetria admite um múltiplo , a quilocaloria (Kcal).
1Kcal = 103 cal
Resumo de Física III
Força elétrica
Eletricidade è Eletrostática
à Estrutura da Matéria
Átomo p à próton
n à neutron
é à elétron
mp»1840mé
à Quantidade de Carga elétrica (Q)
Q = n é
n = número de elétrons
é = Carga elétrica (carga elementar) à 1,6 x 10-19 C
Unidade no SI
[Q] = Coulomb (C)
à Lei de Du Fay
Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem
à Conservação de quantidade de carga elétrica
Num sistema eletricamente isolado a quantidade de carga se conserva
à Condutores e isolantes
Condutores de mesma dimensão e material
Contato
q1 q2 q1 + q2 q1 + q2
2 2
Lei de Coulomb
A força de interação entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto entre as cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa
F = k . q1 . q2 k = constante eletrostática no vácuo
d² ko = 9 x 109
mC = mini coulomb = 10-3 C
mC = micro coulomb = 10-6 C
nC = nani coulomb = 10-9 C
Obs.: segundo a Lei de Coulomb, a intensidade da orça de interação elétrica entre duas cargas puntiformes é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
Lembre-seà Situação de equilíbrio é a igualdade das forças atuantes nos corpos.
Campo elétrico
O campo elétrico é uma perturbação gerada por uma carga elétrica no espaço.
Carga de teste
Campo elétrico
à Vetor Campo elétrico (E)
E = F .
q F E E
q (+) F q(-)
Q (+) Q (+)
Pela Lei de Coulomb
F = k Q . q . (: q )
d²
F . = k . Q . q / d² è E = k . Q .
q q d²
Q à carga geradora do campo
à Gráfico
E E
o d o q
Unidade no SI
[E] = N .= V .
C m
à Linhas de campo
Afastamento Aproximação
DICA DE FÍSICA
A Física e a Matemática caminham juntas, portanto, é importante que você desenvolva sua habilidade na interpretação e construção de gráficos, na resolução de equações de 1º e 2º grau e no cálculo de área das figuras mais conhecidas. Muitas questões de Física, nos vestibulares, serão resolvidas com esses recursos.
Como exemplo, aplicamos todos estes recursos no estudo dos movimentos.
O movimento uniforme é descrito por uma função de 1º grau (S=S0+V.t) e para este movimento é necessário que você saiba, a partir da função, representá-lo graficamente e ainda extrair destes gráficos propriedades importantes.
Como exemplo, veja a representação do movimento uniforme e progressivo:
Do primeiro gráfico S=f(t), temos:
A velocidade escalar (V) é numericamente igual à tangente do ângulo (q) de inclinação da reta da função.
Do segundo gráfico V=f(t), temos:
O deslocamento escalar (DS) é numericamente igual à área sob o gráfico V=f(t).
O mesmo ocorre com o movimento uniformemente variado, que é descrito por uma função de 2º grau ( para o espaço e uma função de 1º grau (V=V0+a.t) para a velocidade.
Como exemplo, veja a representação do movimento uniformemente variado, com aceleração positiva.
Do gráfico S=f(t), temos:
A velocidade escalar (V) é numericamente igual à tangente do ângulo (q) de inclinação da reta que tangencia a curva da função S=f(t).
Do gráfico V=f(t), temos:
1- A aceleração escalar (a) é numericamente igual à tangente do ângulo (q) de inclinação da reta da função.
2- Deslocamento escalar (DS) é numericamente igual à área sob o gráfico V=f(t).
Do gráfico a=f(t), temos:
A variação da velocidade escalar (DV) é numericamente igual à área sob o gráfico a=f(t).
Vimos algumas propriedades usando os cálculos da tangente e da área.
Espero que esta dica seja importante (não seria melhor “útil”?) para você.
7 – Corrente Elétrica
7.1 – Introdução
A partir de agora passaremos a estudar o movimento da carga elétrica. Veremos desde os Princípios Básicos até como todo processo de produção de energia elétrica é realizado.
7.2 – Condutores e Isolantes
Condutor elétrico é todo corpo que permite a movimentação de carga no seu interior. Caso não seja possível essa movimentação, então o corpo é chamado de isolante elétrico.
A seguir mostramos numa tabela alguns condutores e alguns isolantes:
Bons Condutores Bons Isolantes
F metais em geral
F grafite
F cerâmica
F água F vidro
F cera
F borracha
F seda
Os condutores elétricos mais comuns são os metais, que caracterizam-se por possuírem grande quantidade de elétrons-livres, por exemplo: o alumínio possui 2 elétrons na última camada, já o ferro possui 2 e o cobre possui 1. Esses elétrons possuem uma ligação fraca com o núcleo, tendo certa liberdade de movimentação, o que confere condutibilidade aos metais.
Normalmente, o movimento o movimento dos elétrons livres no metal é caótico e imprevisível. No entanto, em certas condições, esse movimento torna-se ordenado, constituindo o que chamamos de corrente elétrica.
Importante:
Corrente Elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas.
Embora a corrente elétrica nos metais seja constituída de elétrons em movimento ordenado, por convenção, tradicionalmente aceita, admite-se que o sentido da corrente elétrica é oposto ao movimento dos elétrons.
Figura 26
Portanto de agora em diante iremos utilizar o sentido convencional, para indicar o sentido da corrente elétrica.
7.3 – Intensidade de Corrente Elétrica
Definimos intensidade de corrente elétrica como sendo a quantidade de carga que passa numa seção transversal de um condutor durante um certo intervalo de tempo.
Figura 27
É importante dizer que seção transversal é um corte feito no fio para medir, como num pedágio, quantos elétrons passa por ali num intervalo de tempo.
Portanto, podemos escrever que:
Unidades no SI:
Q ® carga elétrica Þ Coulomb (C)
Dt ® intervalo de tempo Þ segundo (s)
i ® intensidade de corrente elétrica Þ Coulomb por segundo (C/s) = Ampere (A)
Importante:
F Freqüentemente utilizamos submúltiplos do Ampere.
