Ondas

Uma onda é a propagação de uma perturbação num meio material ou não. Uma onda transporta energia e não transporta matéria.




 CLASSIFICAÇÃO DE ONDAS 
– Quanto à sua natureza:
Ondas Mecânicas: ondas que se propagam num meio material.
ex: ondas do mar, ondas sonoras, ondas sísmicas.
Ondas Eletromagnéticas: ondas que não precisam de um meio material para se propagarem; propagam-se no vazio (ou no vácuo).
ex: ondas luminosas, ondas rádio, microondas, ondas ultra-violetas.

– Quanto à direção da perturbação:
Ondas Longitudinais: a direção da perturbação é igual à da propagação da onda. ex: som (ondas sonoras).

Ondas Transversais: a direção da perturbação é perpendicular à direção da propagação da onda. ex: luz (ondas luminosas).

Onda periódica: as suas características repetem-se no espaço e ao longo do tempo.

Onda não periódica: as suas características vão sendo irregulares.

 CARACTERÍSTICAS DE UMA ONDA PERIÓDICA 

f ---> frequência (nº de vibrações ou nº de ciclos por segundo)
unidade de frequência: hertz (Hz)
f = 1/T

T ---> período (tempo necessário para se completar um ciclo)
unidade do SI: segundo (s)
T = 1/T

f = 1/T <=> f x T = 1 <=> T = 1/f

Experiências 17 e 18 (1300 e 1400 visualizações)

Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor

 Condução 
Material:
- Suporte universal;            - Régua;
- Barra de madeira;            - Barra metálica;
- Copo de precipitação;     - Placa de aquecimento;
- Água;                              - Cronómetro.
- Velas de cera;

Procedimento:

1- Executar a montagem, semelhante à da imagem, as velas devem distar cerca de 10 cm umas das outras;
2- Ligar a placa de aquecimento;
3- Quando a água começar a ferver ligar o cronómetro;
4- Registar os instantes em que as velas caem;
5- Executar agora a montagem com a barra de madeira e proceder de modo semelhante;
6- Terminar esta experiência quando se tiver ultrapassado o tempo total da experiência com a barra metálica.

Conclusões:
- Qual é a ordem em que caem as velas?
- Porque razão a última vela também cai?
- Em que material ocorre mais rapidamente a transferência de calor?


 Convecção 
Material:
- Balão de fundo plano;      - Água;
- Lamparina;                     - Triângulo de porcelana;
- Fósforos;             - Pequenos cristais de permanganato
- Tripé;                   de potássio;

Procedimento:
1- Executar uma montagem semelhante à da figura do lado;
2- Colocar o cristais de permanganato de potássio no fundo do balão e adicionar a água lentamente;
3- Acender a lamparina e observar.

Conclusões:
- O que acontece aos cristais de permanganato de potássio pouco depois de se iniciar o aquecimento?
- O que causou o movimento dos cristais de permanganato de potássio?

Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor



Aquecimento de uma barra devido
à Condução Térmica

 CONDUÇÃO (sólidos) 

É um processo de tranferência de calor por contacto direto. A condução dá-se quando as partículas com maior agitação (temperatura mais elevada) colidem com as partículas com menor agitação (temperatura mais baixa), transferindo energia térmica.

A condução acontece principalmente nos sólidos porque a ligação entre as partículas é mais forte: estão mais perto umas das outras, colidem mais facilmente e a energia é transferida ao longo do material.
O metal é um bom condutor térmico, mas a lã, a madeira e a cortiça já são maus condutores térmicos.

Correntes de Convecção
numa chaleira devido ao seu aquecimento

 CONVECÇÃO 
(líquidos e gases)
É um processo de transferência de calor conseguido à custa do transporte de matéria. Neste processo, o fluido mais quente torna-se menos denso e sobe e o fluido mais frio, mais denso, desce. A estes movimentos dá-se o nome de correntes de convecção, que quando a temperatura fica uniforme, param.
Um exemplo de correntes de convecção são as brisas: o ar quente a subir e o ar frio a descer criam-nas.

