Energia eléctrica

Energia elétrica

A energia elétrica que consumimos durante algum tempo é medida em kWh pelos contadores da eletricidade.

Eelétrica = U x I x t

Eelétrica = P x t

Potencia eléctrica

Potência Elétrica

A potência de um recetor mede a energia elétrica consumida pelo recetor e transformada noutra ou noutras energias, por unidade de tempo.

Potência Elétrica = Energia elétrica / Tempo de funcionamento

P = Eelétrica / t


Potência Elétrica = D.d.p. x Intensidade da Corrente
 P = U x I

Lei de Ohm

Lei de Ohm

A Lei de Ohm afirma que, para um condutor mantido à temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante. Essa constante é denominada de resistência elétrica.

No entanto, há condutores não ohmicos que desrespeitam essa regra como mostrado no seguinte gráfico:

Resistencia eléctrica

Resistência elétrica (R)

A corrente eléctrica é um fluxo de electrões que se movimentam ao longo de determinado material.

Ao longo do seu movimento, os electrões chocam constantemente com os átomos do material condutor. Estes átomos opõem-se à sua passagem. Assim:

Há materiais bons condutores de corrente eléctrica, não oferecem grande resistência à passagem dos electrões e há materiais maus condutores de corrente eléctrica (Isoladores), que oferecem grande resistência à passagem dos electrões.

A Resistência eléctrica oferecida por determinado condutor não depende apenas do tipo de material de que este é constituído. Também depende...

• Do comprimento do condutor. Quanto maior o comprimento, maior a Resistência que o condutor oferece à passagem da corrente eléctrica.

• Da espessura do condutor. Quanto maior a espessura, menor a Resistência que o condutor oferece à passagem da corrente eléctrica.

• Da natureza do condutor. 

Medição da resistencia eléctrica

Medição direta: feita diretamente ao componente; 

Medição indireta: 

Intensidade da corrente

Intensidade da corrente (I)

A Intensidade de Corrente relaciona-se com o número de electrões que passa numa secção recta de determinado condutor metálico, por unidade de tempo.

Quanto maior o número de electrões a atravessar o condutor por unidade de tempo, maior a Intensidade de Corrente.

A unidade SI para a Intensidade de Corrente é o Ampere, cuja abreviatura é o símbolo A.

Como determinar a intensidade da corrente?

A Intensidade de Corrente que percorre determinado condutor em funcionamento pode ser determinada utilizando um Amperímetro.

Num circuito eléctrico o amperímetro é sempre ligado em série com o componente:

Intensidade da corrente nos circuitos em série:

Itotal = I1 = I2 = I3 = ...

Intensidade da corrente nos circuitos em paralelo:





Itotal = I1 + I2 + ...

Diferença de potencial

Diferença de Potencial (d.d.p.)

A diferença de potencial (d.d.p.) é uma grandeza física associada à corrente elétrica, que se relaciona com a energia que é transferida para o circuito elétrico.

Símbolo da grandeza:U

Unidade Si: volt (V)

1 V (volt) = 1 000 mV (milivolt)

Para se medir a diferença de potencial de um circuito utiliza-se um voltímetro, que é instalado em paralelo em relação ao circuito.

Diferença de Potencial nos circuitos em série:

A diferença de potencial nos circuitos em série, medida na fonte de energia, é igual à soma da d.d.p. dos recetores do circuito.

UT = U1 + U2 + ...

Diferença de Potencial nos circuitos em paralelo:

A diferença de potencial nos circuitos em paralelo, medida na fonte de energia, é igual à d.d.p. dos recetores do circuito.

UT = U1 = U2 = ...

Simbolos dos dispositivos eléctricos

Aqui estão alguns dos símbolos utilizados no desenho dos circuitos eléctricos.

Correntes eléctricas

Corrente elétrica é o nome dado ao movimento orientado de partículas com carga elétrica. (nos metais-eletrões livres) (nas soluções iónicas-iões).

