Eletricidade

O estudo da eletricidade se iniciou na Antigüidade, por volta do século VI a.C, com o filósofo e matemático grego Tales de Mileto. Ele, dentre os maiores sábios da Grécia Antiga, foi quem observou o comportamento de uma resina vegetal denominada de âmbar, ao atritar essa resina com tecido e/ou pele de animal, Tales percebeu que daquele processo surgia uma importante propriedade: o âmbar adquiria a capacidade de atrair pequenos pedaços de palha e/ou pequenas penas de aves. Em grego, a palavra elektron significa âmbar, a partir desse vocábulo surgiram as palavras elétron e eletricidade. Apesar desse feito, nada foi descoberto por mais de vinte anos, ficando dessa forma, intactas as observações de Tales de Mileto. No século XVI, o médico da rainha Elizabeth I, da Inglaterra, Willian Gilbert, descobriu que era possível realizar a mesma experiência de Tales com outros materiais. Nessa época o método da experimentação, criado por Galileu Galilei, começou a ser utilizado. Gilbert realizou vários estudos e experiências, sendo uma delas as formas de atrito entre os materiais. Já no século XVIII o cientista norte-americano Benjamin Franklin, o inventor do pára-raios, teorizou que as cargas elétricas eram um fluido elétrico que podia ser transferido entre os corpos. Contudo, hoje já se sabe que os elétrons é que são transferidos. O corpo com excesso de elétrons está eletricamente negativo ao contrário do corpo com falta de elétrons, que se encontra eletricamente positivo. Mas qual é o ramo de estudo da eletricidade? O estudo da eletricidade se divide em três grandes partes: Eletrostática: é a parte que estuda o comportamento das cargas elétricas em repouso como, por exemplo, o estudo e compreensão do que é carga elétrica, o que é campo elétrico e o que é potencial elétrico.

Eletrodinâmica: essa é a parte que estuda as cargas elétricas quando em movimentação. Ela estuda o que é corrente elétrica, os elementos de um circuito elétrico (resistores e capacitores) bem como a associação deles, tanto em série quanto em paralelo.

Eletromagnetismo: nessa parte se estuda o comportamento e o efeito produzido pela movimentação das cargas elétricas. É a partir desse estudo que fica possível entender como ocorrem as transmissões de rádio e televisão, bem como entender o que vem a ser campo magnético, força magnética e muito mais.

Física

Temperatura

Temperatura e calor são dois conceitos bastante diferentes e que muitas pessoas acreditam se tratar da mesma coisa. No entanto, o entendimento desses dois conceitos se faz necessário para o estudo da termologia. Também chamada de termofísica, a termologia é um ramo da física que estuda as relações de troca de calor e manifestações de qualquer tipo de energia que é capaz de produzir aquecimento, resfriamento ou mudanças de estado físico dos corpos, quando esses ganham ou cedem calor.

Temperatura é a grandeza física associada ao estado de movimento ou a agitação das partículas que compõem os corpos. No cotidiano é muito comum as pessoas medirem o grau de agitação dessas partículas através da sensação de quente ou frio que se sente ao tocar outro corpo. No entanto não podemos confiar na sensação térmica. Para isso existem os termômetros, que são graduados para medir a temperatura dos corpos.

Calor

É muito comum ver pessoas falando que estão com calor, no entanto, fisicamente falando, essa fala está errada. Calor é definido como sendo energia térmica em trânsito e que flui de um corpo para outro em razão da diferença de temperatura existente entre eles.

O estudo dos fenômenos de transferência de calor
calor

Exercícios 1

Exercícios 2

Calorimetria

Só Física
A calorimetria é a ciência que estuda o calor. Calor é uma forma de energia em trânsito, ou seja, é a energia transferida de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura.

Em um sistema isolado, o calor é transferido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura até que o equilíbrio térmico seja atingido.