1 mA = 10-3 A (miliampere)
1 mA = 10-6 A (microampere)
F Quando a corrente elétrica mantém sentido invariável ela é denominada corrente contínua (C.C.). Caso o sentido da corrente elétrica se modifique no decorrer do tempo, ela é denominada corrente alternada (C.A.)
Exercícios
Através de uma seção transversal de um fio condutor passaram 2,5 x 1021 elétrons num intervalo de tempo de 200 s. Qual o valor da intensidade de corrente elétrica através desse condutor?
Determine o número de elétrons recebidos por um corpo carregado com a carga – 64 mC.
18>
O gráfico anexo representa a intensidade da corrente que percorre um condutor em função do tempo. Sendo a carga elementar e = 1,6 x 10-19 C, determine:
(a) a carga elétrica que atravessa a seção transversal do condutor em 6 s;
(b) o número de elétrons que nesse intervalo de tempo atravessou a seção;
(c) a intensidade média de corrente elétrica entre 0 e 6 s.
7.4 – Tensão Elétrica ou Diferença de Potencial (d.d.p)
Normalmente as cargas elétricas livres de um condutor metálico isolado estão em movimento desordenado, caótico. Falamos anteriormente que em certas condições podemos transformar este movimento desordenado em movimento ordenado, basta ligarmos as extremidades do condutor aos terminais de um dispositivo chamado gerador. A função do gerador é fornecer às cargas elétricas energia elétrica, evidentemente à custa de outra forma de energia. Resumindo, um gerador é o dispositivo elétrico que transforma um tipo qualquer de energia em energia elétrica.
São exemplos de geradores as pilhas, as baterias de relógio e as baterias de automóvel.
A medida que as cargas se movimentam elas se chocam com os átomos que constituem a rede cristalina do condutor, havendo uma conversão de energia elétrica em energia térmica. Assim, as cargas elétricas irão “perdendo” a energia elétrica que receberam do gerador. Portanto, considerando o condutor representado na figura 5 na extremidade B cada carga elementar possui uma energia elétrica EB menor que a energia elétrica na extremidade A EA (EB < EA).
Figura 28
A relação entre energia elétrica que a partícula possui num determinado ponto do condutor e a sua carga elétrica (carga elementar) define uma grandeza física chamada de potencial elétrico (V).
e
Entre esses pontos haverá uma diferença de potencial elétrico (d.d.p.) ou tensão elétrica (U), dada por:
onde VA > VB
Unidades no SI:
E ® energia Þ Joule (J)
e ® carga elementar Þ Coulomb (C)
V ® potencial elétrico Þ Joule por Coulomb = Volt (V)
U ® d.d.p. Þ Joule por Coulomb = Volt (V)
ENTENDA MELHOR O QUE É d.d.p
Para uma melhor compreensão da importância da d.d.p. dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática.
Observe a figura 29a abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo (observe a figura 29b).
Figura 29a FIGURA 29b
Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente (figura 29c). Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.).
Figura 29c FIGURA 29b
Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os dois tubos (figura 29d).
Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:
Figura 30
Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter o movimento ordenado de elétrons. Esquematicamente temos:
Figura 31
Pode-se verificar que no condutor, o sentido da corrente elétrica é da extremidade de maior potencial (pólo positivo) para a extremidade de menor potencial (pólo negativo).
Exercícios
Ao se deslocar entre dois pontos de um condutor, uma carga elementar perde 3,2 x 10-16 Joules de energia elétrica. Determine a d.d.p. entre os dois pontos considerados. A carga elementar é igual a 1,6 x 10-19 C.
A corrente elétrica por um fio de cobre é constituída pelo deslocamento de:
(a) Elétrons;
Prótons;
Íons negativos de cobre;
Íons positivos de cobre;
Átomos de cobre.
Desafio:
1> Uma carga +q move-se numa superfície de raio R com uma velocidade escalar v. A intensidade de corrente média em um ponto da circunferência é:
(a) ; (b) ; (c) ; (d) ; (e) .
MODELOS ATOMICOS
Modelos Atômicos:
Dalton: partícula maciça, indivisível, sem carga elétrica (bola de bilhar).
Thomson: partícula maciça, divisível, era uma pasta positiva recheada por cargas negativas (pudim de passas)
Rutheford: não é maciço, núcleo muito pequeno com carga positiva, ao redor desse, localizam-se elétrons que neutralizam a carga do núcleo. (foi comparado ao Sistema Solar)
Rutheford-Bohr: - o elétron gira em uma órbita com quantidade de energia bem definida.
- o elétron ao saltar de uma órbita mais interna para outra mais externa, absorve energia na forma de Quantum.
- o elétron ao retornar a sua órbita de origem, libera a mesma energia que foi absorvida, porém, na forma de onda eletromagnética (fóton).
- Se o elétron ficar girando apenas em sua órbita estacionária, não ganha nem perde energia.
- 1 fóton = 1 Quantum ; plural de Quantum é Quanta.
Sommerfeld: algumas órbitas, camadas ou níveis, seriam formados por subcamadas ou subníveis, onde, uma é circular e as demais elípticas mais ou menos alongadas.
Estudo do átomo:
Carga Massa relativa Localização
Próton + 1 Núcleo
Neutron Nula 1 ou 1 + 1/1840 Núcleo
Elétron - 1/1840 Eletrosfera
- Cátion à No de prótons > No de elétrons
- Ânion à No de elétrons > No de prótons
- Número atômico (Z) à No de prótons de um átomo.
- Número de massa (A) à é a soma de prótons e neutrons. – A = Z + N
- Isótopos à diferentes Nos de massa e neutrons, iguais Nos de prótons. Apresentam propriedades químicas iguais e propriedades físicas diferentes.
Ex.: H à Hidrogênio Leve ou Prótio à mais abundante, forma água comum.
H à Hidrogênio Pesado ou Deutério à forma D O, água pesada, que é usada em reatores nucleares.