Experiência 16 (1200 visualizações)

Transferência de calor entre corpos a temperaturas diferentes

Material:

- 2 termómetros;

- Gobelé pequeno com 100 mL de água aquecida (gobelé A);

- Gobelé grande com 100 mL de água à temperatura ambiente (gobelé B);

- 1 cronómetro.

Procedimento:

1- Medir a temperatura inicial da água, em ambos os gobelés;

2- Registar os valores lidos;

3- Colocar o gobelé pequeno dentro do gobelé grande (em contacto);

4- Ligar o cronómetro;

5- De 1 em 1 minuto ler e registar os valores da temperatura da água, em ambos os gobelés.

Conclusão:
- Como varia a temperatura em função do tempo para a água em cada um dos gobelés?
- Qual é a fonte, o recetor e a forma de energia transferida?

Extras para a realização da atividade experimental:

Temperatura e Calor

 TEMPERATURA 

É uma grandeza física que se relaciona com o grau de agitação das partículas, ou seja, com a energia cinética média das partículas. Mede-se com termómetros e a unidade no Sistema Internacional (SI) é o Kelvin (K), mas é mais utilizado os graus Celsius (°C) ou os graus Fahrenheit (ºF).

> agitação ⇨ > Ec média ⇨ > temperatura

< agitação ⇨ < Ec média ⇨ < temperatura

 CALOR 

É a medida de energia térmica transferida entre corpos a temperaturas diferentes. Quando os dois corpos a temperaturas diferentes entram em contacto, há uma troca de calor entre eles, até ficarem à mesma temperaturas (equilíbrio térmico). O calor passa do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa.

Transferência de Calor entre dois corpos a
temperaturas diferentes (temperatura elevada e baixa)

 

Formas Fundamentais de Energia

Existem duas formas fundamentais de energia:
• ENERGIA POTENCIAL
(energia armazenada nos corpos e que pode vir a ser utilizada):

- energia potencial química
(associada aos alimentos, aos combustíveis e às pilhas);

- energia potencial elástica
(associada aos materiais elásticos e molas);

- energia potencial gravítica (Epg).
Qualquer corpo, mesmo em repouso, possui Epg.

> m_corpo ⇨ > Epg (para a mesma massa (m))

Epg = m x g x h (m=massa do corpo / h=altura a que se encontra)

• ENERGIA CINÉTICA (Ec) (energia associada ao movimento dos corpos).

Ec = ½ x m x v² ou Ec = m x v² / 2
 

Alteração da Energia Potencial Gravítica (Epg)
e da Energia Cinética (Ec) numa bola pendurada



 

Leis da Conservação da Energia:

- A energia não se cria nem se destrói;         Unidade de Energia: joule (J)

- A energia transforma-se e transfere-se.
 

Na imagem está representada a transferência de energia nos "Pêndulos de Newton".

Se quiseres experimentar, ou seja, fazeres tu a experiência vai à "Fun Zone" do blog e experimenta no jogo "Pêndulos de Newton".

 

Manifestações de Energia

A energia pode manifestar-se de diferentes maneiras:
- energia elétrica (existência de uma corrente elétrica);
- energia térmica (aquecimento dos corpos);
- energia sonora (som);
- energia mecânica (movimento);
- energia química (conteúdo energético das substâncias);
- energia radiante (diferentes radiações - raios-x, microondas, ultravioletas e infravermelhos);
- energia luminosa (luz).

Diferente Manifestações de Energia
em cima - energia elétrica, energia térmica e energia mecânica
em baixo - energia sonora, energia radiante, energia química e energia luminosa

Fontes de Energia e sua Classificação

 Como se classificam as fontes de energia? 

Fontes Primárias de Energia:

São os recursos naturais que podem ser usados como fontes de energia.

