Estudo do equilíbrio químico com o programa LeChat

O programa LeChat 2.1 - Simulações em Equilíbrio Químico - consiste basicamente numa ilustração no computador, de forma gráfica, do fenómeno do Equilíbrio Químico.

Permite visualizar as alterações produzidas em sistemas químicos gasosos por alterações de concentrações de reagentes ou produtos, temperatura do sistema ou pressão (volume) a que o sistema está sujeito, em conformidade com o Princípio de Le Chatelier.

Segue-se uma explicação deste Princípio, retirado daqui:

As diferentes formas de alterar um estado de equilíbrio para uma reacção química têm uma coisa em comum:

Um sistema em equilíbrio responde a qualquer perturbação com uma alteração que tende a contrariar a perturbação a que foi sujeito.

De facto:  (sugiro que siga as várias hiperligações de forma a obter explicações muito importantes para uma eficaz compreensão)

• A perturbação aumento de concentração de um componente do sistema é seguida de consumo desse componente, até se atingir um novo estado de equilíbrio.
• A perturbação aumento de temperatura favorece a transformação em que há absorção de calor, o que tende a fazer diminuir a temperatura do sistema.
• A perturbação diminuição de volume de uma mistura gasosa, com consequente aumento do número de moléculas por unidade de volume (e, assim, aumenta a pressão do sistema), é seguida da transformação no sentido em que diminui o número de moléculas (assim, tendendo a diminuir a pressão do sistema).

A generalização acima feita deve-se a Le Chatelier e é justamente conhecida por Princípio de Le Chatelier.

O efeito de pressão acima mencionado merece dois comentários adicionais. Primeiro, faz-se notar que este efeito de pressão é-o aliado a variações de volume do sistema, pois são estas que implicam alterações nas concentrações das espécies em equilíbrio. Não é o efeito decorrente de se adicionar, sem variação de volume, outro gás que nada tenha a ver com a reacção.

Por exemplo, o equilíbrio N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g) não é alterado por adição do gás inerte árgon, ainda que, com isso, a pressão total do sistema aumente. É que, não havendo variação de volume, as concentrações dos gases N₂, H₂, NH₃ (e, também, as pressões parciais) não variam. Também não é o aumento de pressão total decorrente de aumento de temperatura que está a ser considerado.

Por outro lado, é de notar que a diminuição do número de moles de gases como consequência de uma diminuição de volume - aumento de pressão - se corresponde a uma tentativa do sistema em diminuir a sua pressão, pode, também, ser considerada uma tentativa do sistema em diminuir o seu volume. O fenómeno central, aqui, é que um aumento de concentração global de todas as espécies se traduz numa alteração que tende a contrariar esse aumento.

Ao iniciar o programa existe uma janela em que está explicado o seu funcionamento (bastante simples). Pode descarregá-lo aqui.

Existem roteiros que permitem utilizar o programa de forma orientada e que pode encontrar aqui. Recomendo que os sigam pois poderão retirar o máximo proveito do programa. Nota: Os anos referidos aplicam-se ao programa que vigorava anteriormente. Comece por explorar os do 10º.

Para saber mais sobre o equilíbrio químico e constantes de equilíbrio, sugiro que siga esta ligação.

Simulador: Som e ondas

Este applet permite estudar as ondas sonoras. Podemos ajustar a frequência, o volume e o conteúdo harmónico, e ver e ouvir como o som se altera.

Podemos alterar a distância do ouvinte ao altifalante e estudar o modo como o som é percepcionado.

Também permite descobrir métodos para calcular a velocidade, comprimento de onda, frequência e período de uma onda.

 

 

Podemos adicionar obstáculos e mudar a sua orientação e posição, de forma a estudar a reflexão.

Para estudar fenómenos de interferência, podemos adicionar um segundo altifalante.

 

É possível simular o que acontece ao som quando se altera a pressão do ar (até obter vácuo) no interior de uma caixa que contém um altifalante.

 

Se encontrarem uma opção que achem importante divulgar, podem escrever um comentário.

Clique aqui para iniciar a simulação. Caso não tenha JAVA instalado, pode obtê-lo na barra lateral deste blogue.

Pode encontrar mais material sobre som, óptica e ondas, procurando nos temas na barra lateral do blogue.

Simulador: Ondas, som e luz

Este applet permite estudar as ondas, o som e a luz. Podemos produzir ondas pelo pingar de uma torneira, por um altifalante (ou dois), ou por intermédio de um laser (ou dois) e observar como estão relacionadas. Todas podem ser representadas por uma sinusoidal.

Para estudar o som, é muito interessante poder ver o movimento das partículas do ar durante a propagação da onda de compressão, confirmando que não ocorre transporte de matéria.

Podemos modificar a frequência e a amplitude e, no caso do som, permite ouvir o sinal produzido.

Podemos adicionar obstáculos (paredes e espelhos) para estudar a reflexão.

Para estudar fenómenos de interferência e difracção, podemos adicionar uma ou duas fendas.