Tipos de Corrente Elétrica:

Corrente contínua:

faz-se num único sentido,os pólos positivo e negativo não mudam e simbolizam-se por DC ou =

 

Corrente alternada:

Faz-se em ambos os sentidos alternadamente, a corrente elétrica muda periodicamente de sentido, pois o movimento das partículas ou corpúsculos com carga elétrica muda de sentido constantemente e simboliza-se por AC ou ~

Tomada elétrica (na Europa) - exemplo de fontes de energia que produzem corrente elétrica que muda periodicamente de sentido (corrente alternada)

Em Portugal a corrente elétrica muda de sentido 50 vezes por segundo.

Como podemos reconhecer se a corrente elétrica é contínua ou alternada?

Através das imagens num ecrã de um osciloscópio.

a primeira situação trata-se de uma corrente alternada

a segunda situação trata-se de uma corrente contínua

Sentido da Corrente Elétrica:

Convencional - do pólo positivo da fonte de energia para o pólo negativo. 

Real - do pólo negativo da fonte de energia para o pólo positivo.

                                 

Sentido Convencional

                                    

Sentido Real

Circuitos em Série/Paralelo

Algumas grandezas associadas à corrente eléctrica.

Regras de seguraça na utilização de

Regras de Segurança na Uitilização da Eletricidade 

 

1. Não ligar muitos aparelhos elétricos à mesma tomada.
2. Não desligar as fichas das tomadas puxando pelos fios.
3. Não utilizar um aparelho elétrico com fio de ligação em mau estado.
4. Não tocar com os dedos ou objetos metálicos nas tomadas elétricas.
5. Não substituir uma lâmpada fundida ou reparar um aparelho elétrico enquanto está ligado à corrente.
6. Não mexer nem ligar aparelhos elétricos com as mãos molhadas.
7.Não usar um aparelho elétrico sem antes ler cuidadosamente as instruções.
8. Não deitar água em ferros de engomar, chaleiras ou cafeteiras elétricas quando estão ligados à corrente.

Impulsão

Lei de Arquimedes

   Como já sabes, para que um corpo permaneça em repouso, é necessário que a força resultante que nele atua seja nula (Primeira Lei de Newton). Ora um corpo que esteja a flutuar num líquido, está em repouso em relação ao líquido, pois não se afunda, nem se eleva. Sabemos, contudo, que existe uma força que puxa o corpo para baixo - o peso - pelo que terá forçosamente de existir uma outra força que compense o peso, anulando a força resultante. E essa segunda força deverá resultar da ação do líquido. A essa força chama-se Impulsão.
 
   Foi Arquimedes, físico, matemático e inventor grego do século III a.C. quem descobriu de que depende o valor da impulsão. A essa justificação dá-se o nome de Lei de Arquimedes:

"Qualquer corpo colocado num fluido recebe da parte desse fluido uma força vertical, com sentido de baixo para cima, cujo valor é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo."

   Isto significa que o valor da impulsão é igual ao peso do volume do líquido que estava no local onde passa a estar o corpo ou, dito de outra forma, ao peso de um volume do líquido correspondente ao volume imerso (Vi) do corpo.

   Para que um corpo possa flutuar, é necessário que a impulsão e o peso tenham o mesmo valor, pois só assim poderemos ter força resultante nula. Se o peso for maior que a impulsão, então, o corpo vai afundar, descendo com uma força resultante que se chama Peso Aparente (Pa): 

Pa = P - I  

   É claro que o peso aparente é sempre inferior ao peso do corpo. É por esse motivo que um corpo mergulhado em água parece mais leve.

Forças

Forças

 

• Uma força é uma interacção entre dois corpos. 
•  É representada por um vector caracterizado por: 

   - Intensidade (N)
   - Sentido 
   - Direcção
   - Ponto de aplicação



Resultante de duas forças


Soma


F1 - 20 N
F2 - 30 N

• Se eu quiser calcular a resultante destas duas forças, visto que elas têm a mesma direcção e o mesmo sentido basta somar F1+F2 = Fr <=> 20 + 30 = 50 N. 
• A intensidade da força resultante é 50 N, a direcção é horizontal e o sentido da esquerda para a direita.

Subtracção

F1 - 80 N
F2 - 100 N

• Quando temos duas forças com sentidos opostos, usamos a subtracção
  -> F2 - F1 = Fr <=> 100N - 80 N = 20 N
• A intensidade da força resultante é 20 N, a direcção é horizontal e o sentido é da direita para a esquerda.
  
