sábado, 2 de junho de 2012

Energia elétrica e potência elétrica

A energia eléctrica,E, mede-se com os contadores de eletricidade.
A unidade pratica de medida é o quilowatt-hora,símbolo kwh.
A potencia elétrica dos receptores:
  • Corresponde á energia elétrica consumida por unidade de tempo : P= E/t
  • Mede-se com wattímetros e a unidade SI de medida é o watt, símbolo W
  • relaciona-se com a diferença de potencial e a intensidade de corrente -  P = U*I
A energia elétrica consumida por um receptor relaciona-se com a intensidade da corrente , a diferença de potencial e o tempo de funcionamento.     E == U* I *t

Resistência elétrica

A resistência dos condutores relaciona-se com a sua oposição á passagem da corrente eléctrica.
Para a mesma diferença de potencial:

Resistência pequena ---» condutor que conduz bem ---» Grande intensidade da corrente
Resistência grande ---» condutor que conduz mal ---» Pequena intensidade da corrente

Resistencia elétrica :
     simbolo R
  • Mede-se em ohmimetros
  • Determina-se pelo quociente :   R= U/I
  • A unidade SI de medida : ohm - simbolo

Os condutores óhmicos : - têm resistencia constante;
                                         - obedecem á lei de Ohm, U/I = constante ( a temperatura constante)
                                         - a representação gráfica de U em função de I é uma linha recta que passa pela origem dos eixos coordenados


A resistencia dos condutores depende do comprimento, da espessura e do material de que são feitos:

Grande comprimento e pequena espessura ---» Grande resistência
Pequeno comprimento e grande espessura ---» Pequena resistencia 

diferença de potencial e intencidade de corrente

Diferença de potencial :   
    simbolo U ou V
  • Mede-se com voltimetros que se instalam em paralelo
  • unidade SI da medida : volt; simbolo V
Intensidade da corrente :
         simbolo I
  • Mede-se com amperimetros que se instalam em série
  • unidade SI da medida : ampere; simbolo A

Circuito com receptores instalados em série:
  • A diferença de potencial nos terminais do conjunto dos receptores é igual á soma das diferenças de potencial nos terminai de cada receptor :  U série = U1+ U2 + ...
  • A intensidade da corrente é igual em todos os receptores : I1 = I2
Circuitos com recptores instalados em paralelo:
  • A diferença de potencial é igual nos terminais de todos os recptores : Uparalelo = U1 = U2
  • A intensidade da corrente no ramo principal é igual á soma das intensidades da corrente que percorre as várias ramificações : Iramo pricipal = I1 + I2

Corrente Elétrica

Utilização de Elétricidade

Relatorio da visita ao Museu da Elétricidade

 
Museu da Electricidade é um centro de cultura que apresenta nos seus espaços, o passado, o presente e o futuro das Energias, num conceito de Museu de Ciência com os mais variados eventos culturais. Está situado na zona de Belém. O Museu da Electricidade desenvolve-se no perímetro da antiga central termo eléctrica, Central Tejo, que iluminou a cidade de Lisboa durante mais de quatro décadas.
Hoje em dia os visitantes podem assistir a muito eventos realizados no museu, como a exposição permanente do museu, onde se pode observar a máquina original da antiga Central Tejo o modo como funciona e o seu ambiente de trabalho, até ás exposições temporárias (fotografia, pintura, etc.)
No dia 8 de Maio de 2012, a turma do 9º C da escola Vasco da gama, realizou uma visita de estudo ao museu da electricidade.

A turma iniciou a visita vendo a exposição temporária de fotografias que se encontrava á entrada do museu.


Quando acabamos de ver a exposição foi-nos apresentado o nosso guia de visita que nos levou para uma sala , onde nos falou das fontes de energia que existem no planeta (tanto renováveis como não renováveis), e dos cientistas que contribuíram historicamente para os avanços associados á produção de energia eléctrica. Para nos ajudar a compreender melhor mostro-nos uns módulos pedagógicos e em que nos punha a prova para ver se tínhamos compreendido a sua explicação.




Logo seguir , o nosso guia levou-nos para a Sala de os Geradores, onde está  um dos turbo-alternadores de que dispunha a Central. O guia explico-nos como é que ele trabalhava nos tempos em que a central Tejo funcionava, e pô-lo a funcionar para nos vermos.