H à Trítio ou tritério à forma água superpesada, é radioativo (o menos estável)
- Isóbaros à diferentes Nos atômicos e iguais Nos de massa (não pertencem ao mesmo elemento).
- Isótonos à diferentes Nos atômicos e de massa e iguais Nos de neutrons.
- Isoeletrônicos à partículas com o mesmo No de elétrons.
- Alotropia à alguns elementos possuem a característica de formar mais de uma substância simples diferentes. Os alótropos possuem propriedades físicas diferentes e propriedades químicas semelhantes.
Ex.: O (oxigênio) Alótropos do elemento oxigênio que se
O (Ozônio) diferem na atomicidade.
Temperaturas
Temperatura Medida do nível de agitação térmica das partículas ou medida do nível da energia térmica por partícula de um corpo ou sistema físico.
Equilíbrio Térmico Temperaturas iguais, isto é, mesmo nível de agitação térmica; não significa mesma energia térmica.
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
ESCALA CELSIUS Ponto de gelo: 0
Ponto de vapor: 100
ESCALA FAHRENHEIT Ponto de gelo: 32
Ponto de vapor: 212
ESCALA KELVIN Ponto de gelo: 273
Ponto de vapor: 373
CONVERSÕES ENTRE ESCALAS
CELSIUS - FAHRENHEIT Tc = 5 / 9(Tf - 32) ou Tf = (9 / 5).Tc + 32
CELSIUS - KELVIN Tc = Tk - 273 ou Tk = Tc + 273
VARIAÇÕES DE TEMPERATURA
CELSIUS - FAHRENHEIT (Variação)Tc = 5 / 9(Variação)Tf ou (Variação)Tf = 9 / 5(Variação)Tc
CELSIUS - KELVIN (Variação)Tc = (Variação)Tk
Dilatação Térmica
Um dos efeitos da temperatura , é provocar a variação das dimensões de um corpo .
Pois se aumentarmos a temperatura de um corpo , aumenta a agitação das partículas de seu corpo e consequentemente , as partículas se afastam uma das outras , provocando um aumento das dimensões ( comprimento , área e volume ) do corpo.
A esse aumento das dimensões do corpo dá-se o nome de dilatação térmica.
Dilatação Linear
Dilatação linear é aquela em que predomina a variação em uma única dimensão , ou seja , o comprimento. ( Ex: dilatação em cabos , barras , etc.... )
Dilatação Superficial e Volumétrica
Verifica-se experimentalmente que a dilatação superficial e a dilatação volumétrica dos sólidos são inteiramente semelhante à dilatação linear.
CALORIMETRIA
E comum, em doçarias, colocar-se gelo - seco(gás carbônico solidificado) em volta de bolos de sorvete ou outros doces para mantê-los em baixa temperatura e evitar que se estraguem. Após algum tempo, percebe-se que o gelo-seco desaparece, mas os doces continuam frescos.
Esse e outros fenômenos interessantes poderão ser entendidos após o estudo deste capitulo.
CALOR
Quando dois corpos com temperatura são colocados em contato térmico, nota-se que a temperatura do corpo ‘mais quente’ começa a diminuir, enquanto a do corpo "mais frio’’ começa a aumentar. Portanto, o corpo "mais quente’’ perde energia térmica e o outro ganha. Isso ocorre através da passagem de energia térmica do corpo ‘mais quente’ para o "mais frio".
Tal energia térmica que flui no sentido indicado é denominada "calor".
CALOR:
Energia térmica em trânsito devido á diferença de temperatura ; flui espontaneamente do sistema de temperatura mais baixa.
ATENÇÃO:
Enquanto a temperatura de dada substância estiver variando, não ocorre mudança de fase e, se a substância estiver mudando de fase , não ocorre variação na sua temperatura (temperatura de mudança de fase é constante) .
UNIDADES DE QUANTIDADE DE CALOR:
Sendo calor uma forma de energia , sua unidade, no SI , é o joule (J).
Existe uma unidade consagrada pelo uso público chamada de calorimetria (cal).
1cal = 4,18J
A calorimetria admite um múltiplo , a quilocaloria (Kcal).
1Kcal = 103 cal
Resumo de Física III
Força elétrica
Eletricidade è Eletrostática
à Estrutura da Matéria
Átomo p à próton
n à neutron
é à elétron
mp»1840mé
à Quantidade de Carga elétrica (Q)
Q = n é
n = número de elétrons
é = Carga elétrica (carga elementar) à 1,6 x 10-19 C
Unidade no SI
[Q] = Coulomb (C)
à Lei de Du Fay
Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem
à Conservação de quantidade de carga elétrica
Num sistema eletricamente isolado a quantidade de carga se conserva
à Condutores e isolantes
Condutores de mesma dimensão e material
Contato
q1 q2 q1 + q2 q1 + q2
2 2
Lei de Coulomb
A força de interação entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto entre as cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa
F = k . q1 . q2 k = constante eletrostática no vácuo
d² ko = 9 x 109
mC = mini coulomb = 10-3 C
mC = micro coulomb = 10-6 C
nC = nani coulomb = 10-9 C
Obs.: segundo a Lei de Coulomb, a intensidade da orça de interação elétrica entre duas cargas puntiformes é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
Lembre-seà Situação de equilíbrio é a igualdade das forças atuantes nos corpos.
Campo elétrico
O campo elétrico é uma perturbação gerada por uma carga elétrica no espaço.
Carga de teste
Campo elétrico
à Vetor Campo elétrico (E)
E = F .
q F E E
q (+) F q(-)
Q (+) Q (+)
Pela Lei de Coulomb
F = k Q . q . (: q )
d²
F . = k . Q . q / d² è E = k . Q .
q q d²
Q à carga geradora do campo
à Gráfico
E E
o d o q
Unidade no SI
[E] = N .= V .
C m
à Linhas de campo
Afastamento Aproximação
DICA DE FÍSICA
A Física e a Matemática caminham juntas, portanto, é importante que você desenvolva sua habilidade na interpretação e construção de gráficos, na resolução de equações de 1º e 2º grau e no cálculo de área das figuras mais conhecidas. Muitas questões de Física, nos vestibulares, serão resolvidas com esses recursos.
