Essa vai para os meus alunos de Termodinâmica da Engenharia Ambiental, como prometido em aula.
Olá pessoal, tudo bem?
Para começar o ano de 2014, resolvi reproduzir a matéria sobre fluidos não-newtonianos que eu vi no Sploid.
Para começar, assista ao vídeo abaixo:
A coisa estranha aí no vídeo é uma mistura de água e amido de milho (a famosa maisena aqui no Brasil).
Se você tocar gentilmente na mistura, ela se comporta como líquido. Até se você conseguir colocar um pouquinho dela na palma da mão, vai ver que ela escorre como um líquido convencional.
Agora, tente apertar ou golpear fortemente a mistura. Ela vai se comportar como um sólido e vai oferecer resistência aos golpes aplicados.
Essa categoria de materiais atendem pelo nome de fluidos não-newtonianos. Alguns bons exemplos desses fluidos são: sangue, ketchup, iogurte, recheios de bolo (cremosos), lama e alguns materiais poliméricos fundidos.
Vou resumir um pouco o que caracteriza um fluido como não-newtoniano, mas você pode ler o material original aqui e aqui.
Imagine um maço de cartas de baralho. Agora imagine que você está espalhando o maço de cartas sobre a mesa fazendo uma deslizar sobre a outra.
Pois é, os líquidos newtonianos são compostos por várias "camadas" de moléculas que fazem o papel das cartas do baralho.
Obrigar as camadas a se mover por meio da aplicação de uma força sobre elas vai produzir escoamento do líquido.
Se você quiser fazer o líquido fluir duas vezes mais rápido, basta aplicar o dobro da força.
Com os fluidos não-newtonianos essa realidade não se aplica. Alguns deles vão exigir menos que o dobro da força, outros vão exigir mais que o dobro da força, e esse tanto de energia vai depender do material em questão.
O que impede ou facilita o movimento das camadas de líquido é a fricção entre as mesmas. Essa fricção dá origem ao que costumamos chamar de viscosidade (resistência ao movimento de fluxo das camadas).
Bom, o papo já ficou muito técnico e não quero chateá-los logo na primeira postagem de 2014.
Em breve, pretendo voltar à plataforma a que estou acostumado a blogar e, com isso, pretendo voltar à frequência original de posts.
Um grande novo ano para todos os amigos do Brasil, de Portugal e, pelo que tenho visto nas estatísticas, de Mozambique! :)
Conteúdos tratados nessa apresentação: Primeira Lei da Termodinâmica, Calor, Trabalho, Eficiência de Máquinas Térmicas e e Ciclos Termodinâmicos.
Vi no site do HypeScience e gostaria de compartilhar com vocês.
O mercúrio, que é um metal em estado líquido à temperatura ambiente, quando submetido a ondas sonoras apresenta um comportamento "bizarro".
Diversas ondas se formam em uma gota de mercúrio e o padrão que surge daí é muito bonito.
Aqui, uma versão em câmera lenta pra vocês:
A imagem acima é o resultado de uma observação direta de um orbital atômico de um elétron - uma função de onda atômica real! Para capturar a imagem, pesquisadores utilizaram um novo microscópio quântico - um novo dispotivo que literalmente permite aos cientistas penetrar no reino quântico.
A estrutura de um orbital é o espaço em um átomo que está ocupado por um elétron. Mas quando tentam descrever as propriedades super-microscópicas da matéria, os cientistas têm se baseado nas funções de onda - uma forma matemática de descrever estados difusos (fuzzy) de partículas, em particular aqueles que apresentam coordenadas espaciais e temporais.
Tipicamente, físicos quânticos usam equações como a de Schrödinger para descrever esses estados, normalmente fazendo surgir números complexos e gráficos mais complexos ainda.
Até esse ponto, os cientistas nunca tinham conseguido observar realmente a função de onda. Tentando capturar um vislumbre da exata posição de um átomo ou o momentum de seu único elétron tem sido como tentar capturar um enxame de mosquitos com uma mão; observações diretas têm a desvantagem de perturbar a coerência quântica. O que tem sido requerido para capturar um estado quântico completo é uma ferramenta que pode estatisticamente realizar a média sobre muitas medidas feitas ao longo do tempo.
Mas como magnificar os estados microscópicos de uma partícula quântica? A resposta, de acordo com um grupo de pesquisadores internacionais, é o microscópio quântico - um dispositivo que usa a microscopia de fotoionização para visualizar estruturas atômicas diretamente.
A pesquisadora Aneta Sotolna (Institute for Atomic and Molecular Physics - Holanda) escreveu para o Physical Review Letters, descrevendo como ela e seu grupo mapearam a estrutura nodal de um orbital atômico de um átomo de hidrogênio colocado em um campo elétrico estático (corrente contínua).
Após bombardear o átomo com pulsos rápidos e alternados de laser, os elétrons ionizados escaparam e seguiram uma trajetória particular para um detector 2D. Existem muitas trajetória que podem ser tomadas pelos elétrons para atingir o mesmo ponto no detector, assim fornecendo aos pesquisadores com um conjunto de padrões de interferência - padrões que refletem a estrutura nodal da função de onda.