 Depois dirigimo-nos para a Sala das Caldeiras, o antigo edifício das caldeiras de alta pressão. É neste sitio que o guia nos explicou usando um quadro exposto na parede, como é que a Central Tejo trabalhava todos os dias e os procedimentos a que passavam o carvão e a água até chegarem a vapor e para onde estes ião depois de terminarem o seu trabalho. Também nesta sala vimos as únicas quatro caldeiras que tinham sido conservadas com cerca de 30 metros de altura. Dessas destaca-se a caldeira número 15 que foi trabalhada de modo a conseguir com que os visitantes vissem como ela era por dentro (tapete de grelhas, tubos de aquecimento de água). Além das caldeiras também é abordado as difíceis condições de trabalho vividas pelos trabalhadores.

Quando saímos da caldeira nº 15 (a que tinha sido modificada) deparamo-nos com uma estátua de um trabalhador que voltava a por o carvão que ainda não tinha sido queimado de volta para o tapete de grelhas. O guia explicou-nos que os trabalhadores que trabalhavam ali não tinham roupas especiais para fazer o seu trabalho, mesmo que trabalhassem com temperaturas muito altas.
 
De seguida descemos para o piso inferior onde estava a sala dos cinzeiros, zona onde se recolhiam as cinzas do carvão queimado ou ainda por queimar. O carvão que já estava em cinza era enviado de novo para o sítio onde o carvão está todo armazenado antes de ir para o tapete de cinzas. O guia explicou-nos que este era o pior sítio onde se podia trabalhar em toda a fábrica pois estavam á volta de 40/50º graus naquele sítio, os trabalhadores que trabalhavam ali em baixo só conseguiam trabalhar três dias seguidos e tinham uma media de vida baixíssima.

                   


Por fim, seguimos para uma sala com vários jogos sobre a electricidade, onde ficamos até ao fim da visita.


sábado, 17 de março de 2012

Metais alcalino-terrosos


O magnésio e o cálcio são substâncias elementares designados por metais alcalino-terrosos.

Estes metais alcalino-terrosos:
  • São moles e maleáveis
  • Têm brilho metálico, quando recentemente polidos;
  • Conduzem bem o calor e a electricidade;
  • Têm propriedades químicas semelhantes. Reagem com a água embora mais lentamente do que os, metais alcalinos, observando-se a formação de bolhas gasosas e a mudança de cor da fenoftaleína para carmim

A semelhança de propriedades químicas das substancias magnésio e cálcio está relacionada com a tendência que os átomos alcalino-terrosos têm para se transformarem em iões dipositivos.

Metais alcalinos

O lítio, o sódio e o potássio são substâncias elementares designadas por metais alcalinos.

Estes metais alcalinos:
  • São moles e maleáveis
  • Têm brilho metálico, quando a superfície está recentemente cortada;
  • São bons condutores da corrente eléctrica
  • Têm propriedades químicas semelhantes ao metais, como podes verificar experimentalmente.

A semelhança de propriedades químicas das substâncias lítio, sódio e potássio está relacionada com a tendência que os átomos alcalinos têm para se transformarem em iões monopositivos.

Não Metais

Não Metais

Os não metais são constituído por corpúsculos que podem se átomos ou moléculas.

Propriedades físicas

Pode referir-se que os não metais:
·        Existem em diferentes estados físicos, á temperatura ambiente, sendo uns sólidos, outros líquidos e outros gasosos;
·        Têm densidades muito diferentes;
·        Quando são sólidos mostram-se quebradiços;
·        São maus condutores eléctricos e térmicos, á excepção de grafite que é uma boa condutora eléctrica.

Propriedades químicas

Há não metais pouco reactivos mas outros, como o oxigénio e o cloro, são tão reactivos como os metais.
Os metais e os não metais reagem facilmente com oxigénio;
Os óxidos não metálicos, solúveis em água, originam ácidos cujas soluções são acidas ; diz-se que os óxidos não metálicos são ácidos.

 Exemplos:
 
                   Carbono

Metais

Os metais são substâncias elementares constituídas por átomos. Por isso, a representação simbólica dos mentais faz-se através dos respectivos símbolos químicos.