Como exemplo, aplicamos todos estes recursos no estudo dos movimentos.
O movimento uniforme é descrito por uma função de 1º grau (S=S0+V.t) e para este movimento é necessário que você saiba, a partir da função, representá-lo graficamente e ainda extrair destes gráficos propriedades importantes.
Como exemplo, veja a representação do movimento uniforme e progressivo:
Do primeiro gráfico S=f(t), temos:
A velocidade escalar (V) é numericamente igual à tangente do ângulo (q) de inclinação da reta da função.
Do segundo gráfico V=f(t), temos:
O deslocamento escalar (DS) é numericamente igual à área sob o gráfico V=f(t).
O mesmo ocorre com o movimento uniformemente variado, que é descrito por uma função de 2º grau ( para o espaço e uma função de 1º grau (V=V0+a.t) para a velocidade.
Como exemplo, veja a representação do movimento uniformemente variado, com aceleração positiva.
Do gráfico S=f(t), temos:
A velocidade escalar (V) é numericamente igual à tangente do ângulo (q) de inclinação da reta que tangencia a curva da função S=f(t).
Do gráfico V=f(t), temos:
1- A aceleração escalar (a) é numericamente igual à tangente do ângulo (q) de inclinação da reta da função.
2- Deslocamento escalar (DS) é numericamente igual à área sob o gráfico V=f(t).
Do gráfico a=f(t), temos:
A variação da velocidade escalar (DV) é numericamente igual à área sob o gráfico a=f(t).
Vimos algumas propriedades usando os cálculos da tangente e da área.
Espero que esta dica seja importante (não seria melhor “útil”?) para você.
Elementos de um Circuito Elétrico
Para se estabelecer uma corrente elétrica são necessários, basicamente: um gerador de energia elétrica, um condutor em circuito fechado e um elemento para utilizar a energia produzida pelo gerador. A esse conjunto denominamos circuito elétrico.
Gerador elétrico: É um dispositivo capaz de transformar em energia elétrica outra modalidade de energia. O gerador não gera ou cria cargas elétricas. Sua função é fornecer energia às cargas elétricas que o atravessam. Industrialmente, os geradores mais comuns são os químicos e os mecânicos.
Químicos: aqueles que transformam energia química em energia elétrica. Exemplos: pilha e bateria.
Mecânicos: aqueles que transformam energia mecânica em elétrica. Exemplo: dínamo de motor de automóvel.
Receptor elétrico
É um dispositivo que transforma energia elétrica em outra modalidade de energia, não exclusivamente térmica. O principal receptor é o motor elétrico, que transforma energia elétrica em mecânica, além da parcela de energia dissipada sob a forma de calor.
Resistor elétrico
É um dispositivo que transforma toda a energia elétrica consumida integralmente em calor. Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada comum e os fios condutores em geral
Dispositivos de manobra
São elementos que servem para acionar ou desligar um circuito elétrico. Por exemplo, as chaves e os interruptores.
Dispositivos de segurança
São dispositivos que, ao serem atravessados por uma corrente de intensidade maior que a prevista, interrompem a passagem da corrente elétrica, preservando da destruição os demais elementos do circuito. Os mais comuns são os fusíveis e os disjuntores.
Dispositivos de controle
São utilizados nos circuitos elétricos para medir a intensidade da corrente elétrica e a ddp existentes entre dois pontos, ou, simplesmente, para detectá-las. Os mais comuns são o amperímetro e o voltímetro
Amperímetro: aparelho que serve para medir a intensidade da corrente elétrica.
Voltímetro: aparelho utilizado para medir a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito elétrico.
A Radiatividade
É a emissão espontânea de raios (partículas e ondas) de um núcleo instável com objetivo de adquirir instabilidade. O átomo radioativo transforma-se em outro elemento químico diferente.
Observações
Um elemento só é dito radioativo se o isótopo mais abundante desse elemento for radioativo.
Os isótopos radioativos de qualquer elemento são chamados de radioisótopos
A radioatividade é um propriedade essencialmente nuclear, não dependendo de estado físico ou químico do isótopo radioativo.
As partículas emitidas por elementos radioativos recebem o nome de alfa (α), beta (β) e gama (γ).
Na radia
Emissões Alfa α
² Beta °β
ˉ¹ Gama °γ
°
Características São partículas pesadas com carga elétrica positiva (2 prótons e 2 nêutrons) São partículas leves com carga elétrica negativa e massa desprezível São radiações eletromagnéticas semelhantes aos raios X. Não possuem carga elétrica e não possuem massa.
velocidade Inicial: de 3000 até 3000 km/s.
Média: 20000 km/s ou 5% da velocidade da luz. Inicial: variando entre 100000 e 290000 km/s.
Atinge 95% da velocidade da luz. Possuem velocidade da luz, ou seja, aproximadamente 300000 km/s.
Poder de penetração Pequeno. São detidas por uma camada de 7 cm de ar, uma folha de papel ou chapa de alumínio de 0,06mm. Médio. São de 50 a 100 vezes mais penetrante que as partículas de α. São detidas por chapa de alumínio de 1cm ou uma chapa de chumbo de 2mm. Alto. São mais penetrantes que os raios X, pois possuem comprimentos de onda bem menores (entre 0,1 e 0,001 Ǻ) são detidas por placas de chumbo de 5 cm.
Danos ao ser humano Alto. A partícula α captura 2 elétrons do meio ambiente, tansformando-se em um átomo do hélio. Médio. Como as partículas β possuem a carga elétrica (em módulo) menor que a das partículas α, a ionização que provocam é menor. Pequeno. O poder de ionização depende quase que exclusivamente da carga elétrica, por isso a radiação γ praticamente não forma íons.
As leis da desintegração radioativa
1 LEI DA RADIATIVIDADE 2 LEI DA RADIATIVIDADE RADIAÇÃO GAMA
Quando um átomo emite uma partícula a, seu Z diminui em 2 unidades e seu A diminui em 4.
