Química 2° Fase - Separação de Misturas #5

 Separação de mistura heterogênea - sólido + líquido

Catação:

  Processo realizado com base na diferença de tamanho. Um dos sólidos é retirado com pinças ou com as mãos, como exemplo, a separação manual do lixo.

Peneiração: 

  Separar partículas de sólidos de outros materiais de diâmetros diferentes.  Separação de grãos de determinada a colheita, por exemplo, a do café. O princípio é a diferença no tamanho dos grãos.

Ventilação: 

  Base na diferença de densidade dos sólidos constituintes da mistura. O sólido mais leve é separado por uma corrente de ar.

Levigação: 

  Diferença de densidade dos sólidos constituintes da mistura. O sólido mais leve é separado por uma corrente de água. Utilizado por garimpeiros para separar areia de ouro.

Separação magnética:

  Um dos componentes sólidos da mistura deve ter propriedades magnéticas para que ele seja atraído por um ímã.

Flotação: 

  O sólido menos denso flutua em um líquido, Enquanto Mais denso sedimento. Também é conhecida como sedimentação fracionada ponto. O processo inicia-se por trituração e moagem do minério para o tamanho fino.

Separação de mistura heterogênea - sólido + líquido

Filtração: 

  A retenção de de um sólido através de uma superfície porosa. Separar misturas de um líquido com um sólido não dissolvido, quando o tamanho das partículas do sólido é relativamente grande em relação ao tamanho dos poros do papel de filtro. Em algumas situações o método pode ser acelerado por meio da filtração a vácuo.

Decantação:

  As fases se separam em virtude de uma diferença de densidade. As partículas do sólido que são mais densas se depositam pela ação da gravidade.

Centrifugação: 

  Separar misturas imiscíveis do tipo sólido-líquido quando o sólido se encontra finalmente disperso no líquido. A centrifugação é empregada quando partículas sólidas com dimensão e densidade pequenas estão dispersas em líquido. A aceleração gerada pela centrífuga, que pode girar até 45 000 vezes por minuto, força o depósito das partículas mais densas no fundo dos tubos de ensaios.

Separação de mistura heterogênea - líquido + líquido 

Decantação:

  Utilizada para separar misturas de líquidos imiscíveis ponto-final utiliza-se um funil de decantação, ou seja, de separação. Os líquidos separam-se espontaneamente, onde o mais denso se acomoda por baixo, e o menos denso, por cima. O líquido mais denso escova e é recolhido num recipiente logo abaixo da saída do funil. É necessário fechar a torneira antes que o líquido menos denso começa a escoar.

Decantação de mistura heterogênea - sólido + gás 

Decantação: 

  A mistura sólido-gás atravessa um sistema em zigue zague. O pó sendo mais denso, deposita-se pelo trajeto.

Separação de mistura homogênea 

Evaporação:   

  Também é chamado de cristalização. Em um recipiente aberto o solvente evapora restando apenas o sólido. É um processo lento, que ocorre na temperatura ambiente e se baseia na diferença de velocidade de evaporação dos componentes da mistura.

Destilação Simples: 

  Separar misturas homogêneas do tipo líquido-líquido onde os elementos da mistura apresentam ponto de ebulição muito diferente. A mistura inserida em um recipiente conectado a um sistema de tubulação que, por sua vez, é conectado a outro recipiente vazio. O recipiente que contém a mistura é aquecido. Com o aumento da temperatura, o componente da mistura que tiver a menor temperatura de ebulição será o primeiro a evaporar. O vapor entrando em contato com a tubulação Fria se condensa.  O componente, agora no estado líquido escoa até   o recipiente vazio. É com a destilação simples que se produz por exemplo a cachaça.

Destilação fracionada: 

  Separar misturas homogêneas não azeotrópicas do tipo líquido líquido, nas quais os componentes possuem pontos de ebulição relativamente próximos ponto final envolve a vaporização de um líquido por aquecimento, o que é seguida pela condensação do vapor. Já que os pontos de ebulição são próximos se formam vapores de dois ou mais componentes da mistura. Já na área de fracionamento o processo de evaporação e condensação se repetem várias vezes, resultando no final, no vapor de um único componente que é enviado para o condensador. Já no condensador, este vapor volta para o estado líquido que é recolhido por um frasco.

Extração de solventes: 

   Tem como base a propriedade da solubilidade, mas, é usado um solvente que dissolve somente um dos constituintes da mistura.