Propriedades físicas

Entre outras, os metais têm em comum as seguintes propriedades físicas:
  • São todos sólidos á temperatura ambiente, á excepção do mercúrio, gálio, césio e frâncio que são líquidos;
  • São bastantes densos;
  • São maleáveis, isto é, dobram facilmente sem partir
  • São bons condutores eléctricos, e térmicos

Propriedades químicas


Os metais são quase todos muito reactivos. Sabes bem como ficam enegrecidos quando expostos ao ar, por se oxidarem.
A grande reactividade dos metais deve-se ao facto de os seus átomos trem pocos electrões, transformando-se em iões positivos, mais estáveis do que os átomos.

Exemplos:
      
                      Ferro                                                    Cobre

Ligação covalente


É correcto que os átomos se unem para formar moléculas. Se isso acontece, podemos afirmar que o conjunto formado pelos átomos ligados é mais estável do que o conjunto formado pelos átomos separados uns dos outros.


Porque é que é mais estável esse conjunto?

Quando dois átomos se ligam, os electrões que pertenciam apenas a um dos átomos passam a pertencer aos dois. Desta forma, os átomos ligados ficam com o máximo de electrões de valência a que corresponde maior estabilidade.
Os electrões que passam a pertencer aos dois átomos são responsáveis pela sua ligação e chamam-se electrões compartilhados.

A ligação covalente é:

  • Simples – Quando há compartilha de um par de electrões por dois átomos; simboliza-se por 1 traço entre os átomos ligados

  • Dupla – Quando há compartilha de dois pares de electrões por dois átomos; simboliza-se por 2 traços entre os átomos ligados

  • Tripla – Quando há compartilha de três pares de electrões por dois átomos; simboliza-se por 3 traços entre os átomos ligados

Podes visualizar a formação das ligações covalentes simples, duplas e triplas procedendo do seguinte modo:

·        Representas separadamente os átomos, pelo símbolo químico, rodeado de pontos ou de cruzes correspondentes aos electrões de valência;
·        Representas depois os átomos unidos com pares de electrões compartilhados por meio de pontos entre os símbolos químicos e os não compartilhados á volta;
·        Os electrões compartilhados são os necessários para que cada um dos átomos fique com o número máximo de electrões de valência.
Desta forma, obténs uma representação para as moléculas na qual:

  • -A cada par de electrões de valência corresponde 1 traço;
  • -Os traços entre os símbolos químicos evidenciam as ligações
  • -os traços á volta dos símbolos químicos evidenciam os electrões não compartilhados

Esta representação que evidencia as ligações entre os átomos de uma molécula chama-se fórmula de estrutura.

Em resumo: A ligação covalente consiste na compartilha de electrões entre aos átomos das moléculas.
Na ligação covalente simples, dois átomos compartilham 1 par de electrões.
Na ligação covalente dupla, dois átomos compartilham 2 pares de electrões.
Na ligação covalente tripla, dois átomos compartilham 3 pares de electrões.
Chama-se formula de estrutura de uma molécula á representação que evidência as ligações entre os átomos.

A Nuvem Electrónica das moléculas



Se fosse possível fotografar os electrões de uma molécula muitas vezes seguidas, obter-se-ia uma épecie de nuvem em torno dos núcleos do átomos. Observar-se-ia ainda que essa nuvem não é distribuída uniformemente:
  • É mais densa nas zonas próximas dos núcleos e entre os núcleos dos átomos ligados, onde é mais provável encontrar os electrões;
  • É menos densa nas zonas afastadas dos núcleos, onde é menos provável encontrar os electrões.

De acordo com o modelo actual, as moléculas são formadas por dois ou mais núcleos e uma só nuvem electrónica

Molécula de hidrogénio

A molécula de hidrogénio é constituída por dois átomos do elemento hidrogénio ligados quimicamente entre si. A nuvem electrónica da molécula é mais densa nas zonas próximas de cada núcleo e entre eles.
A distância média entre os núcleos dói dois átomos de hidrogénio chama-se comprimento de ligação e o seu valor é de 74pm.