A A – 4 4
X Y + a
Z Z – 2 2
Quando um átomo emite uma partícula b, seu Z aumenta de 1 unidade e seu A permanece constante.
A A 0 0
X Y + b + g
Z Z-+ 1 -1 0 Por serem ondas magnéticas, apresentam cargas e massas nulas.
0
g
0
Efeitos da radiação : elétricos / luminosos / térmicos / químicos / fisiológicos.
Distribuição Eletrônica
Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:
K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.
As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.
Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:
Nível de energia Camada Número máximo de elétrons
1º K 2
2º L 8
3º M 18
4º N 32
5º O 32
6º P 18
7º Q 2
Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.
O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:
energia crescente
Subnível s p d f
Número máximo de elétrons 2 6 10 14
O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1º nível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.
Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.
Resumindo:
Nível Camada Nº máximo de elétrons Subníveis conhecidos
1º K 2 1s
2º L 8 2s e 2p
3º M 18 3s, 3p e 3d
4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f
5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f
6º P 18 6s, 6p e 6d
7º Q 8 7s
Linus Gari Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na seqüência das diagonais.
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d
ordem crescente de energia
Acompanhe os exemplos de distribuição eletrônica:
1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.
Solução:
Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos:
K - 1s2
L - 2s2 2p6
M - 3s2 3p6 3d5
N - 4s2 4p 4d 4f
O - 5s 5p 5d 5f
P - 6s 6p 6d
Q - 7s
Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2
2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.
Solução:
K - 1s2
L - 2s2 2p6
M- 3s2 3p6 3d5
N- 4s2 4p6 4d10 4f
O- 5s2 5p6 5d 5f
P- 6s 6p 6d
Q- 7s
Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8
Há alguns elementos químicos cuja distribuição eletrônica não “bate” com o diagrama de Pauling. São exceções que não serão discutidas.
Para se estabelecer uma corrente elétrica são necessários, basicamente: um gerador de energia elétrica, um condutor em circuito fechado e um elemento para utilizar a energia produzida pelo gerador. A esse conjunto denominamos circuito elétrico.
Gerador elétrico: É um dispositivo capaz de transformar em energia elétrica outra modalidade de energia. O gerador não gera ou cria cargas elétricas. Sua função é fornecer energia às cargas elétricas que o atravessam. Industrialmente, os geradores mais comuns são os químicos e os mecânicos.
Químicos: aqueles que transformam energia química em energia elétrica. Exemplos: pilha e bateria.
Mecânicos: aqueles que transformam energia mecânica em elétrica. Exemplo: dínamo de motor de automóvel.
Receptor elétrico
É um dispositivo que transforma energia elétrica em outra modalidade de energia, não exclusivamente térmica. O principal receptor é o motor elétrico, que transforma energia elétrica em mecânica, além da parcela de energia dissipada sob a forma de calor.
Resistor elétrico
É um dispositivo que transforma toda a energia elétrica consumida integralmente em calor. Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada comum e os fios condutores em geral
Dispositivos de manobra
São elementos que servem para acionar ou desligar um circuito elétrico. Por exemplo, as chaves e os interruptores.
Dispositivos de segurança
São dispositivos que, ao serem atravessados por uma corrente de intensidade maior que a prevista, interrompem a passagem da corrente elétrica, preservando da destruição os demais elementos do circuito. Os mais comuns são os fusíveis e os disjuntores.
Dispositivos de controle
São utilizados nos circuitos elétricos para medir a intensidade da corrente elétrica e a ddp existentes entre dois pontos, ou, simplesmente, para detectá-las. Os mais comuns são o amperímetro e o voltímetro
Amperímetro: aparelho que serve para medir a intensidade da corrente elétrica.
Voltímetro: aparelho utilizado para medir a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito elétrico.
A Radiatividade
É a emissão espontânea de raios (partículas e ondas) de um núcleo instável com objetivo de adquirir instabilidade. O átomo radioativo transforma-se em outro elemento químico diferente.
Observações
Um elemento só é dito radioativo se o isótopo mais abundante desse elemento for radioativo.
Os isótopos radioativos de qualquer elemento são chamados de radioisótopos
A radioatividade é um propriedade essencialmente nuclear, não dependendo de estado físico ou químico do isótopo radioativo.
As partículas emitidas por elementos radioativos recebem o nome de alfa (α), beta (β) e gama (γ).
Na radia
Emissões Alfa α
² Beta °β
ˉ¹ Gama °γ
°
Características São partículas pesadas com carga elétrica positiva (2 prótons e 2 nêutrons) São partículas leves com carga elétrica negativa e massa desprezível São radiações eletromagnéticas semelhantes aos raios X. Não possuem carga elétrica e não possuem massa.
velocidade Inicial: de 3000 até 3000 km/s.
Média: 20000 km/s ou 5% da velocidade da luz. Inicial: variando entre 100000 e 290000 km/s.
Atinge 95% da velocidade da luz. Possuem velocidade da luz, ou seja, aproximadamente 300000 km/s.
Poder de penetração Pequeno. São detidas por uma camada de 7 cm de ar, uma folha de papel ou chapa de alumínio de 0,06mm. Médio. São de 50 a 100 vezes mais penetrante que as partículas de α. São detidas por chapa de alumínio de 1cm ou uma chapa de chumbo de 2mm. Alto. São mais penetrantes que os raios X, pois possuem comprimentos de onda bem menores (entre 0,1 e 0,001 Ǻ) são detidas por placas de chumbo de 5 cm.
Danos ao ser humano Alto. A partícula α captura 2 elétrons do meio ambiente, tansformando-se em um átomo do hélio. Médio. Como as partículas β possuem a carga elétrica (em módulo) menor que a das partículas α, a ionização que provocam é menor. Pequeno. O poder de ionização depende quase que exclusivamente da carga elétrica, por isso a radiação γ praticamente não forma íons.