  
  
  Teorema de Pitágoras

F1 e F2 - 20N

Quando as duas forças

 têm sentidos opostos 

e formam um ângulo 

de 90º entre si, criamos

 uma linha paralela a F2

 e uma paralela a F1. 

Traçamos uma recta 

desde a origem até ao 

ponto onde as paralelas

 se tocam e por fim usamos o teorema de pitágoras.

Regra de 3 Simples

•  Quando os vectores têm sentidos opostos e não formam um ângulo de 90º , procedemos da mesma maneira, fazemos linhas paralelas aos vectores e criamos uma linha desde a origem até onde as paralelas se tocam. 
• De seguida medimos a força resultante e fazemos uma regra de 3 simples :

   Ex: A linha da força resultante mede 5,5 cm. 

        Se 1 cm = 1N 

        . . .

     

        Cm             N          

         1 ------------1             X = 5,5 N -> Intensidade da força resultante.

         

        5,5 ---------- X

As três leis de Newton

As 3 Leis de Newton

1ª Lei de Newton ou Lei da Inércia

 
• A lei da Inércia diz :Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento rectilíneo uniforme se o conjunto de forças que nele actuam tem resultante nula.
• Um corpo em movimento, sujeito a uma resultante de forças nula, vai manter um movimento rectilíneo uniforme. Se não houver qualquer acção do exterior sobre o corpo, este permanece em movimento e a sua velocidade mantém se constante.
• Um corpo em repouso, sujeito a uma resultante de forças nula tem tendência a manter o seu estado de repouso. Se não houver qualquer acção do exterior sobre o corpo, este permanece em repouso.

2ª Lei de Newton ou Lei Fundamental Dinâmica

• A 2ª lei de Newton diz : A força resultante do conjunto das forças que actuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direcção e o mesmo sentido da força resultante, que é tanto maior quanto maior for a intensidade da força resultante.
• A aceleração é maior quando menor for a massa do corpo e é inversamente proporcional à mesma.
• Pode-se relacionar estas grandezas pela expressão:
  

3ª Lei de Newton ou Lei da Acção-Reacção

• E por fim a 3ª Lei de Newton diz :Quando dois corpos estão em interacção, à acção de um corpo sobre outro corresponde sempre uma reacção igual e oposta que o segundo corpo exerce sobre o primeiro.
• Esta lei fundamenta que as forças exercidas num corpo actuam sempre aos pares, ou seja quando um corpo actua uma força sobre outro, esse também actua uma força sobre o primeiro.
• Este par de forças é chamado par acção-reação, e podem actuar por contacto ou à distância. As duas forças têm a mesma direcção e intensidade mas têm sentidos opostos.
• Por exemplo se eu for chutar uma bola, eu exerço uma força sobre a bola e a bola por sua vez exerce uma força no meu pé. -> Estas forças actuam por contacto. Mas no caso da Lua e da Terra, que exercem uma força sobre a outra, são forças que actuam à distância, e é isso que faz a Lua girar à volta da Terra.

Forcas de atrito

Forças de atrito

 As forças de atrito são forças que se opõem ao movimento e surgem sempre que duas superfícies entram em contacto e uma se tenta movimentar em relação à outra.

 Estas dependem sempre da natureza da superfície de contacto e do peso do corpo que se move.

 Dentro das forças de atrito existe:

   

       - o atrito estático, que é o atrito que temos de vencer para pôr algo em          movimento.

    

       - o atrito cinético, que é o atrito que é necessário vencer durante o                movimento. E dento do atrito cinético existem mais dois tipos, o atrito          de escorregamento e o atrito de rolamento.

Se não existisse o atrito, não existia movimento.

Rapidez e velocidade

Rapidez e Velocidade

Rapidez

A rapidez é uma grandeza escalar que corresponde à distância percorrida em média por unidade de tempo. Calcula-se dividindo a distância percorrida pelo intervalo de tempo gasto no percurso. A sua unidade no S.I. é o m/s (metros por segundo).

