04-calor E Materia

CIÊNCIA APLICADA AO DESIGN Aula 4 — Calor (cont.) e Composição da Matéria

Paulo Tribolet Abreu IADE, Licenciatura em Design 2008/9, 1º semestre

CAPACIDADE CALORÍFICA Quantidade de calor “armazenado”. ΔQ = C·m·ΔT Porque é que um chão de pedra parece mais frio que um de madeira?

Material

C (kJ/kg.K)

água

4,18

ar

1,0

ferro

0,45

mica

0,88

madeira

0,42

Porque é que os plásticos vidro (silica) secam mal na máquina de lavar louça? 2

0,84

TRANSMISSÃO DE CALOR Convecção: material quente desloca-se de um lado para o outro. Condutividade: a Ec média transmite-se através dos choques (sem transmissão de matéria). Radiação electromagnética: energia dos fotões: E = h·f (para mais tarde). 3

COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA

DE QUE SÃO FEITAS AS COISAS? Aristóteles: divisão infinita; 4 elementos (fogo, ar, água, terra).

Atomistas + Dalton (sec. XIX): átomos (= indivisível). 5

DE QUE SÃO FEITAS AS COISAS? Moléculas: a menor divisão que ainda contém as propriedades da substância. Moléculas de oxigénio, de água, de plástico, de celulose, etc. Átomos: existem 92 naturais (118 no total). Correspondem aos diferentes elementos. Unem-se para fazer moléculas. Partículas fundamentais: electrões (e-), protões (p+), neutrões (n0). Constituintes dos átomos. Quarks, cordas, ... ? Ainda por descobrir. 6

DE QUE SÃO FEITOS OS ÁTOMOS? Protões no núcleo (n. atómico): definem o elemento. Electrões à volta: definem a reactividade química; podem variar (iões positivos e negativos). Neutrões no núcleo: isótopos. 7

A TABELA PERIÓDICA

8

LIGAÇÃO QUÍMICA Os e- arrumam-se por camadas (orbitais) à volta do núcleo de modo a minimizar a energia. O mínimo de energia corresponde a 8 e- na última camada (excepto se for a mais próxima do núcleo que só pode ter 2 e-). Para atingir este objectivo, os átomos trocam e compartilham e- entre si: ligação química. 9

LIGAÇÃO QUÍMICA: IÓNICA Ligação iónica: entre elementos das colunas IA e IIA com VIA e VIIA; ganho e perda de e-; os iões atraem-se pela força electroestática. Exemplo: NaCl. 10

LIGAÇÃO QUÍMICA: COVALENTE Ligação covalente: entre elementos de média electronegatividade; compartilhamento de e-; a nuvem electrónica envolve os núcleos.

Exemplo: CO2. 11

LIGAÇÃO QUÍMICA: METÁLICA Ligação metálica: os e- da última camada têm uma fraca ligação ao núcleo; nuvem de e- livres; que é responsável pelas propriedades típicas dos metais: brilho, condutividade eléctrica e térmica, dureza, ductibilidade. Exemplo: qualquer metal. 12

SÓLIDOS CRISTALINOS Geralmente feitos por ligações iónicas. Unidades que se repetem numa estrutura geométrica regular: reticulado cristalino. Propriedades: dureza, rigidez, brilho. Exemplo: silica, diamante.

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SÓLIDOS AMORFOS Geralmente feitos por ligações covalentes. Alguma ordem local sem coesão por maiores extensões. Propriedades: mole, migalhas em vez de lascas. Exemplo: vidro, plástico, carvão.

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SÓLIDOS METÁLICOS Feitos por ligações metálicas. Mesmas propriedades dessa ligação: brilho, condutividade eléctrica e térmica, dureza, ductibilidade.

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