As leis da desintegração radioativa
1 LEI DA RADIATIVIDADE 2 LEI DA RADIATIVIDADE RADIAÇÃO GAMA
Quando um átomo emite uma partícula a, seu Z diminui em 2 unidades e seu A diminui em 4.
A A – 4 4
X Y + a
Z Z – 2 2
Quando um átomo emite uma partícula b, seu Z aumenta de 1 unidade e seu A permanece constante.
A A 0 0
X Y + b + g
Z Z-+ 1 -1 0 Por serem ondas magnéticas, apresentam cargas e massas nulas.
0
g
0
Efeitos da radiação : elétricos / luminosos / térmicos / químicos / fisiológicos.
Distribuição Eletrônica
Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:
K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.
As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.
Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:
Nível de energia Camada Número máximo de elétrons
1º K 2
2º L 8
3º M 18
4º N 32
5º O 32
6º P 18
7º Q 2
Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.
O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:
energia crescente
Subnível s p d f
Número máximo de elétrons 2 6 10 14
O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1º nível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.
Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.
Resumindo:
Nível Camada Nº máximo de elétrons Subníveis conhecidos
1º K 2 1s
2º L 8 2s e 2p
3º M 18 3s, 3p e 3d
4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f
5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f
6º P 18 6s, 6p e 6d
7º Q 8 7s
Linus Gari Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na seqüência das diagonais.
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d
ordem crescente de energia
Acompanhe os exemplos de distribuição eletrônica:
1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.
Solução:
Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos:
K - 1s2
L - 2s2 2p6
M - 3s2 3p6 3d5
N - 4s2 4p 4d 4f
O - 5s 5p 5d 5f
P - 6s 6p 6d
Q - 7s
Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2
2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.
Solução:
K - 1s2
L - 2s2 2p6
M- 3s2 3p6 3d5
N- 4s2 4p6 4d10 4f
O- 5s2 5p6 5d 5f
P- 6s 6p 6d
Q- 7s
Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8
Há alguns elementos químicos cuja distribuição eletrônica não “bate” com o diagrama de Pauling. São exceções que não serão discutidas.
LANÇAMENTOS
Lançamento Horizontal
O lançamento horizontal pode ser considerado como o resultado da composição de dois movimentos simultâneos e independentes. São eles:
Queda livre: É um movimento vertical sob ação exclusiva da gravidade; trata-se de um movimento uniformemente variado, pois sua aceleração mantém-se constante, igual a aceleração da gravidade (g), e o módulo de sua velocidade (Vy) varia.
Movimento horizontal: É um movimento uniforme, pois não existe aceleração na horizontal, o móvel mantém a velocidade (V0) com que foi lançado.
Em cada ponto da trajetória, a velocidade resultante (V) do móvel é dada pela soma da velocidade horizontal (V0) mais a velocidade vertical (Vy).
V=V0+Vy H=g.t² /2 V² =V0²+Vy² S=V0.t Vy=V0y+g.t Y=g.x² /2 V0²
Lançamento Oblíquo
No Lançamento Oblíquo, um corpo lançado com uma certa velocidade (V0), numa direção que forma um angulo (q) com a horizontal, fica sob ação exclusiva de seu peso e sujeito apenas a aceleração da gravidade, logo a trajetória descrita pelo corpo em relação à Terra é parabólica.
A distância, Horizontal, que o corpo percorre desde o lançamento até o momento em que toca o solo é denominado Alcance (A) e o ponto mais alto da trajetória é chamado de Altura máxima (H).
O lançamento oblíquo pode ser considerado como o resultado da composição de dois movimentos simultâneos e independentes. São eles:
1)
Movimento Vertical (MUV): Considerando que a origem seja o ponto de lançamento, e que o eixo OY esteja orientado para cima, a aceleração da gravidade (g) será negativa.
A velocidade vertical inicial (V0y), será a projeção da velocidade de lançamento (V0), no eixo OY. O módulo da velocidade vertical inicial é:
V0y = V0 . sen q
Conforme o corpo sobe, o módulo da velocidade vertical (Vy) diminui até que no ponto mais alto da trajetória, ele se anula. Quando começa o movimento de descida, o módulo da velocidade vertical (Vy), se mantém aumentando até tocar o solo.
Como na vertical o movimento é uniformemente variado, podemos admitir as seguintes equações:
y = V0y . t + a . t² /2 Vy = V0y + a . t Vy² = V0y² + 2 . a . y
Para se calcular a altura máxima (H) do corpo, utiliza-se a fórmula:
H = (V0)² . sen² q /2g
Para se calcular o alcance (A), utiliza-se:
A = (V0y)² . sen 2q /g
E para calcular-se o tempo de vôo (Tv), utilizamos:
Tv = 2 V0 . sen q /g
Movimento Horizontal (MU): Considerando que a origem seja o ponto de lançamento, e que o eixo OX esteja orientado no sentido da velocidade horizontal (Vx), a velocidade será positiva.
A velocidade horizontal (Vx), será dado pela projeção da velocidade de lançamento sobre o eixo OX. O módulo dessa velocidade (Vx) e a função horária será:
Vx = V0 . Cos q x = Vx . t
GRAVITAÇÃO UNIVERSAL
Leis de Kepler
Lei das órbitas: Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse descrita.
Lei das áreas: O segmento imaginário que une o centro do Sol e o centro do planeta varre áreas proporcionais aos intervalos de tempo dos percursos.
A = k . D . t
Lei dos períodos: O quadrado de revolução do planeta é proporcional ao cubo do raio médio da respectiva órbita.
T² = k r³
A partir da 3ª lei da gravitação, Newton deduziu que as forças gravitacionais dão funções do inverso do quadrado da distância e dependem da massa de cada um dos planetas.
F = G . M . m
r²
Onde F é a intensidade da força gravitacional, G é a constante de gravitação universal (6,67 x 10-11 no SI), M e m são as massas de dois pontos materiais e r é a distância que os separa.
