Conceitos de matéria, energia, pressão, temperatura e calor
Uma das teorias mais aceitas para explicar a origem do universo é a denominada teoria do big-bang.
Segundo essa teoria, o universo teria se originado de uma explosão cósmica ocorrida entre 8 e 20 bilhões de anos atrás. Até então, as estruturas do uiverso, que estava contraído a um limite máximo, concentravam-se num único ponto de temperatura e densidade altíssimas.
Ao explodir esse ponto iniciou a expansão do universo. Calcula-se entre matéria e energia na forma de luz ocorreu um milhão de anos após o big-bang.
Confira a seguir alguns conceitos básicos sobre as grandezas físicas e quimicas, e alguns conceitos de quimica.
Conceito de Matéria
Tudo que podemos ver e sentir a nossa volta é classificado como matéria e a ausência total de matéria é classificado como vácuo.
Massa é a grandeza física que mede a quantidade de matéria que um corpo ou objeto possui. Como exemplo de matéria temos água, leite, ar, ferro, aço entre muitos outros. Os diferentes tipos de matérias são comumente denominados materiais.
Uma porção limitada de um material qualquer, como um pedaço de madeira, por exemplo, é denomida corpo.
Quando um corpo possui um formato específico que o torna útil para um determinado fim, como uma mesa de madeira, por exemplo, passa a ser denominado objeto.
Conceito de energia
A existência da matéria depende diretamente da existência de energia.
A palavra energia deriva do grego enégeria, que significa “força em ação”.
Todas as ações que nos rodeiam estão relacionadas diretamente à manifestação da energia e suas transformações.
A energia não pode ser vista nem tocada, mas pode ser sentida a todo momento como um elo fundamental que envolve e relaciona tudo que existe no universo. Cientificamente, o conceito de energia está relacionado principalmente à realização de trabalho.
Podemos definir que: Energia é a grandeza que avalia a capacidade de um sistema realizar trabalho.
Devemos entender como sistema uma parte do universo isolada para estudo, por exemplo, uma queda d’água. Realizar trabalho significa utilizar uma força (F) para deslocar um corpo de massa (M) por uma determinada distância (S). Assim, podemos definir trabalho (T) realizado como produto da força pelo deslocamento por meio da expressão:
T = F • S
A energia pode se manifestar de muitas formas, mas todas elas, em última análise, estão relacionadas a movimento e /ou posição.
Energia Cinética
A força de uma correnteza está relacionada ao deslocameto de uma grande massa de água que ocorre com determinada velocidade.
A massa e a velocidade são grandezas relacionadas diretamente com a energia cinética.
Energia cinética (Ec) é aquela relacionada ao movimento de um corpo ou objeto e é calculada pelo produto de sua massa (m) por sua velocidade (v) elevada ao quadrado dividido por 2.
Veja a fórmula matemática:
Ec = (m • v2)/2
Energia Potencial
Quando a energia depende da posição, ela é denomindada energia potencial e pode estar relacionada a ação da gravidade, a elasticidade de um corpo ou ainda à eletricidade ou magnetismo.
Energia potencial (Ep) é aquela armazenada em um corpo ou objeto quando esse é submetido a certas condições, como gravidade (g), elasticidade ou magnetismo. Sua intensidade varia conforme a massa (m) do corpo e sua posição ou altura (h) em relação a um nível de referência.
Expressão matemática:
Ep = m • g • h
A energia mecânica, Em de um corpo é a soma de suas energias cinética e potencial.
Em = Ec + Ep
Pressão
upeA pressão é a força exercida por uma unidade de srfície.
Um conceito muito importante relacionada à pressão é o de pressão atmosférica:
Pressão atmosférica é a pressão exercida pela atmosfera terrestre em qualquer ponto da mesma e pode ser expressa pela massa da coluna de ar sobre unidade de área, no ponto dado, multiplicada pela aceleração da gravidade do mesmo ponto.
Assim a pressão atmosférica varia conforme a altitude local.
Em quimica é comum utilizar a unidade de pressão em milímetro de mercúrio, mmHg.
Temperatura
Toda espécie de matéria pode ser dividida em partes muito pequenas que unidas a caracterizam. Essas partes muito pequenas da-se o nome de partículas.
O grau de organização das partículas que constituem a matéria varia desde muito organizado até altamente desorganizado, conforme os valores de energia cinética e potencial que as partículas possuem, o que depende diretamente da temperatura e pressão atmosférica local.
Quanto maior a energia cinética, maior a agitação das partículas. Essa agitação causa a colisão das partículas da matéria entre si e com outros materiais que estejam ao redor, é o que chamamos de agitação térmica.
A temperatura é uma medida de agitação térmica das partículas que constituem a matéria.
Na quimica utiliza-se mais a unidade de medida kelvin (k) e também celsius (C).
Energia na forma de calor
O calor é uma forma de energia que pode ser diretamente transferida de um corpo para outro se houver diferença de temperatura entre os corpos.
A energia na forma de temperatura sempre flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura, nunca ao contrário, até que os dois corpos tenham atingido a mesma temperatura.
O calor não existe no corpo antes ou depois da tranferência, somente durante.
O calor é uma energia em trânsito.
A quantidade de calor (Q) cedida ou recebida por um corpo depende da massa (m), da variação de temperatura (delta T) e do calor específico do material (c).
Expressão matemática:
Q = m • c • deltaT
Calor e temperatura são duas coisas diferentes. O calor depende da quantidade de massa do objeto, assim 2 litros de água fervente pode fornecer mais calor do que 1 litro.
Já a temperatura não depende da massa, é apenas uma medida da energia cinética das partículas que constituem o objeto, sendo assim, 2 litros de água fervente possuem a mesma temperatura que 1 litro.
