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O que é a força motriz?

Vamos entender mais sobre a termodinâmica e o que é a força motriz.

A força motriz é muito utilizada quando o assunto é termodinâmica. Significa, de maneira resumida, uma força que impulsiona, que faz mover ou ocasiona movimento de alguma máquina ou algum objeto.

É muito utilizada no sentido figurado dentro de empresas e ocasiões do dia a dia nas quais representa o motivo para alguma ação ou atitude. Neste texto, vamos entender mais sobre a termodinâmica e o que é a força motriz.

Termodinâmica

A palavra termodinâmica vem do grego therme que significa calor + dynamis que significa movimento. 

Logo, a termodinâmica é uma área da física que estuda os processos de troca de calor entre sistemas ou entre um sistema e sua vizinhança observando as variações da temperatura, da pressão e do volume e como elas interferem nos sistemas físicos.

Os estudos da área de termodinâmica iniciaram durante a revolução industrial, a partir da necessidade da criação e do aumento da eficiência das primeiras máquinas a vapor.

Em 1824, o físico, matemático e engenheiro mecânico Sardi Carnot foi tido como “o pai da termodinâmica” com seu estudo “Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo”, que trouxe as relações energéticas básicas entre a máquina de Carnot, o ciclo de Carnot e a potência motriz.

Sadi Carnot ficou conhecido como “o pai da termodinâmica”.

Inclusive, você sabe por que o motor elétrico é tão importante?

O que é a força motriz?

Também chamada de energia motriz ou potência motriz, a força motriz é um agente usado para transmitir movimento a uma máquina. Geralmente, é definida como um agente natural, como água, vapor, vento, eletricidade etc.

Entretanto, o termo também pode definir uma locomotiva ou um motor, por exemplo, que fornecem a potência motriz de um sistema.

Em resumo, pode ser definida como um sinônimo para qualquer trabalho, força ou potência que produz um efeito de movimento, dependendo do contexto da discussão.

Força motriz na prática

A força motriz está presente no nosso dia a dia impulsionando movimentos em vários setores das indústrias, no trânsito e na energia que chega até a nossa casa. Vamos ver alguns exemplos? 

A primeira força motriz

Antigamente, a força motriz dos equipamentos era a força humana ou animal. O primeiro equipamento a substituir essa força por uma natural foi a roda d’água no século I. As rodas d’água se popularizaram na Europa e eram usadas na moagem de grãos e na irrigação.

Automóveis

Em um automóvel, o torque é o responsável pela capacidade de o motor produzir força motriz, ou seja, o movimento giratório. Essa força faz com que o veículo saia da inércia e possa arrancar e subir ladeiras sem que o condutor precise efetuar muitas trocas de marchas.

A embreagem, localizada entre o volante do motor e a caixa de câmbio, permite desligar a energia motriz da parte restante da transmissão.

Usinas hidrelétricas

Usinas hidrelétricas são conjuntos de construções que têm o objetivo de obter energia elétrica e necessitam de uma quantidade abundante de água como força motriz. Quando há quantidade em excesso de água, a força motriz é armazenada em grandes reservatórios.

Usinas eólicas

As usinas eólicas utilizam o vento como força motriz para gerar energia. O vento representa um recurso natural abundante e limpo, logo, a produção energética por meio dessa força motriz apresenta baixo custo. Conheça os principais parques eólicos do Brasil.

Indústrias

A força motriz atua em motores de diversos tipos, aplicados a máquinas e a sistemas nos quais se requer movimento, com funções imprescindíveis em várias indústrias e serviços.

Para finalizar, há ainda uma força motriz muito difundida no sentido figurado por palestrantes, líderes e pensadores no mundo todo. Como já diria Albert Einstein:

“Há uma força motriz mais poderosa que o vapor, a eletricidade e a energia atômica: a vontade.”

O que é física quântica?

Conheça o ramo da ciência que estuda os fenômenos ocorridos com partículas atômicas e subatômicas.

A física quântica é um dos ramos mais bem-sucedidos da ciência. Ela é capaz de estudar o comportamento de diversos fenômenos que ocorrem em escalas moleculares, atômicas e nucleares. 

Ao longo dos anos, muitas teorias foram sendo difundidas sobre a física quântica, passando pela física, química e até mesmo pela espiritualidade. Graças ao surgimento da mecânica quântica, por exemplo, temos tecnologias de ponta que cabem na palma das nossas mãos.

Mas afinal, o que é física quântica? Você sabe por que ela é conhecida por ser “impossível” de entender? É isso que vamos ver!

O que é a física quântica?

A física quântica é o ramo da ciência que estuda os fenômenos ocorridos com partículas atômicas e subatômicas, isto significa que essas partículas são do mesmo tamanho ou menores que os átomos. Como: os elétrons, os fótons, as moléculas e os prótons.

Essas micropartículas não são influenciadas pelas leis que compõem a física clássica, como a gravidade, a lei da inércia, ação e reação, etc. Isso quer dizer que ao contrário da física clássica, a física quântica é classificada como “não intuitiva”. 

Neste ramo teórico, determinadas coisas são tidas como verdade mesmo quando aparentam não ser. 

Como surgiu a física quântica?