Podemos encontrar pontos de interferência destrutiva e construtiva a olho, ou usando detectores.

Muito mais há para explorar neste applet. Se encontrarem uma opção que achem importante divulgar, podem escrever um comentário.

Clique aqui para iniciar a simulação. Caso não tenha JAVA instalado, pode obtê-lo na barra lateral deste blogue.

Pode encontrar mais material sobre som, óptica e ondas, procurando nos temas na barra lateral do blogue.

O que é uma onda?

Uma onda é uma perturbação ou variação que transfere energia progressivamente de ponto para ponto num meio e que pode tomar a forma de uma deformação elástica ou uma variação de pressão, intensidade eléctrica ou magnética, potencial eléctrico, ou temperatura.

Se estivermos a falar de ondas mecânicas (precisam de um meio onde se propagar), o meio sofre perturbações locais à medida que a onda passa, mas as partículas do meio não viajam com a onda.

Seguem-se alguns exemplos para ilustrar a definição.

• Uma multidão a realizar “a onda” num estádio.

A onda é a perturbação (pessoas a subir e a descer) e viaja ao longo do estádio sem que algum dos espectadores tivesse viajado com a onda. Todos se mantêm no seu lugar.

A situação descrita é um exemplo de uma onda transversal, pois o movimento das partículas do meio faz-se perpendicularmente à direcção de propagação da onda. Outro exemplo pode ser a onda que viaja ao longo de uma corda quando é agitada numa das extremidades (a onda viaja mas a corda não sai da nossa mão).

• Ondas sonoras

O som é uma onda longitudinal pois as partículas deslocam-se para a frente e para trás (passando pela posição de equilíbrio), ao longo da direcção que a onda se propaga. Mais uma vez, é a perturbação que viaja e não as partículas do meio. A onda é vista como o movimento da região comprimida (onda de pressão).

 

Na imagem do lado podemos ver uma onda sonora a propagar-se em todas as direcções através de um meio. Esta onda é idêntica à produzida por um diapasão.

Torna-se hipnótico!

 

 

 

 

• Ondas na água

Estas são um exemplo que combina as ondas transversais e longitudinais. À medida que a onda progride na água, as partículas realizam movimentos circulares no sentido dos ponteiros do relógio (mostrado pelas partículas a azul). O raio deste movimento diminui com a profundidade. 

Muito mais informação pode ser encontrada aqui, fruto do extraordinário trabalho de Dan Russell.

Fontes do material utilizado: (1), (2), (3)

Som: Por que é que certas coisas fazem BANG?

Neste vídeo Robert Krampf explica por que motivo certas coisas fazem BANG. Agradeço ao Carlos Portela a excelente tradução e legendagem.

Quiz 05: Estados físicos, mudanças de estado, pressão e temperatura

Na sequência deste e deste artigos, aqui está um questionário (Quiz) para todos interessados em avaliar os seus conhecimentos.

Temas:
-Estados físicos
-Organização da matéria
-Mudanças de estado e sua relação com a pressão e temperatura

Antes de colocar o nome e iniciar o quiz leia as instruções para evitar perder pontos sem necessidade.

Qualquer dúvida ou falha que detectem, enviem um comentário.
Bom trabalho!

Magia ou ciência? Pressão, temperatura e volume de um gás.

Este vídeo mostra de uma forma interessante o que acontece quando um gás é sujeito a temperaturas reduzidas, mantendo a pressão exterior. Neste caso, os balões do filme são mergulhados em azoto líquido (-196 ºC). Pode experimentar no congelador em sua casa (-20 ºC), mas o efeito será bem menos espectacular.

A diminuição da temperatura implica (na verdade, é o mesmo que) a diminuição da energia cinética (movimento e vibração) das moléculas do ar que ficam mais perto umas das outras e passam a ocupar um volume menor. Isto acontece pois os choques contra a parece do balão são menos energéticos, pelo que a pressão no interior diminui, ficando inferior à do ar no exterior do balão. Como há maior pressão no exterior do que no interior, o balão contrai.

Quando a temperatura volta a aumentar, sucede o inverso.

Este filme pode também ser usado no estudo da lei dos gases ideais (PV=nRT).

Efeito de Bernoulli

Tal como prometido, visto que o secador que levei para a aula tinha pouca potência, aqui ficam uns vídeos que mostram o que pretendi demonstrar. O efeito de Bernoulli em acção.

Uma outra variação.

Também podem fazer isto soprando através de uma palhinha. Tem é que ser uma bola bastante leve. Divirtam-se!

Sugestão: Pesquisem sobre Bernoulli no Portal de Física da Wikipédia.

Sinto uma pressão enorme

Estamos tão habituados à pressão atmosférica que nem percebemos quão grande ela é. Após ser feito vácuo no interior do tanque, reparem como a força aplicada pela pressão atmosférica facilmente esmaga o tanque como se fosse uma mísera lata (antes do vácuo ser feito, a pressão interior igualava a exterior). Somos bem resistentes (mas também não temos vácuo no nosso interior :p)!!