Molécula de cloro

A molécula de cloro é constituída por dois átomos de elemento cloro ligados quimicamente entre se. A nuvem electrónica da molécula de cloro é mais densa nas zonas próximas de cada um dos núcleos e entre eles.
A distancia média entre os núcleos dos dois átomos de cloro, o comprimento de ligação dos cloro e de 199pm

Molécula de cloreto de hidrogénio

A molécula de cloreto de hidrogénio é formada por um átomo de cloro ligado quimicamente a um átomo de hidrogénio.
A nuvem electrónica da molécula de cloreto de hidrogénio é mais densa junto ao núcleo de cloro do que junto ao núcleo de hidrogénio. Também é mais densa na zona entre os dois núcleos.
O comprimento de ligação é de 127pm

A observação atenta das nuvens electrónicas destas três moléculas permite fazer algumas afirmações das moléculas diatómicas:
  • O tamanho das moléculas depende do tamanho dos átomos que as constituem. Quanto maiores são os átomos, maiores são as moléculas.
  • Nas moléculas formadas por dois átomos diferentes, a densidade da nuvem electrónica é maior perto de um dos átomos. Por isso, junto a esse átomo há algum excesso de carga negativa que fica a faltar junto do outro átomo.
Existem então dois pólos nestas moléculas:
- o pólo negativa, onde há excesso de carga negativa.
- o pólo positivo, onde há falta de carga positiva

Diz-se que as moléculas são polares

  • Nas moléculas formadas por dois átomos iguais, a densidade da nuvem electrónica é igual junto de cada um dos átomos, por isso não há pólos.

Diz-se que as moléculas são apolares

Em resumo: As moléculas são agregados de átomos nos quais há dois ou mais núcleos positivos e uma só nuvem electrónica.
Comprimento da ligação é a distância média entre os núcleos de dois átomos ligados.
Há moléculas polares e apolares:
-nas moléculas polares, a nuvem electrónica não está simetricamente distribuída, havendo um pólo negativo e um pólo positivo.
Nas moléculas apolares, a nuvem electrónica está simetricamente distribuída, não há pólos.

Distribuição electrónica

Os electrões de um átomo não têm todos a mesma energia e essa energia não varia de forma contínua, ou seja, apenas determinados números de energia permitidos aos electrões. Diz-se que os electrões estão distribuídos por níveis de energia.
Cada nível de energia é caracterizado por um número natural, n, que pode variar de 1 a 8, de acordo com o número de electrões no átomo e com as regras usadas para a sua distribuição nos níveis de energia
Cada nível de energia apenas pode conter um numero máximo de electrões igual a 2n ao quadrado. A distribuição electrónica de um átomo mostra como estão distribuídos os seus electrões pelos vários números de energia.
O último nível de energia preenchido não pode ter mais de oito electrões, excepção do primeiro nível que só pode ter 2 electrões.

 Em resumo:
  • Os electrões de um átomo não têm todos a mesma energia encontrando-se distribuídos por níveis de energia, caracterizados por um número natural, n.

Isótopos


A maior parte dos elementos químicos ocorre na natureza na forma de 2 ou mais átomos diferentes, que embora tendo o mesmo numero atómico diferem o numero de massa ou seja, no numero de neutrões. Esses átomos chamam-se isótopos

Em resumo: os isótopos são átomos do mesmo elemento químico mas que possuem números de massa diferentes

Número atómico e Número de massa


Todos os átomos podem se identificados pelo número de protões e de neutrões que os constituem.
Chama-se números de atómico e representa-se por um Z ao número de protões que se encontra no núcleo do átomo de um dado elementos químico.
Como o átomo é electricamente neutro, o número de protões é igual ao número de electrões e por isso o número atómico também indica o número de electrões presentes no átomo.
O número atómico, Z, de um átomo caracteriza o respectivo elemento químico.

        Em resumo:
  •  O número atómico, Z, é o número de protões que se encontra no núcleo de um átomo e caracteriza o respectivo elemento químico
Chama-se número de massa e representa-se por um A ao número total de protões e de neutrões que existe no núcleo de um átomo de um dado elemento químico. Conjuntamente os protões e os neutrões são designados de nucleões
Pode então dizer-se que o número de massa é o números de nucleões de um átomo
.
Em resumo:

  • O número de massa ,A, é o numero de nucleões que se encontram no núcleo de um átomo.