 

Fontes Secundárias de Energia:

São as fontes de energia que são obtidas a partir das fontes primárias de energia.

 

Fontes Renováveis de Energia:

São fontes de energia que estão em contínua renovação e podem ser utilizadas de forma ilimitada.

 

Fontes Não-Renováveis de Energia:

São fontes de energia que demoram centenas de milhares de anos a formar-se, esgotam-se à medida que vão sendo utilizadas e são consideradas limitadas.

 

 Fontes de Energia (classificação) 

- Sol (energia solar) - renovável e primária;

- Vento (energia eólica) - renovável e primária;

- Água dos rios (energia hídrica) - renovável e primária;

- Calor Interno da Terra (energia geotérmica) - renovável e primária;

- Água dos mares/oceanos (energia das ondas e das marés) - renovável e primária;

- Combustíveis Nucleares (energia nuclear) - não-renovável e primária;

- Biomassa (energia da biomassa) - renovável e primária;

- Biogás/Gás Natural (energia do biogás) - renovável e primária;

- Combustíveis Fósseis - petróleo, gás natural, carvão (energia dos combustíveis fósseis) - não-renovável e primária;

- Combustíveis - gasóleo, gasolina, fuelóleo, propano, butano (energia dos combustíveis) - não renovável e secundária.

Diferentes Fontes de Energia
em cima - energia solar, energia eólica e energia hídrica
no meio - energia geotérmica, energia das ondas e das marés e energia nuclear
em baixo - energia da biomassa, energia do biogás, energia dos combustíveis fósseis e energia dos combustíveis

 

Energia (introdução)

A energia...
...é uma grandeza física de difícil definição.
...não é uma substância, nem uma força, nem a causa dos fenómenos.
...pode associar-se a materiais e a situações de ação.
...pode transferir-se entre corpos.
... manifesta-se de diferentes formas.
...classifica-se em primária ou secundária e em renovável e não-renovável.
...tem duas formas fundamentais.

Experiências 12 / 13 / 14 / 15 (800 / 900 / 1000 /1100)

Fatores que influenciam a velocidade das reações químicas

Concentração dos Reagentes

Material:
- 2 copos de precipitação;
- 2 quadrados de cartolina;
- 1 marcador preto;
- 2 provetas de 50 mL;
- 3 provetas de 10 mL;

Reagentes:
- Solução aquosa de tiossulfato de sódio;
- Ácido clorídrico diluído.

Procedimento:
1- Desenhar uma cruz em cada um dos quadrados de cartolina;
2- Numa proveta, medir 50 mL de solução aquosa de tiossulfato de sódio e transferi-la para um copo de precipitação;
3- Com uma proveta medir 5 mL de solução aquosa de tiossulfato de sódio e adicionar água até chegar aos 50 mL. Transferir esta solução para outro copo de precipitação;
4- Colocar cada um dos copos em cima do quadrado de cartolina;
5- Medir, em duas provetas, 5 mL de solução de ácido clorídrico;
6- Adicionar, simultaneamente, o ácido clorídrico às soluções contidas nos copos de precipitação e observar.

Conclusão:
- Como variou a velocidade da reação com a concentração da solução de tiossulfato de sódio?

Estado de divisão de um Sólido
Nota: antes de colocar o prego ou o pó de ferro no tubo de ensaio, é necessário pôr o tubo vazio na balança e usar a função "tara", para que o valor indicado na balança seja zero.

Material:
- Balança;
- 2 tubos de ensaio;
- Proveta de 10 mL.

Reagentes:
- Solução aquosa de sulfato de cobre;
- Pó de ferro;
- Pregos de ferro.

Procedimento:
1- Colocar o prego num dos tubos de ensaio em cima da balança e registar o valor da massa;
2- Pesar igual massa de pó de ferro no outro tubo de ensaio;
3- Adicionar simultaneamente cerca de 5 mL de solução aquosa de sulfato de cobre a cada um dos tubos de ensaio. Observar.