Trocas de calor

A definição de calor é usada apenas para indicar a energia que está sendo transferida, e não a energia que o corpo possui.
A unidade de medida da quantidade de calor Q no Sistema Internacional (SI) é o joule (J):

Calor
Quando dois corpos, em temperaturas diferentes, são postos em contato, observa-se que a temperatura do corpo mais quente diminui, enquanto que a temperatura do corpo mais frio aumenta. Essas variações de temperatura cessam quando as temperaturas de ambos se igualam (equilíbrio térmico).
Portanto, durante esse processo, o nível energético (grau de agitação molecular) do corpo mais quente diminui, enquanto que o do corpo mais frio aumenta. Como a energia térmica de um corpo depende, além da sua massa e da substância que a constitui, da sua temperatura, conclui-se que as variações de temperatura estão associadas às variações de energia térmica.
Concluindo, a diferença de temperatura entre dois corpos provoca uma transferência espontânea de energia térmica do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Essa quantidade de energia térmica que se transferiu é chamada de calor.

Dilatação linear

DL = o quanto o corpo aumentou seu comprimento
Lo = comprimento inicial do corpo
a = coeficiente de dilatação linear (depende do material)
DT = variação da temperatura ( Tf - Ti )
Vale destacar que o coeficiente de dilatação linear ( a ) é um número tabelado e depende de cada material. Com ele podemos comparar qual substância dilata ou contrai mais do que outra. Quanto maior for o coeficiente de dilatação linear da substância mais facilidade ela terá para aumentar seu tamanho, quando esquentada, ou diminuir seu tamanho, quando esfriada.
Outra coisa interessante de notar é que, se soubermos o valor do coeficiente de dilatação linear ( a ) de uma determinada substância, poderemos também saber o valor do coeficiente de dilatação superficial ( b ) e o coeficiente de dilatação volumétrica ( g ) da mesma. Eles se relacionam da seguinte maneira:
b = 2a e g = 3a

Dilatação superficial

DA = o quanto o corpo aumentou sua área
Ao = área inicial do corpo
b = coeficiente de dilatação superficial (depende do material)
DT = variação da temperatura ( Tf - Ti )

Dilatação volumétrica

DV = o quanto o corpo aumentou seu volume
Vo = volume inicial do corpo
g = coeficiente de dilatação volumétrica (depende do material)
DT = variação da temperatura ( Tf - Ti )
Obs:
DL , DA ou DV positivos significa que a substância aumentou suas dimensões.
DL , DA ou DV negativos significa que a substância diminuiu suas dimensões.

Tabelas com os coeficientes de dilatação linear ( a ) e volumétrica ( g ) de algumas substâncias
substância
Coeficiente de dilatação linear (a) em ºC-1
aço 1,1 x 10-5
alumínio 2,4 x 10-5
chumbo 2,9 x 10-5
cobre 1,7 x 10-5
ferro 1,2 x 10-5
latão 2,0 x 10-5
ouro 1,4 x 10-5
prata 1,9 x 10-5
vidro comum 0,9 x 10-5
vidro pirex 0,3 x 10-5
zinco 6,4 x 10-5

substância
Coeficiente de dilatação volumétrica (g) em ºC-1
álcool 100 x 10-5
gases 3,66 x 10-3
gasolina 11 x 10-4
mercúrio 18,2 x 10-5

Calor sensível

Quando há variação de temperatura sem que haja variação do estado físico da matéria, dizemos que o calor é sensível.
Podemos calcular o calor sensível pela equação:

Onde:

Q = quantidade de calor
m = massa do corpo
c = calor específico *
∆T = variação da temperatura

* Calor específico é a quantidade de calor necessária para a variação unitária da temperatura na unidade de massa.
O Calor específico é uma grandeza que depende da composição de cada substância.

Substância Calor específico (Cal/gºC)
Chumbo 0,031
Prata 0,056
Ferro 0,11
Água 1,0


Capacidade Térmica

É a quantidade de calor que produz no corpo uma variação unitária de temperatura.
Matematicamente podemos escrever a capacidade térmica pela equação:
Onde:
C = Capacidade Térmica
Q = Quantidade de Calor cedida ou recebida pelo corpo
∆T = Variação da Temperatura
No SI, a unidade de medida da capacidade térmica é J/K (joule por Kelvin).

Caloria

Tabela de caloria

Exercícios

Exercícios