Cromatografia:

  Tem como base a diferença de velocidade com que os constituintes da mistura são arrastados em determinados solventes. É usada para separar substâncias com diferentes solubilidades num determinado soluto. A mistura é arrastada no meio poroso e absorvente. Já que as substâncias apresentam propriedades diferentes, algumas são arrastados com mais velocidade, ocorrendo a separação dos constituintes após certo tempo.

Fusão fracionada: 

  Separa sólidos, onde seus pontos de fusão são muito diferentes e definidos.

Liquefação fracionada: 

  Separa misturas homogêneas de gases. Primeiro se resfria a mistura que está sobre uma alta pressão. Então os gases se liquefazem individualmente, conforme seus pontos de ebulição são atingidos, em seguida é realizada a destilação fracionada.




O resumo fica por aqui...  É importante revisar quantas vezes forem preciso essa matéria!  Separação de misturas se relacionam mais para frente com outros temas de Química, então fica atento.

Está precisando de uma força em outras matérias?   Têm resumo aqui no site, confere lá!

Química 2° Fase - As Substâncias e as Misturas #4

    É possível se obter graus de pureza superiores a 99,99%, mas nunca haverá um material 100% puro.
    Chamamos de Substância quando o material apresenta grau de pureza adequado aos parâmetros experimentais em questão.  Na natureza, por exemplo, dificilmente é encontrado algum material na forma de substância pura.  A purificação dos materiais é realizada em laboratórios.

   Material é qualquer porção da matéria e pode ser purificado ou não. Os materiais purificados são  substâncias.

Águas naturais, como as do rio, são constituídas por água e uma mistura de sais. Não é possível identificar, a olho nu, nada além da substância água. Esse tipo de mistura, na qual não se consegue identificar os componentes a olho nu ou com microscópico, é substância homogênea. Nesse caso, como as substâncias que se misturam a água podem ser observados visualmente, tem-se uma mistura heterogênea.

As substâncias puras são caracterizados por apresentar em apenas um componente. Em geral, para obter uma substância pura de uma mistura complexa, é preciso submeter a substância complexa ao método de Separação ou Purificação até que se consiga uma substância isolada.

As misturas apresentam no mínimo duas substâncias em sua composição. No entanto, nem sempre é possível visualizar a quantidade exata de seus componentes.

Em uma mistura heterogênea, cada região que apresenta os mesmos aspectos é uma fase.
As misturas heterogêneas podem ser classificadas segundo o estado de agregação das diferentes fases.
Há casos de sistemas heterogêneos que são constituídos de substâncias puras. Um exemplo é o derretimento do Gelo formado da água destilada. A mudança de estado desta substância pura contribui para a coexistência de duas fases (sólido + líquido), o que caracteriza um sistema heterogêneo. 

As misturas homogêneas que apresentam apenas uma fase (monofásicas) são Soluções. Na soluções, o componente em menor quantidade, o soluto, está dissolvido em outro componente que se encontra em maior quantidade, o solvente.

Soluções: 

Sólido dissolvido em Líquido:

Um exemplo é a água de lavadeira, uma solução cujo soluto é o hipoclorito de sódio e o solvente é a água.

Líquido dissolvido em Líquido: 

Um exemplo é o álcool comercializado em farmácias. 

Sólido dissolvido em Líquido:

Também conhecido como liga. Um exemplo é o latão (solução sólida de zinco e cobre).

Gás dissolvido em Gás:

É uma solução na qual temos uma mistura gasosa. Um exemplo é a fase gasosa do ar veicula uma mistura de oxigênio, nitrogênio, dióxido de nitrogênio, vapores de água, entre outros gases.

As substâncias puras apresentam temperaturas de fusão e de ebulição bem definidas.  Ao acompanhar a variação de temperatura em função do tempo durante o resfriamento ou aquecimento de uma substância pura, durante as mudanças de estado de agregação a temperatura permanece constante.
Temos o ponto de fusão e de ebulição e, se os pontos de fusão e de ebulição, ou apenas um deles, apresentar uma variação de temperatura, temos uma mistura.

Física 2° Fase - Eletrodinâmica #5

 Receptores e Leis de Kirchhoff:


Receptores:

  Aparelhos que recebem e convertem a energia em outras formas, além da térmica. São chamados de receptores elétricos. Exemplos: Batedeira, aspirador, ventilador, etc...

   As energias convertidas mais comuns são: Energia sonora (som), energia radiante (luz) e energia térmica (calor).
   No Receptor a corrente vai do polo positivo para o negativo (oposto ao do gerador, que vai do negativo para positivo).   Pois o receptor retira energia do circuito para realizar uma conversão para outra forma de energia.  No caso do receptor, ele têm a chamada Força Contraeletromotriz (ε`), que é o trabalho feito pelo receptor para consumir energia absorvida e carga recebida.

