Pressão:
Relação estabelecida entre uma força aplicada e a área:
Pressão: Força/ Área
Uma moça com sapato de 'salto agulha' e um homem de bota caminham lado a lado. Qual causa maior dano onde pisa?
Acredite ou não, é o sapato com salto agulha! Ele pode arruinar tapetes e perfurar buracos no chão. Não, não é porque a moça aplica no chão uma força maior que a do homem da bota. É porque a força que ela aplica está concentrada numa área bem pequena. Ela produz, com isso, uma pressão bem alta. Considerando uma mesma força aplicada, a pressão será maior quanto menor for a área, e será menor quanto maior a área onde se esta aplicando essa força.
Contextualizando: caminhar sobre areia dói menos que caminhar sobre pedregulhos: menor pressão significa menos dor!
Pressão Atmosférica: pressão exercida pela atmosfera terrestre em qualquer lugar do planeta.
Temperatura
Toda a matéria e formada por uma infinidade de partículas (menores porções da matéria). Essas partículas apresentam um grau de organização que varia desde extremamente arranjado, até extremamente desorganizado. O estado de organização dessas partículas esta relacionado à sua energia cinética e também à sua energia potencial, sendo que essas duas variáveis de energia estão relacionadas conforme variam a temperatura e a pressão atmosférica local.
Quanto maior a agitação das partículas, maior a energia cinética. Essa agitação leva a uma desorganização ocasionando o choque entre as partículas da matéria entre si; o que é chamado de agitação térmica.
A temperatura é descrita como uma medida da agitação térmica das partículas que constituem a matéria e diretamente proporcional à energia cinética das partículas de um corpo.
Densidade
A densidade trata-se de uma propriedade da matéria que estabelece uma relação entre a massa e o volume, ou seja, define a quantidade de massa de uma substancia contida por unidade de volume
Densidade = massa / volume
O conceito de densidade pode ser facilmente analisado na prática comparando objetos feitos a partir de diferentes substancias, mas de mesmo volume. Portanto, sólidos com o mesmo volume- porem feitos de diferentes materiais- terão massas distintas, ou seja, materiais diferentes apresentam densidades diferentes. Dessa forma, conclui-se que a densidade permite determinar a quantidade de matéria que está presente em determinada unidade de volume, por exemplo, o mercúrio possui maior densidade do que o leite, isso significa que num dado volume de mercúrio há mais matéria que em uma mesma quantidade de leite.
Por que o gelo flutua na água e afunda no álcool? Por que os navios de ferro não afundam?
Quando analisamos as embarcações feitas de madeira (menor densidade que a água) sabemos porque elas não afundam. Mais e se tratando das embarcações maiores? Feitas de ferro? Nesse caso então surge a duvida: por que elas flutuam se o ferro (d=7,87 g/cm3) apresenta uma densidade muito maior que a água (1 g/cm3)? Para responder essa pergunta, vamos inicialmente considerar um pedaço de ferro maciço. Se ele for jogado na água, afundará. Com essa mesma quantidade de ferro, produzindo uma esfera oca, totalmente fechada, em seu interior existiria somente ar. Uma vez colocada na água, verifica-se que ela flutuaria. Embora o ferro apresente densidade maior que a água, a alta quantidade de ar contida no interior da esfera torna a densidade do corpo pequena, menor que a da água. Assim, é possível alterar a densidade de alguns materiais e é devido a esse fator que embora o ferro apresente densidade superior à da água ele não afunda.
Uma esfera é cortada ao meio como a figura ao lado, produz dois hemisférios. Um deles é colocado delicadamente na água, com a abertura para cima, e verifica-se que ela flutua. A explicação é a mesma usada no caso da esfera oca. Quando consideramos o hemisfério como um todo, incluindo o ar, a sua densidade é mais baixa que a da água e, conseqüentemente, ele não afunda. Se o outro hemisfério for preenchido com água e, a seguir, colocado em água, ele afundará. Isso significa que sua densidade, incluindo a água interna, é maior que a da água. Mas não é somente essa questão que explica o fato de navio flutuar na água. Mesmo porque os submarinos também apresentam uma grande quantidade de ar interno e mesmo assim afundam. Por quê?
Para responder essa questão vamos entrar um pouco na física. Existe uma propriedade física conhecida como empuxo. O empuxo é uma força vertical que surge sempre quando uma material ou substancia se encontra em um liquido. Trata-se de uma força vertical, dirigida para cima, que qualquer líquido exerce sobre um corpo nele mergulhado. Mergulhando-se uma pedra em um líquido qualquer, temos a sensação de que ela parece mais leve, isto ocorre devido ao empuxo que "empurra" a pedra para cima e precisamos uma força menor para sustentá-la.