E os pesquisadores conseguiram fazer isso usando uma lente eletrostática que magnifica a onda eletrônica que sai mais de 20.000 vezes.
Imagem: Exemplos de quatro estados quânticos do átomo de hidrogênio. A coluna central mostra as medidas experimentais, enquanto a coluna à direita mostra a resolução da equação de Schrödinger dependente do tempo - e eles concordam muito bem.
Olhando adiante, os pesquisadores planejam usar a mesma tecnologia para observar como os átomos reagem a um campo magnético.
Você pode ler o estudo completo na Physical Review Letters: "Hydrogen Atoms under Magnification: Direct Observation of the Nodal Structure of Stark States."
Fontes suplementares: Physics World, American Physical Society.
Imagens: APS/Alan Stonebraker.
Preparando material para a oficina de Web 2.0 e livros eletrônicos que ministrarei na quinta e sexta (23 e 24/05) em Santo Ângelo por ocasião do VI EREBIOSUL, decidi compartilhar uma dose homeopática do material com vocês.
A minha oficina tem por título "Estratégias e recursos digitais da Web 2.0 para a elaboração de livros eletrônicos e hipermídias para o ensino de Ciências".
O material a seguir é sobre o uso do SkyDrive (para quem é fã dos serviços de e-mail da Microsoft é uma boa opção) para a geração de apresentações, documentos e planilhas.
Segue o baile:
P.S.:Por causa de um processo judicial no qual a Microsoft saiu derrotada, o nome SkyDrive foi descontinuado e agora o serviço passou a se chamar OneDrive. Você pode acessá-lo através desse link https://onedrive.live.com
O pessoal do manual do mundo se supera mais uma vez.
Aprenda no vídeo a construir um canhão de ar de baixo (não, de baixíssimo) custo.
Você só vai precisar de um balde plástico, um pedaço grande de plástico transparente para selar a "boca" do balde, muita fita adesiva e um estilete.
Assista ao vídeo primeiro e, se quiser, leia a explicação do Dr Chattoff na sequência do post.
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O plástico forma uma membrana sobre a qual nós damos pancadas (ou seja, exercemos uma força sobre uma área resultando em pressão).
A pancada dada na membrana põe em movimento o ar dentro do balde. A únida saída de ar possível é através do furo que foi feito com o estilete no fundo do balde.
Como a área da seção reta do furo (bonito esse linguajar, né?) é muito menor que a área da seção reta da "boca" do balde (onde está a membrana), a pressão inicial exercida sobre a membrana intensifica-se.
Lembrem-se, pressão = força/área!
A força inicial aplicada sobre a membrana é transferida ao ar que se movimenta e exerce uma força "igual" na área do furo, é natural que a pressão de saída seja muito maior.
É tão maior que o ar é expelido de dentro do balde a uma velocidade muito elevada. Essa velocidade é tão grande que consegue derrubar copinhos plásticos a uma distância de mais ou menos 5 metros.
Nessa distância, é como se o ar tivesse viajado em linha reta.
Esse fenômeno não é novo, de uma forma diferente, Robert Boyle já estudava a relação entre pressão e volume há centenas de anos atrás.
Os físico-químicos de plantão reconhecem a famosa "Lei de Boyle" em ação quando assistem ao excelente vídeo.
Lei de Boyle? Calma, vamos refrescar vossas memórias.
A uma temperatura T constante (a sala onde o vídeo foi filmado não tem variação de temperatura) e para um número de mols fixos (a quantidade de ar dentro do canhão é constante (quando não o perturbamos com os nossos tapas).
Nessas condições, a relação entre pressão e volume tal qual descrita por Boyle é:
p*V = constante ou
p = constante/V
Ou seja, se a pressão do gás dentro do canhão aumentar (por causa da pancada aplicada na membrana)o volume do mesmo tem que diminuir (e diminui).
Mas como temos um furo no fundo do canhão, o volume do gás ao invés de diminuir e continuar dentro do balde acaba escapando pelo furo.
Um princípio parecido ocorre nos nossos pulmões, mas eu vou deixar para mostrar uma simulação de pulmão em outra postagem.
Resfrie uma garrafa plástica de água no congelador ou freezer.
Retire-a com cuidado para não tocar diretamente no corpo da garrafa.
Posicione um cubo de gelo em uma superfície e derrame a água super-gelada sobre o cubo.
A água líquida está a uma temperatura muito baixa, provavelmente abaixo de 0ºC (isso é possível porque a água de torneira é cheia de sais e, por isso, congela abaixo de zero graus Celsius).
Quando ela entra em contato com o gelo, o sólido funciona como um nucelador e a água líquida abaixo de zero graus (estado metaestável) torna-se também sólida.
Claro que a explicação completa é muito mais comprida que isso, o que eu queria mesmo era apenas mostrar o efeito e inspirar outras pessoas a realizar o experimento.