   A Potência do receptor é expressa por:

  Pr = ε`. i

  A equação do Receptor é:
  
U = ε` + r` . i

   Potências no Receptor:

  Quando temos um circuito gerador-receptor, o gerador fornecerá energia e o receptor irá recebe-la e transformá-la em energia luminosa, cinética ou sonora. (Uma pequena parte é transformada em calor, já que é normal percebermos que em um sistema de eletricidade algumas regiões esquentam) 

  Logo:
 
Ui =  ε`. i + r`. i²             Então:   Pr = Pu + Pd

Pr = Potência total recebida pelo receptor.  ( Pr = Ui )
Pu = Potência útil do recepto  ( Pu = ε`. i )
Pd = Potência dissipada pela resistência interna do receptor  ( Pd = r`. i² )

Já seu rendimento:

η = Pu = ε`
       Pr    U



Leis de Kirchhoff:  (Lei dos Nós e das Malhas)

Antes de tudo, é preciso conhecer alguns conceitos:

   Nó: Ponto de intersecção entre os fios que percorrem o circuito.
   Ramo: Trecho delimitado entre dois nós consecutivos.
   Malha: Ramos interligados que formam um percurso fechado.


1° Lei de Kirchhoff:  (Lei dos nós)

   As cargas não podem ser destruídas nem criadas. (Princípio da conservação da carga elétrica)
   Logo, a 1° afirma que a soma das correntes que chegam a um nó é igual à soma das correntes que saem dele.

2° Lei de Kirchhoff: (Lei das Malhas)

   No circuito, a energia que o gerador fornece é consumida pelos receptores e/ou resistores. logo, o potencial que o gerador cria é igual, em módulo, ao consumo dos demais dispositivos do circuito.
   Então ao percorrer uma malha, a variação de potencial deve ser nula, pois o potencial elétrico é igual no começo e no final.  Por isso dizemos que a soma das D.D.P da malha é igual a 0.
   (A soma das forças eletromotrizes é igual a força das tensões, nesta malha)

   Sabendo disso, você deve estabelecer um sentido para essa corrente (horário ou anti-horário), MAS, dependendo do sentido a D.D.P será negativa!  
   Caso a corrente ir de encontro a um resistor e for o mesmo sentido que o inicial, a D.D.P terá sinal negativo para esse resistor. Se, por outro lado for contrário o sentido, use o sinal positivo.

Observe abaixo as classificações:

Onde a Malha é ABEF e BCDE
Ramo pode ser entendido como AB, BC, CD, AF, FE, ED e BE.
Nó pode ser compreendido como cada dobra/vértice do circuito que direciona para outro Ramo.

Matemática - Progressão Geométrica (PG)

 PG Crescente:  (2, 4, 8, 16, ...)   q = 2
 PG Decrescente:  (80, 20, 5, ...)  q = 1/4
 PG Constante: (3, 3, 3, 3, 3, ...)  q = 1
 PG Alternante: (-2, 4, -8, 16, ...) q = -2
 

 Encontrar a Razão (q):
 
   (30. 10, ...) 
  
   10 = 1        q = 1/3
   30    3

Atenção: A razão da PG é a multiplicação entre os termos.  Exemplo: Multiplicando 30 pela razão (q = 1/3) temos como resultado 10.  Multiplicando 10 pela razão, você encontraria o próximo termo e assim sucessivamente. 



Termo Geral da PG:

 

q = razão da PG
n = número de termos



Soma da PG Infinita:

   

Soma da PG Finita:

  

Série Geométrica Convergente:

 As somas parciais da série convergem para determinado valor.

Exemplo:

2 + 4 + 8 + 16 + 32 + ...     q = 2
3    9    27   81   243                    3

Somas parciais: 

2 + 4 = 10   = 1,111
3    9     9

10 + 8  = 38  = 1,4
 9    27    27

38 + 16  = 130   = 1,6
27    81       81

130 + 32  = 422  = 1,7
81     243     243

Apenas com esses cálculos, podemos perceber que a cada soma a série se converge para 2, ou seja, as somas chegarão até 2.

Podemos fazer a "prova real" e verificar calculando a soma:

S =   a1   -->  S =   2/3    -->   S = 2/3   -->   S = 2 . 3   -->  S = 2
      1 - q               1 - 2/3                 1/3                     3   1




Como saber se é PG:

 A divisão de determinado termo pelo seu antecessor deve ser igual à divisão de outro termo pelo seu sucessor.
  Exemplo:

(-1, -3, -9, -27, ...)