Conclusão:
- Como variou a velocidade da reação com o estado de divisão do ferro?

 Temperatura

Material:
- 2 copos de precipitação;
- Tina com água gelada;
- Placa de aquecimento;
- Proveta de 50 mL;
- 2 provetas de 5 mL.

Reagentes:
- Solução aquosa de tiossulfato de sódio;
- Ácido clorídrico diluído.

Procedimento:
1- Numa proveta, medir 50 mL de solução aquosa de tiossulfato de sódio e transferi-lo para um copo de precipitação. Repetir este procedimento, utilizando outro copo de precipitação;
2- Colocar na placa de aquecimento um copo de precipitação;
3- Colocar na tina com água gelada o outro copo de precipitação;
4- Medir, em duas provetas, 5 mL de solução de ácido clorídrico;
5- Adicionar, simultaneamente, o ácido clorídrico às soluções contidas nos copos de precipitação e observar.

Conclusão:
- Como variou a velocidade da reação com a temperatura?

Presença de Catalisadores

Material:
- 2 tubos de ensaio;
- Suporte de tubos de ensaio;
- Canivete.

Reagentes:
- Água-oxigenada a 30 volumes;
- Batata.

Procedimento:
1- Colocar cerca de 5 mL de água oxigenada em cada tubo de ensaio;
2- Descascar a batata, retirar-lhe um pedaço e coloca-lo num dos tubos de ensaio. Observar.

Conclusão:
- Qual é a ação da batata nesta reação?

Fatores que Influenciam a Velocidade das Reações Químicas

A velocidade das reações químicas pode ser influenciada por diferentes fatores. Eles são:



A- Solução Diluída | B- Solução Concentrada



- Concentração dos reagentes aquoso

(solvente água):

Aumentando a concentração de um dos reagentes aumenta a velocidade da reação química ⇨ se houver muitos reagentes, os produtos de reação formam-se mais rapidamente, ou seja, chocam mais e mais fortemente.

 

concentração = m soluto ÷ v solução

 

 

- Estado de divisão dos reagentes sólidos:

Aumentando o estado de divisão dos reagentes sólidos, a velocidade da reação química aumenta ⇨ se os reagentes sólidos estiverem muito divididos, a superfície em contacto com o exterior é maior, ou seja, reagem mais facilmente.

- Temperatura:

Aumentando a temperatura dos reagentes a velocidade da reação química aumenta ⇨ se os reagentes estiverem a temperaturas altas, mais rapidamente reagem , ou seja, se estiverem a temperaturas baixas, reagem mais lentamente.

- Luz:

Aumentando a luz nos reagentes, a velocidade da reação química aumenta ⇨ se os reagentes estiverem na presença de luz, mais rapidamente reagem, ou seja, se estiverem na presença de pouca luz reagem mais lentamente ou não reagem.

- Presença de Catalisadores:
Os catalisadores são substâncias que numa determinada reação química alteram a sua reação, mas não se consomem, podendo ser utilizados outra vez. Cada catalisador tem uma reação química.

Tipos de catalisadores:
- catalisadores positivos / catalisadores: aceleram a reação química (aumentam a sua velocidade);
- catalisadores negativos / inibidores: retardam a reção química (diminuem a sua velocidade) - ex: sal, azeite, óleo, açúcar, vinagre, fumeiro.
- catalisadores biológicos / enzimas: são substâncias que existem nos seres vivos e que são específicas, ou seja, cada enzima tem a sua função - ex: leveduras.

Iões e Substâncias Iónicas

 IÕES 
Os iões são partículas com carga elétrica que derivam de um átomo ou de um conjunto de átomos (molécula) por:
- perda de eletrão(ões): ião positivo ou catião;
- ganho de eletrão(ões): ião negativo ou anião.