POR QUE OCORRE EMPUXO?
Ocorre empuxo porque a pressão do líquido na parte inferior do corpo é maior do que na superior.
QUAL O VALOR DO EMPUXO?
O valor do empuxo que a água exerce sobre um corpo nela mergulhado é igual ao peso da água deslocada pelo corpo.
O que acontece se o peso do corpo é maior que o empuxo? (P>E)
A resultante dessas forças estará dirigida para baixo e o corpo irá afundar. Neste caso a densidade do corpo é maior que a do líquido
E quando o peso do corpo é menor que o empuxo? (P<E)
Neste caso a resultante está dirigida para cima fazendo o corpo ir para a superfície do líquido. Ao emergir o corpo passa a deslocar menor volume de líquido e o empuxo sobre ele torna-se menor. No caso de um navio ele ficará em equilíbrio parcialmente mergulhado na água, fazendo com que o empuxo se iguale ao peso. A densidade do corpo é menor que a do líquido.
E se o peso do corpo for igual ao empuxo? (P=E)
Neste caso a resultante destas forças será nula e o corpo permanece em repouso no local que foi abandonado.Sua densidade é igual a do líquido. Se um submarino está em repouso no meio da água temos seu peso igual ao empuxo sendo a densidade média do submarino igual a densidade da água do mar.
O que acontece com o Navio e com o submarino?
Quando um navio flutua na água com uma parte do casco para dentro e outra acima da água em vez de afundar como uma pedra, parece que uma força invisível o segura.
Essa "força invisível" que o impede de afundar chama-se flutuabilidade, que pode ser positiva ou negativa. Positiva no caso de um navio, que flutua acima da água e negativa quando está mergulhado na água como um submarino. Para entender como um submarino pode alternadamente mergulhar ou estar na superfície precisamos saber o sentido da palavra deslocamento. É necessário que parte do navio esteja dentro da água para que flutue conseqüentemente o lugar que ele ocupa deslocará certa quantidade de água, que obviamente em um oceano não pode ser notada. Essa água deslocada corresponde ao volume do navio.
Para haver flutuação então é necessário que essa força ascendente (empuxo) seja igual ao peso do navio para que se igualem ou anulem. Os navios são projetados de modo que: mesmo com carga e passageiros, pesem menos do que a água que deslocariam mesmo se estivessem completamente mergulhados. Se caso ocorrer algo que ocasione uma ruptura no casco (como ocorreu no Titanic ao colidir com um iceberg) ele ficará mais pesado do que o volume da água deslocada e afundará. Já um submarino pode modificar sua flutuabilidade, enchendo ou esvaziando os tanques de lastro, que são enormes reservatórios que envolvem a maior parte do submarino. Quando um submarino está na superfície igualmente a qualquer outro navio possui flutuabilidade positiva.
Quanto ao gelo: porque mesmo o cubo de gelo tendo a mesma massa e volume e sendo colocado no mesmo volume de líquidos, ele afunda no álcool e flutua na água? Isso se deve ao fato do cubo de gelo apresentar densidade inferior àquele volume de água e densidade superior à densidade apresentada pelo álcool (o gelo e menos denso que a água e mais denso que o álcool). A relação estabelecida entre o volume do gelo, sua massa, o volume da água e a massa da água fornece densidades diferentes da mesma forma que o gelo e o álcool. Portanto, materiais diferentes, apresentam densidades diferentes, mesmo que apresentem mesma massa; deslocam volumes diferentes.
Coeficiente de Solubilidade
O coeficiente de solubilidade e outra maneira de caracterizar um material. Trata-se da quantidade máxima de um soluto capaz de se dissolver totalmente numa quantidade padrão do solvente em determinada temperatura. Para expressar o coeficiente de solubilidade das substancias é comum utilizar uma relação de massas, assim, o coeficiente de solubilidade pode ser expresso em g de soluto por 100 g de solvente.
Ocorre que o coeficiente de solubilidade depende da temperatura e da pressa, assim a dissolução pode ser endotérmica ou exotérmica
Exotérmica: favorecida pela diminuição da temperatura
Endotérmica: favorecida pelo aumento da temperatura.
A dissolução do açúcar na água, por exemplo, é endotérmica; dessa forma, é possível aumentar a quantidade de sacarose dissolvida na água aumentando-se a temperatura do sistema. Por outro lado, a dissolução do hidróxido de cálcio (cal virgem) é exotérmica, assim, para aumentar a quantidade de hidróxido de cálcio dissolvida em uma quantidade fixa de água é necessário diminuir a temperatura