-3 = 3        
-1

 -9 = 3
 -3

-27 = 3
-9 

Logo, a razão (q) é 3 e se trata de uma PG.



Média Geométrica:

Média Geométrica de 2 e 8: 

x = √2. 8  -->  x = √16  --> x = 4

Média geométrica de 2 e 8 é 4:  (2, 4, 8)

Exemplo 2:

(x - 1, x + 2, x - 2)

Média geométrica do primeiro e terceiro termo:

x+2 = √ (x-1)² . (x-2)
x² + 4x + 4 = x² - 2x - x + 2
x² + 7x = -2

x = -2
       7

Logo:

x - 1 = -2  - 1  -->   -2 - 7  -->  -9
                7                    7             7

x + 2 = -2  + 2  -->  - 2 + 14   -->  12
                   7                     7               7

Agora, encontrado os 3 termos, podemos achar a razão.

(x - 1, x + 2, x - 2)  = ( -9/7, 12/7, -2/7)

q = 12 : -9   = 12 . 7  -->   q = -4 
       7     7        7    9                     3

Por ser uma razão negativa, assim como vimos no começo do resumo, chamamos de PG Alternante.




O Resumo fica por aqui, espero que tenham gostado.
Volte quantas vezes for preciso para fixar essas fórmulas e conceitos.
Têm exercício dessa matéria, então pode pesquisar no blog "Progressão Geométrica" para fazer e ver se aprendeu o conteúdo.  Dúvidas pode perguntar.

Física 2° Fase - Eletrodinâmica #4

 Associação de Resistores e Geradores:

   Ao ouvir o nome associação de resistores, relacione com 2 ou mais resistores no mesmo circuito.
   Existem dois tipos de associação de resistores, sendo a associação em série e em paralelo.


Associação de Resistores em Série:

   Essa é uma configuração obtida quando conectamos o terminal de saída de um resistor ao terminal de entrada de outro. Deste modo é feita a associação em série deles.  Atenção, o mais importante é que nessa circunstância, é distribuída a mesma corrente elétrica para todos os resistores e ainda, a divisão da tensão em partes diretamente proporcionais a cada resistor.  Caso a corrente seja interrompida em um dos resistores, todos os outros também param de funcionar, ou seja, todos associados em série funcionam juntos e param de funcionar juntos.

   Caso os resistores estejam submetidos à mesma corrente, mas com tensão diferente, a tensão total será a soma das tensões de cada resistência.  

 U = U1 + U2 + U3... + Ux

   Assim como a tensão, a resistência também pode ser calculada a partir da soma das resistências individuais dos resistores.

Req = R1 + R2 + R3... + Rx


Associação de Resistores em Paralelo:

   Quando conectamos os terminais de dois resistores, ou mais, sujeitando todos à mesma tensão, chamamos de associação em paralelo.
   A partir do uso dessa associação, aparelhos podem ser desligados sem interferir nos demais.
   A corrente é dividida em cada ponto do nó nessa associação, logo, a corrente é diferente que passa em cada resistor.
   A corrente total pode ser calculada a partir da soma das correntes distribuídas pelas resistências.

i = i1 + i2 + i3... + ix

   Para calcular a resistência equivalente, podemos usar a seguinte fórmula:

  1   =  1  +   1   +  1  ... +  1
Req    R1    R2     R3       Rx

   No caso de a associação em paralelo tiver apenas dois resistores, a fórmula pode ser resumida:
 
R1 . R2
R1 + R2

   E ainda, caso as resistências tenham o mesmo valor, podemos usar a seguinte fórmula simplificada:

Req = R        
           n

n: Número de resistores associados
R: Valor de uma resistência
Req = Resistência Equivalente



Geradores Elétricos:

   É o elemento do circuito que fornece a energia elétrica a partir da transformação de outra forma de energia, seja ela química, radiante ou cinética.
   Veja alguns tipos de Geradores (A explicação é para questão de 2° Fase)


Pilhas e Baterias:

   A pilha funciona através de reações espontâneas de oxirredução, onde ocorre transferência de elétrons (que saem do ânodo para o cátion) e esse deslocamento gera uma corrente elétrica.
   A bateria é formada por placas chamadas de células eletroquímicas, ligadas em série. Essas placas são feitas de chumbo metálico, intercaladas por placas de chumbo revestidas de dióxido de chumbo  separadas por papelão ou plástico, além de todas as placas estarem em uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4).  Devido a isso, ela é chamada também de bateria de chumbo-ácido.  As placas de chumbo metálico são o ânodo (polo negativo) e as de chumbo revestidas por dióxido de chumbo IV (PbO2) são o cátodo (polo positivo), que recebe os elétrons e sofrem redução. O movimento desses elétrons formam a corrente elétrica que abastece a eletricidade do carro.
 