Aceleração da gravidade
A força de atração gravitacional da Terra sobre um corpo situado em sua superfície é dado por:
F = G . M . m
R² Onde M é a massa da Terra ,R o raio e m a massa do corpo
O peso (P = m . g) é igual a própria força de atração F, tem – se:
F = P \ G . M . m = mg \
R²
g = G . M / R² aceleração da gravidade na superfície
A uma altitude h a aceleração da gravidade é menor que na superfície
gh = G . M = G . M .
r² (R + h)
Da expressão 1) vem:
G . M = g . R²
Que substituída em 2) resulta:
gh = G . M = g . R² .= g . R ²
(R + h)² (R + h)² R + h
Considerando a rotação da Terra.
g e = g p – w² . R
Onde g e é a aceleração no equador, g p é a aceleração no pólo e R é o raio da Terra.
à Lembrar: w = 2 p
T
Corpos em órbita
A força de interação gravitacional entre um corpo M e outro m é responsável pela aceleração centrípeta necessária para manter m em órbita. Essa aceleração é a própria aceleração da gravidade (g h) à altura h.
a cp. = v² e g h = G . M .
r r²
a cp. = gh \ v² = G . M \ v = G . M = G . M
r r² . r R + h
O período do corpo em órbita é igual ao período da Terra ( T² = k r³)
Lançamento Horizontal
O lançamento horizontal pode ser considerado como o resultado da composição de dois movimentos simultâneos e independentes. São eles:
Queda livre: É um movimento vertical sob ação exclusiva da gravidade; trata-se de um movimento uniformemente variado, pois sua aceleração mantém-se constante, igual a aceleração da gravidade (g), e o módulo de sua velocidade (Vy) varia.
Movimento horizontal: É um movimento uniforme, pois não existe aceleração na horizontal, o móvel mantém a velocidade (V0) com que foi lançado.
Em cada ponto da trajetória, a velocidade resultante (V) do móvel é dada pela soma da velocidade horizontal (V0) mais a velocidade vertical (Vy).
V=V0+Vy H=g.t² /2 V² =V0²+Vy² S=V0.t Vy=V0y+g.t Y=g.x² /2 V0²
Lançamento Oblíquo
No Lançamento Oblíquo, um corpo lançado com uma certa velocidade (V0), numa direção que forma um angulo (q) com a horizontal, fica sob ação exclusiva de seu peso e sujeito apenas a aceleração da gravidade, logo a trajetória descrita pelo corpo em relação à Terra é parabólica.
A distância, Horizontal, que o corpo percorre desde o lançamento até o momento em que toca o solo é denominado Alcance (A) e o ponto mais alto da trajetória é chamado de Altura máxima (H).
O lançamento oblíquo pode ser considerado como o resultado da composição de dois movimentos simultâneos e independentes. São eles:
1)
Movimento Vertical (MUV): Considerando que a origem seja o ponto de lançamento, e que o eixo OY esteja orientado para cima, a aceleração da gravidade (g) será negativa.
A velocidade vertical inicial (V0y), será a projeção da velocidade de lançamento (V0), no eixo OY. O módulo da velocidade vertical inicial é:
V0y = V0 . sen q
Conforme o corpo sobe, o módulo da velocidade vertical (Vy) diminui até que no ponto mais alto da trajetória, ele se anula. Quando começa o movimento de descida, o módulo da velocidade vertical (Vy), se mantém aumentando até tocar o solo.
Como na vertical o movimento é uniformemente variado, podemos admitir as seguintes equações:
y = V0y . t + a . t² /2 Vy = V0y + a . t Vy² = V0y² + 2 . a . y
Para se calcular a altura máxima (H) do corpo, utiliza-se a fórmula:
H = (V0)² . sen² q /2g
Para se calcular o alcance (A), utiliza-se:
A = (V0y)² . sen 2q /g
E para calcular-se o tempo de vôo (Tv), utilizamos:
Tv = 2 V0 . sen q /g
Movimento Horizontal (MU): Considerando que a origem seja o ponto de lançamento, e que o eixo OX esteja orientado no sentido da velocidade horizontal (Vx), a velocidade será positiva.
A velocidade horizontal (Vx), será dado pela projeção da velocidade de lançamento sobre o eixo OX. O módulo dessa velocidade (Vx) e a função horária será:
Vx = V0 . Cos q x = Vx . t
GRAVITAÇÃO UNIVERSAL
Leis de Kepler
Lei das órbitas: Os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos da elipse descrita.
Lei das áreas: O segmento imaginário que une o centro do Sol e o centro do planeta varre áreas proporcionais aos intervalos de tempo dos percursos.
A = k . D . t
Lei dos períodos: O quadrado de revolução do planeta é proporcional ao cubo do raio médio da respectiva órbita.
T² = k r³
A partir da 3ª lei da gravitação, Newton deduziu que as forças gravitacionais dão funções do inverso do quadrado da distância e dependem da massa de cada um dos planetas.
F = G . M . m
r²
Onde F é a intensidade da força gravitacional, G é a constante de gravitação universal (6,67 x 10-11 no SI), M e m são as massas de dois pontos materiais e r é a distância que os separa.
Aceleração da gravidade
A força de atração gravitacional da Terra sobre um corpo situado em sua superfície é dado por:
F = G . M . m
R² Onde M é a massa da Terra ,R o raio e m a massa do corpo
O peso (P = m . g) é igual a própria força de atração F, tem – se:
F = P \ G . M . m = mg \
R²
g = G . M / R² aceleração da gravidade na superfície
A uma altitude h a aceleração da gravidade é menor que na superfície
gh = G . M = G . M .
r² (R + h)
Da expressão 1) vem:
G . M = g . R²
Que substituída em 2) resulta:
gh = G . M = g . R² .= g . R ²
(R + h)² (R + h)² R + h
Considerando a rotação da Terra.
g e = g p – w² . R
Onde g e é a aceleração no equador, g p é a aceleração no pólo e R é o raio da Terra.