Os iões podem ser:
- monoatómicos: quando são constituídos por um único átomo;
  EX: Al3+, Pb2+ , F - , O2-.
- poliatómicos: quando são constituídos por mais do que um átomo.
  EX: NH4+, CrO42- , Cr2O72- , NO3- .

 
 SUBSTÂNCIAS IÓNICAS 

As substâncias iónicas são constituídas por iões positivos e negativos, ou seja, são substâncias neutras (não têm carga elétrica).

 

Para escrever a fórmula química é necessário que:

- se represente primeiro o ião positivo e depois o ião negativo (quando se escreve o nome é ao contrário: primeiro o nome do ião negativo e depois o nome do ião positivo);

- o número de cargas positivas e o número de cargas negativas são iguais, o que significa que os iões que se combinam tem uma proporção.

 

Exemplos de representações:

Cloreto (Cl ^-) de Sódio (Na⁺) ⇨ Fórmula Química: NaCl
Como o número de cargas do ião positivo e do ião negativo é igual, cada catião combina-se com um anião.

Dicromato (Cr₂0₇^2-) de Potássio (K⁺) ⇨ Fórmula Química: K₂Cr₂0₇
Como o número de cargas do anião é o dobro do número de cargas do catião, o número de catiões tem que ser dobrado.

Nitrato (NO₃^-) de Cálcio (Ca²⁺) ⇨ Ca(NO₃)₂
Como o número de cargas do catião é o dobro do número de cargas dos anião, o número de catiões tem que ser dobrado (como NO₃ tem o 3 colocam-se parênteses entre a fórmula química e depois o numero necessário).

Óxido (O^2-) de Ferro(III) (Fe³⁺) ⇨ Fe₂O₃
Como o múltimo comum do número de catiões e aniões é 6 tem que se colocar o número de aniões à frente do catião e o número de catiões á frente do anião.

Acerto de Equações Químicas

Combustão do Metano:

metano (g) + oxigénio (g) → dióxido de carbono (g) + água (l)

    CH₄ (g)  +     O₂ (g)      →       CO₂ (g)           +  H₂O (l)

 

Para se acertar uma reação química colocam-se algarismos antes das fórmulas químicas (coeficientes estequiotérmicos) - NUNCA SE ALTERA A FÓRMULA QUÍMICA

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (l)

1C        42O                  1C       42H

4H                            2O + 21O = 43O

 

Primeiro contam-se o número de átomos de cada elemento químico que há nos reagentes e nos produtos de reação.

Depois colocam-se os algarismos necessários antes de cada molécula até o número de átomos ficar equivalentes nos dois lados.

 

Conclusão: o número total de átomos de cada elemento químico nos reagentes é igual ao número total de átomos do elemento químico nos produtos de reação.

 

Lei de Conservação da Massa / Lei de Lavoisier:

Segundo a Lei de Lavoisier a massa total dos reagentes é igual á massa total dos produtos de reação.

 

      "Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma."

                                                    Antoine Lavoisier (1743 - 1794)

Moléculas

Uma molécula é constituída por 2 ou mais átomos, ou seja, quando os átomos ligam-se quimicamente entre si formam moléculas.

Exemplos de moléculas:
Hidrogénio - H₂  - 2 átomos de hidrogénio (H) ligados entre si;
Oxigénio - O₂  - 2 átomos de oxigénio (O) ligados entre si;
Azoto (nitrogénio) - N₂ - 2 átomos de azoto (N) ligados entre si;
Água - H₂O - 2 átomos de hidrogénio (H) e 1 átomo de oxigénio (O) ligados entre si;
Dióxido de Carbono - CO₂ - 1 átomo de carbono (C) e 2 átomos de oxigénio (O) ligados entre si;
Monóxido de Carbono - CO - 1 átomo de carbono (C) e 1 átomo de oxigénio (O) ligados entre si.