Outros geradores:

   Fotocélulas (painel solar), Usinas Hidrelétricas, Usinas Termelétricas e Usinas Nucleares.


Gerador no Circuito:

   No circuito, o gerador pode ser representado por dois traços verticais paralelos, sendo um maior e outro menor, onde o traço menor é o polo negativo e o maior o polo positivo.  A corrente sai do polo positivo.
   Existe um elemento dentro dos geradores que dissipa energia térmica, denominado resistência elétrica interna r do gerador.
   Na posição do gerador, também existe uma grandeza igual à tensão do gerador, denominada Força Eletromotriz, ou fem, conhecida pela letra épsilon (ε).  Quando está sendo usada, ela é reduzida pela resistência r do gerador.

   Em um gerador ideal, ou seja, a tensão fornecida no circuito é igual à força eletromotriz (U = ε), a energia não seria dissipada pela resistência interna, que seria nula.  No entanto, não existem condutores perfeitos para que isso seja possível, logo só existem geradores reais, onde a tensão é menor que a força eletromotriz.  Sabendo disso, podemos estabelecer a Equação Característica do Gerador:

U = ε - r . i

U : Tensão ou D.D.P (diferença de potencial)
ε : Força Eletromotriz
r : resistência interna do gerador.
i : corrente do circuito

(Essa é uma das principais fórmulas dessa matéria!) 


   Quando o gerador está isolado ou sem operar, ele está aberto. Neste caso, a tensão é igual a força eletromotriz, pois não há corrente circulando.

U = ε

   Em uma terceira situação, pode ocorrer do gerador estar funcionando e seus terminais estarem ligados entre si. A tensão é nula, no entanto, a corrente é a maior possível, chamada de Corrente de Curto-Circuito e assim, podemos calcular a sua intensidade:

icc = ε
       r

icc : Corrente de curto circuito
r : Resistência 

Sua representação gráfica é uma reta decrescente.


Lei de Pouillet:

   Em um circuito gerador-resistor existem, além do gerador, os resistores associados a ele.
   Isolando fem da equação do gerador, temos que:

ε = U + r . i

   Sabemos ainda que a tensão total, em circuito em série, é a soma das tensões, criamos então:

ε = R1 . i + R2 . i +  r . i 

   Manipulando ainda a resistência equivalente ( Req = R1 + R2):

i =       ε
    r + Req

Esta é a Lei de Pouillet, para calcular a corrente que atravessa o gerador em um circuito.


Potência e Rendimento de Geradores:

   A potência é a taxa de conversão de energia, ou seja, trabalho ( ), pelo tempo:

P =  T  = Ui
       ∆t

   Usando mais uma vez a equação do gerador, podemos multiplicar tudo por i, para encontrar a relação das potências:

U = ε - r . i

Ui = εi - r . i²  -->  Pu = Pg - Pd

Pu = Ui é a potência total fornecida ao circuito pelo gerador.
Pg = εi é a potência total do gerador ao fazer a conversão de energia.
Pd = r . i² é a potência dissipada no gerador pela sua resistência interna r.

   Entendendo a relação das potências, podemos calcular a eficiência de um gerador, representada por η, que indica a potência efetivamente usada em razão da potência total fornecida pelo gerador:

η = Pu = U
       Pg      ε  
 
   O resultado será um valor menor que 1, geralmente expresso em porcentagem, já que a potência não será transmitida integralmente ao sistema, devida a energia dissipada pela resistência do gerador.



Associação de Geradores:

   Em uma associação em série de geradores, a força eletromotriz total é a soma das forças eletromotriz de cada gerador, assim como a resistência interna:

ε = ε1 + ε2... + εx

r = r1 + r2... + rx


   A associação em paralelo, já que há redução da resistência interna, obtemos uma quantidade de carga disponível maior para a operação do sistema, no entanto, a força eletromotriz equivalente (εeq) é constante:

εeq = ε

   Por fim, a resistência equivalente interna será igual à resistência interna individual dividida pelo número de elementos associados.

req =  r
         n




O resumo acaba por aqui!  Não deixe de ver a continuação "Eletrodinâmica #5" e, se ainda não viu, os resumos anteriores para complementar ainda mais seu conhecimento em Eletrodinâmica e arrebentar no vestibular sem tanta dificuldade!
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