Velocidade

A velocidade é uma grandeza vectorial caracterizada por direcção, sentido, ponto de aplicação e intensidade. Mede a rapidez do movimento em cada instante e é medida no S.I. em m/s (metros por segundo). Pode ser calculada dividindo a distância percorrida pelo tempo demorado.

Tipos de movimento

Movimento Retilíneo

Existem três tipos de movimentos retilíneos:

Movimento retilineo uniforme

O movimento retilíneo uniforme (m.r.u.) é um movimento feito sempre no mesmo sentido e direção e com a velocidade constante.

Movimento rectilíneo uniformemente acelerado

O movimento retilíneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.) é um movimento que tem uma aceleração média constante e positiva, ou seja, a aumentar.

Movimento rectilíneo uniformemente retardado

O movimento retilíneo uniformemente retardado (m.r.u.r.) é um movimento que tem uma aceleração média constante e negativa, ou seja, a diminuir.

Distância e deslocamento

Distância

A Distância Percorrida por um corpo ao longo do seu movimento é a medida da linha de trajectória do corpo. Imagina que consegues "esticar" a linha de trajectória do corpo e medir essa mesma linha. A medida obtida corresponde ao valor da Distância Percorrida pelo corpo.
Considera um automóvel que se move desde o prédio A até à casa B, segundo a trajectória representada na figura. Antes de iniciar o movimento, o automobilista colocou o "conta-quilómetros" do automóvel a "zero".

Quando o automóvel chega à casa B, o "conta-quilómetros" do carro marca 50 Km. Essa é a medida da linha de trajectória e por isso corresponde à distância percorrida pelo automóvel.
A Distância Percorrida é uma grandeza escalar, que só pode tomar valores positivos ou nulos. A Unidade de Sistema Internacional para a Distância é o metro (m), embora também seja comum apresentar o resultado em Quilómetros (Km).

Distância

O Deslocamento de um corpo é determinado medindo em linha recta a diferença entre o ponto de partida e o ponto de chegada.
Voltando ao exemplo anterior, o ponto de partida do automóvel é o ponto A, enquanto o ponto de chegada é o ponto B. O Deslocamento efectuado pelo corpo é a medida em linha recta da diferença entre estes dois pontos.

Assim, e observando a figura, apesar de o automóvel ter percorrido uma Distância de 50 Km, o seu Deslocamento é apenas de 30 Km. Deslocou-se apenas 30 Km face à posição inicial. Para determinar o Deslocamento de um corpo, não precisamos saber qual a trajectória do corpo, nem precisamos saber por onde o corpo passou. Basta saber de onde partiu e onde chegou.
O Deslocamento é uma grandeza vectorial, isto é, representa-se por meio de um vector. Este vector parte do ponto onde se dá início ao movimento e termina no ponto onde acaba o movimento. A Unidade de Sistema Internacional para o Deslocamento também é o metro (m), embora seja comum apresentar o resultado em Quilómetros (Km).
No exemplo apresentado, o vector tem início no ponto A (onde começa o movimento), e termina no ponto B (onde termina o movimento).

Movimento, repouso e trajectória

Repouso – movimento 

Movimento: é quando um objeto se move de um lugar para o outro. Um corpo está em movimento quando muda de posição em relação a um referencial ao longo do tempo. 

Repouso: é quando o corpo ou objeto não se move do lugar, ou seja, ele fica imóvel, ou seja, se, durante certo intervalo de tempo, o corpo mantém sua posição constante em relação a um referencial, dizemos que ele se encontra em repouso. 

Movimento e repouso são conceitos relativos, ou seja, dependem de um referencial (um carro em viagem numa estrada está em movimento em relação à pista, mas em repouso em relação ao seu motorista). Do ponto de vista físico, são impossíveis repouso absoluto e movimento absoluto (não é possível aceitar que um carro, estando em movimento em relação à pista, esteja em movimento em relação a quaisquer referenciais). 

Vejamos alguns exemplos de repouso e movimento: 

Em relação ao solo terrestre, o ciclista está em movimento

Em relação ao carro, a pessoa está em repouso.

Trajectória

Existem infinitos tipos de trajetórias que um objeto pode percorrer, as mais estudadas são:

Trajectória Retilínea

Trajectória Circular

Trajectória Elíptica

Trajetória parabólica

Outros compostos de carbono

Alcoís.