Pode ainda concluir-se que o numero de neutrões de um dado átomo é igual á diferença entre o numero de massa e o numero atómico ou seja: A-Z

       Em resumo:
  • Um átomo é constituído por Z, protões, Z electrões e A-Z neutrões.

 


sábado, 14 de janeiro de 2012

História do Átomo


  •      O átomo na antiga Grécia
                                                                                                                
Os atomistas (Pessoas que estudavam o atomismo, que é uma filosofia natural que se desenvolveu em diversas tradições antigas), pensavam que a matéria era feita de umas partículas muito pequeninas e invisíveis, os átomos.
Estes pensavam que se dividíssemos muitas vezes alguma vez o ciclo havia de parar.

Demócrito, que era um grande filosofo grego, achava que a grande quantidade de matéria que vinha da natureza se devia aos tipos de movimentos dos átomos que , quando chocavam entre si , formavam diferentes conjuntos criando diferentes corpos com as suas próprias características.

Exemplos:

 Água era formada por átomos esféricos (a água escoa facilmente)
Terra era formada por átomos cúbicos (pois esta é sólida e estável)
Ar formado por átomos com movimentos turbilhonar (o vento)
….

As ideias de Demócrito foram ganhando forma ao longo do tempo. Este complementou as suas ideias quando sugeriu que haveria um limite de tamanho para os átomos, dai eles serem invisíveis.

Mesmo assim , teoria mais precisa era a de Aristóteles que afirmava que a matéria seria feita de elementos da natureza como a água, a terra, o fogo e o ar e que misturados de diferentes formas resultariam em diferentes propriedades físico-químicas.
     

  •    A Teoria de John Dalton

Em 1808, o químico inglês John Dalton retomou a antiga ideia atomista propondo a moderna teoria atomista para explicar o modo como os elementos conhecidos se combinavam para formar as diferentes substâncias.
Esta teoria dizia que a matéria era constituída por átomos indivisíveis e espaços vazios.
Dalton imaginou o átomo como uma pequena esfera com massa definida propriedades e características. Assim todas as transformações químicas podiam ser explicadas pelo arranjo de átomos. Os átomos constituem toda a matéria são indivisíveis e indestrutíveis e não podem ser transformados noutros, nem mesmo durante fenómenos químicos.



  
  •   Modelo atómico de Tompson (Thomson)

Em 1897, Thompson descobriu o electrão graças as experiencias realizadas com tubos de descarga, que naquela altura revolucionaram o mundo cientifico o que o levou a imaginar que o átomo era constituído por uma esfera de carga positiva onde os electrões onde os electrões estavam distribuídos como passas num pudim. Daí que este modelo tenha ficado conhecido como modelo de “pudim de passas”.



  •      Modelos atómico de Rutherford

Em 1911, Rutherford sugeriu um novo modelo para o átomo que considerava que toda a carga positiva e a maior parte da sua massa estavam concentradas num núcleo central com os electrões a circular em torno dele. Dada a analogia com o sistema solar, este modelo ficou conhecido como modelo planetário. Novas experiencias como bombardear com partículas uma delgada lamina de ouro iniciadas em 1919 mostraram a Rutherford que os núcleos atómicos eram constituídos por partículas de carga eléctrica positiva : os protões.


  •     Modelo atómico de Niels Bohr

O físico dinamarquês Niels Bohr em 1913 apresentou um novo modelo atómico baseado no de Rutherford, mas fazendo algumas mudanças:

- Os electrões movem-se á volta de um núcleo em órbitas circulares
- A cada órbita corresponde um determinado valor de energia
- Os electrões com mais energia movem-se em órbitas mais afastadas do núcleo e os que têm menos energia movem-se em órbitas mais próximas do núcleo 


  •      Em 1932 j. Chadwick descobre o neutrão cuja existência já tina sido prevista por Rutherford.


  •      Modelo da nuvem electrónica

Actualmente está posta de parte a ideia de órbitas circulares para os electrões.
Os electrões dos átomos movem-se do modo desconhecido, com velocidade elevadíssima, formando uma espécie de nuvem que não é uniforme: a nuvem electrónica.
A nuvem electrónica é mais densa próxima do núcleo, onde é mais provável encontrar os electrões e menos densa longe do núcleo, onde é menos provável encontrar os electrões.
O modelo atómico actual é o modelo da nuvem electrónica.