à Lembrar: w = 2 p
T
Corpos em órbita
A força de interação gravitacional entre um corpo M e outro m é responsável pela aceleração centrípeta necessária para manter m em órbita. Essa aceleração é a própria aceleração da gravidade (g h) à altura h.
a cp. = v² e g h = G . M .
r r²
a cp. = gh \ v² = G . M \ v = G . M = G . M
r r² . r R + h
O período do corpo em órbita é igual ao período da Terra ( T² = k r³)
Física
1ª Lei de Newton (lei da inércia)
“A resultante das forças que atuam num corpo em equilíbrio é igual a zero.”
R=0
2ª Lei de Newton (lei fundamental da dinâmica)
“A aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional a resultante das forças que atuam sobre ele e inversamente proporcionais a sua massa.”
R=ma
3ª Lei de Newton (lei da ação e reação)
“Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e sentido contrário”
Ação e reação ocorrem em corpos distintos
Energia
Energia Cinética (Ec)
Associada ao movimento do corpo
Ec=mv²/2
a=v²-vo²/2Ds
t=F.Ds.cosQ
t=D.Ec
Energia Potencial (Ep)
Peso (Epg)
Associada ao peso do corpo
Epg=t p
Epg=mgh
Elástica (Epe)
Associada a molas
Epe=t fe
Epe=kx²/2
Mecânica (Em)
Energia total do corpo
Em=Ec+Ep
Obs.: Num sistema sem atrito a energia mecânica se mantém.
Emi=Emf
Termometria
As escalas mais utilizadas para se medir a temperatura são:
Celsius
Fahrenheit
Kelvin
Lembre-se:
Ponto de Gelo – temperatura em que a água congela (pressão normal)
Ponto de Vapor – temperatura em que a água evapora (pressão normal)
C = F-32 DC = DK
9
DC = DF K = C + 273
9
Quantidade de movimento (Q)
Quantidade de movimento é uma grandeza vetorial, logo possui, intensidade, direção e sentido.
Q=mv
Impulso (I)
I=F.Dt
I=ma.Dt Þ I=mDv.Dt Þ I=mDv
Dt
I=Qf - Qi Þ I=DQ
Obs.: Lembre-se sempre que num gráfico F x t a área é sempre o Impulso
Gases
Um gás perfeito não tem volume próprio e não existe coesão molecular.
Um gás pode sofrer Transformações a volume, pressão ou temperatura constante.
Equação de Clapeyrom
PV = nRT
P1V1 = P2V2
T1 T2
Termodinâmica
É o estudo da quantidade de calor trocada por um corpo (ou sistema) junto a um meio exterior.
Trabalho numa transformação
t=p Dv (p sempre positivo)
Obs.: Se t= + à DV = + à (V2 > V1) Trabalho exercido pelo gás (expansão)
Se t= - à DV = - à (V2 < V1) Trabalho exercido sobre o gás (compressão)
Obs.: No gráfico P x V, a área é igual ao t
Energia interna do gás
DU=3nRDt
2
DU=Q-t
Transformações gasosas
Isotérmica
Ocorre a temperatura constante
DU=0
Q=t
Isobárica
Ocorre a pressão constante
DU > 0
Q > t
Isométrica
Ocorre a volume constante
t=0
DU=0
Adiabática
Não há troca de calor com o meio externo
DU= - t
Q=0
“A resultante das forças que atuam num corpo em equilíbrio é igual a zero.”
R=0
2ª Lei de Newton (lei fundamental da dinâmica)
“A aceleração adquirida por um corpo é diretamente proporcional a resultante das forças que atuam sobre ele e inversamente proporcionais a sua massa.”
R=ma
3ª Lei de Newton (lei da ação e reação)
“Toda ação corresponde a uma reação de mesma intensidade e sentido contrário”
Ação e reação ocorrem em corpos distintos
Energia
Energia Cinética (Ec)
Associada ao movimento do corpo
Ec=mv²/2
a=v²-vo²/2Ds
t=F.Ds.cosQ
t=D.Ec
Energia Potencial (Ep)
Peso (Epg)
Associada ao peso do corpo
Epg=t p
Epg=mgh
Elástica (Epe)
Associada a molas
Epe=t fe
Epe=kx²/2
Mecânica (Em)
Energia total do corpo
Em=Ec+Ep
Obs.: Num sistema sem atrito a energia mecânica se mantém.
Emi=Emf
Termometria
As escalas mais utilizadas para se medir a temperatura são:
Celsius
Fahrenheit
Kelvin
Lembre-se:
Ponto de Gelo – temperatura em que a água congela (pressão normal)
Ponto de Vapor – temperatura em que a água evapora (pressão normal)
C = F-32 DC = DK
9
DC = DF K = C + 273
9
Quantidade de movimento (Q)
Quantidade de movimento é uma grandeza vetorial, logo possui, intensidade, direção e sentido.
Q=mv
Impulso (I)
I=F.Dt
I=ma.Dt Þ I=mDv.Dt Þ I=mDv
Dt
I=Qf - Qi Þ I=DQ
Obs.: Lembre-se sempre que num gráfico F x t a área é sempre o Impulso
Gases
Um gás perfeito não tem volume próprio e não existe coesão molecular.
Um gás pode sofrer Transformações a volume, pressão ou temperatura constante.
Equação de Clapeyrom
PV = nRT
P1V1 = P2V2
T1 T2
Termodinâmica
É o estudo da quantidade de calor trocada por um corpo (ou sistema) junto a um meio exterior.
Trabalho numa transformação
t=p Dv (p sempre positivo)
Obs.: Se t= + à DV = + à (V2 > V1) Trabalho exercido pelo gás (expansão)
Se t= - à DV = - à (V2 < V1) Trabalho exercido sobre o gás (compressão)
Obs.: No gráfico P x V, a área é igual ao t
Energia interna do gás
DU=3nRDt
2
DU=Q-t
Transformações gasosas
Isotérmica
Ocorre a temperatura constante
DU=0
Q=t
Isobárica
Ocorre a pressão constante
DU > 0
Q > t
Isométrica
Ocorre a volume constante
t=0
DU=0
Adiabática
Não há troca de calor com o meio externo
DU= - t
Q=0
Assinar:
Postagens (Atom)