Diferenças entre representação de átomos e moléculas:
Um átomo de oxigénio (livre): O
Dois átomos de oxigénio (livres): 2O
Uma molécula de oxigénio: O₂
Duas moléculas de oxigénio: 2O₂ (2x2O= 4O) - tem 4 átomos
Duas moléculas de amoníaco: 2NH3 (2xN=2N e 2x3H=6H) - tem 8 átomos
Dez moléculas de água: 10H₂O (10x2H=20H e 10xO=10O) - tem 30 átomos

Moléculas Elementares - moléculas constituídas por átomos do mesmo elemento químico. ex: H_{2 ,} O_{2 ,} N₂

Moléculas Compostas - moléculas constituídas por átomos de diferentes elementos quiímicos. ex: H₂O , CO_{2 ,} CO , CH4 , NH3

Elementos Químicos

Cada elemento químico tem o seu símbolo químico. Estes símbolos químicos são necessários para representar as diferentes moléculas existentes.

O símbolo químico de todas as substâncias tem a letra inicial do elemento químico (boro - B) e, se necessário, mais uma (hélio - He) ou duas letras (unúntrio - Uut) minúsculas.

A leitura dos símbolos químicos é feita da seguinte forma: lê-se letra a letra (ex: Ne não se lê "NÉ", lê-se "éne - é").

Pincipais elementos químicos:

Código das principais cores (na representação gráfica de átomos dos diferentes elementos químicos):

Átomo

Como já disse anteriormente toda a matéria é constituída por átomos.

----------------------------------------------------------------------------------------

O átomo é uma partícula elementar constituinte de toda a matéria, indivisível, constituído por partículas sub-atómicas e sem carga elétrica (nula).

 

Constituição do átomo:

 

-Se repararmos o átomo tem eletrões (-1), protões (+1) e neutrões (0), ou seja, se somarmos todos os valores das cargas elétricas existentes (-1+1+0) o resultado será 0, portanto o átomo tem carga elétrica nula ou não tem carga elétrica - é uma partícula neutra.

-Mesmo que o átomo não tenha apenas uma partícula de cada um (eletrão, protão e neutrão), tem sempre o mesmo número de protões e eletrões, ou seja, é sempre uma partícula neutra (se repararmos na imagem, o átomo representado tem 12 partículas de eletrões, protões e neutrões).

- Há diferentes tipos de átomos, ou seja, há átomos de diferentes Elementos Químicos.

- Os átomos ligam-se quimicamente entre si e formam Moléculas.

Experiências 9 / 10 / 11 (500 / 600 / 700 visualizações)

agora as experiências passarão a ser publicadas de 100 em 100 visualizações

----------------------------------------------------------------------------------------

Natureza corpuscular da matéria

Esta atividade experimental serve para verificar a teoria cinético-corpuscular

 A
Material:
- Provetas graduadas de 50 ml e 25 ml;
- 15 ml de feijão;
- 15 ml de ervilhas;
- 15 ml de massinhas.

Procedimento:
1- Numa proveta, medir cuidadosamente os volumes indicados de ervilhas, feijão e massinhas;
2- Deitar as quantidades medidas numa única proveta de 50 ml.

 B
Material:
- Provetas de 50 ml e 25 ml;
- Água;
- Vareta comprida;
- Açúcar.

Procedimento:
1- Medir cuidadosamente 40 ml de água;
2- Medir 5 ml de açúcar;´
3- Com o auxílio da vareta, dissolver o açúcar na água;
4- Ler o volume final da solução.

 C
Material:- 2 copos de vidro;
- Cristais de permanganato de potássio;
- Placa de aquecimento;
- Água.

Procedimento:
1- Colocar água num dos copos de vidro até metade da sua capacidade;
2- Adicionar 3 ou 4 cristais de permanganato de potássio e registar o que se observa. Não agitar a água;
3- Repetir os procedimentos 1 e 2, utilizando outro copo, mas agora aquecendo a água.