Os álcoois possuem o grupo funcional hidroxila (-OH) ligados a um ou mais carbonos saturados.

A denominação é realizada trocando-se o final do nome do hidrocarboneto correspondente pelo sufixo "ol". A posição do grupo hidroxila (-OH) deve ser indicada pelo menor número possível.

Classificação dos álcoois 

Depende da posição da hidroxila.

-Álcoois primários – apresentam sua hidroxila ligada a carbono na extremidade da cadeia. Possuindo um grupo característico – CH₂OH.

-Álcoois secundários – apresentam sua hidroxila unida a carbono secundário da cadeia. Possuindo o grupo característico – CHOH.

- Álcoois terciários – apresentam sua hidroxila ligada ao carbono terciário. Possuindo o grupo – COH.

Os ácidos Carboxílicos

Os ácidos carboxílicos são compostos que apresentam o grupo carboxila – COOH. O grupo carboxila, geralmente está nas extremidades da cadeia. Podendo estar ligada a radicais auila (R), arila (Ar) e H.



A denominação começa com a palavra ácido e sufixo óico.



Principais ácidos carboxílicos

- Ácido metanoico - conhecido como ácido fórmico. Está presente nas formigas, em um líquido incolor, de cheiro irritante.

-Ácido etanóico – é um ácido importante na produção de polímeros e nas essências artificiais. É um líquido incolor, tem sabor azedo. Esse ácido é um dos principais componentes do vinagre que é usado como tempero nas alimentações.

-Ácido benzóico – é um líquido usado na medicina, é branco, transparente e solúvel em água.

Cetonas

Cetonas são substâncias orgânicas onde o grupo funcional carbonila se encontra ligado a dois átomos de carbono. Uma cetona bastante conhecida é a Propanona. Cuja estrutura é a seguinte: 

           O 
         ?
H3C ? C ? CH3 

Esse composto é conhecido popularmente como Acetona, e se apresenta como um líquido de odor irritante e se dissolve tanto em água como em solventes orgânicos. Essa característica permite sua utilização como solvente de tintas, vernizes e esmaltes. Na indústria alimentícia, possui uma importante utilização: extração de óleos e gorduras de sementes de plantas. Essas plantas são em geral a soja, girassol e amendoim.

As cetonas podem ser encontradas até em nossos organismos, em pequena quantidade, fazendo parte dos corpos cetônicos na corrente sanguínea.

As cetonas mostram o grupo carbonila (C = O), sendo esse carbono secundário. O sufixo -ona é usado para indicar a função:

A numeração da cadeia deve começar depois da extremidade mais próxima do grupo C = O.


A denominação das cetonas ramificadas e/ou insaturadas segue as regras já vistas.



Existe uma nomenclatura usual em que o grupo >C = O é denominado cetona, e seus ligamentos são considerados grupos orgânicos.

Aldeídos

Os aldeídos são compostos orgânicos que se apresentam pela presença do grupo funcional carbonila (–COH). 

 

A denominação é constituída a partir do nome dos hidrocarbonetos, finalizando com a terminação al.

Exemplo:



Nomenclatura dos aldeídos ramificados 

1º - Assinalar a cadeia principal com uma moldura
2º - Numerar a cadeia a partir do carbono do grupo aldoxila que irá adquirir o número 1.
3º - Começar o nome indicando a ramificação ou ramificações.

Exemplo:



Aldeídos de cadeias cíclicas

Aminas

As aminas são consideradas bases orgânicas, elas são obtidas através da substituição de um ou mais hidrogênio da amônia (NH₃) por demais grupos orgânicos. Elas possuem em sua fórmula geral o elemento Nitrogênio.

Veja como pode ser feito o processo de caracterização de aminas:

As aminas primárias, secundárias e terciárias se comportam de modos distintos frente à reação com ácido nitroso, sendo assim, essas reações podem ser usadas para distingui-las.

No frasco que contém a amina, adicione o ácido nitroso e observe o resultado:

Amina terciária: quando não há reação alguma entre os componentes.

Amina secundária: se houver formação de um precipitado de coloração amarela.

Amina primária: há a liberação de gás nitrogênio durante a reação.