A física quântica tem sua origem no início de 1920, com os estudos de Max Planck (1858 – 1947). Na sua teoria quântica, Planck explica o fenômeno da emissão de radiação por um corpo negro ao sugerir a quantização da energia contida na radiação térmica.

Max Planck: o pai da física quântica

A palavra quântico (quantização) indicava que cada átomo emitido pelo corpo negro só poderia trocar pequenos pacotes de energia (hoje chamados de fótons). 

Ela se refere à alteração instantânea dos elétrons que contém um nível mínimo de energia para um superior, caso sejam aquecidos. 

Assim, a teoria de Planck contrariava a física clássica que afirmava que quaisquer valores de energia estavam ligados a ondas eletromagnéticas.

Planck utilizava o argumento da quantização da energia para explicar seus experimentos e essa ideia foi adotada um tempo depois por outro físico brilhante, Albert Einstein.

Para Einstein a quantização não se aplicava exclusivamente à radiação térmica, mas também às demais frequências de ondas eletromagnéticas. Foi, inclusive, Albert Einstein que batizou a equação de Planck de quantum (do latim, que significa “quantidade”). 

A partir desse momento, Einstein explicou com sucesso o mecanismo por trás do efeito fotoelétrico, que sugeriu que a luz e as demais ondas eletromagnéticas tinham capacidade para se comportar ora como onda, ora como partículas.

Em seguida foi a vez do físico francês Louis de Broglie entrar em cena e sugerir que partículas como prótons, nêutrons e elétrons pudessem se comportar como ondas.

De Broglie calculou o comprimento de onda relacionado a cada partícula e com o resultado do seu experimento, mostrou que as partículas podiam sofrer interferência, difração, reflexão etc., da mesma forma que sofrem as ondas. Nascia assim a mecânica quântica.

O princípio da incerteza

Mesmo com muitos experimentos, por muito tempo não era possível entender como um elétron podia se comportar como uma partícula e como uma onda (o que chamamos de “dualidade onda-partícula”). 

A resposta veio com o estudo de Werner Heisenberg, que apresentou o princípio da incerteza. O princípio da incerteza de Heisenberg mostra que é impossível de se obter, com precisão, a velocidade e a posição de uma partícula no mesmo instante.

Isso quer dizer que se fosse possível saber, com certeza, a posição da partícula, a informação sobre sua velocidade seria perdida e vice-versa. O princípio de Heisenberg nos mostrou que a física quântica não é determinística como a física clássica, ela é probabilística.

Werner Heisenberg apresentou a teoria conhecida como “O princípio da incerteza”

Além dos já citados, diversos outros cientistas e físicos contribuíram para o desenvolvimento da física quântica ao longo do século XX, como: 

  • Niels Bohr (1885 – 1962),
  • Erwin Schrödinger (1887 – 1961),
  • Max Born (1882 – 1970),
  • John von Neumann (1903 – 1957),
  • Wolfgang Pauli (1900 – 1958),
  • Richard Feynman (1918 – 1988),
  • entre outros.

Aplicações da física quântica

Agora que já entendemos o mundo improvável da física quântica, vamos conferir algumas de suas aplicações no dia a dia:

  • Espectroscopia: é o estudo da interação entre a radiação eletromagnética e a matéria, analisando a luz emitida e absorvida por átomos. A técnica é largamente utilizada na detecção de materiais, desde gases a sólidos.
  • Datação por carbono-14: é possível estimar a idade de uma amostra de qualquer material orgânico medindo o percentual de carbono-14 em seu interior. Ele está presente em toda a matéria, mas sua quantidade total diminui pela metade a cada 5700 anos.
  • Energia solar: a energia que é obtida através dos painéis solares só existe graças à descoberta e à interpretação do efeito fotoelétrico explicado por Einstein. Nesse fenômeno os fótons colidem com os elétrons do material, ejetando-os para fora do próprio material.

Física quântica e espiritualidade

Muito se fala sobre a ligação entre a física quântica e conceitos filosóficos e espirituais, entretanto, do ponto de vista da física, não existe qualquer relação entre os temas.

Para os defensores desta relação, a resposta é o princípio da causalidade e incerteza da teoria, que diz ser possível existir duas situações diferentes e simultâneas para determinado corpo subatômico. 

E, já que o assunto é física, que tal continuar no blog e conhecer 10 descobertas premiadas pelo Nobel de Física?

O que é eletroquímica?

Você sabe do que se trata a eletroquímica?

A eletroquímica está muito presente no nosso dia a dia, inclusive, se você está lendo este artigo, é porque a eletroquímica está em ação.

Ela é encontrada em pilhas e baterias, celulares, lanternas, calculadoras, computadores e muitos outros objetos do nosso cotidiano. Trata-se de um dos ramos da físico-química que estuda as relações existentes entre reações químicas e a corrente elétrica.

As reações estudadas na eletroquímica podem ser divididas em oxirredução (oxidação e redução), pilhas, baterias e a eletrólise. Lendo sobre cada uma dessas reações, você terá uma compreensão mais aplicada sobre o que é a eletroquímica. Vamos lá?

Reações da eletroquímica

Para entender melhor e observar a aplicação da eletroquímica no nosso dia a dia, confira abaixo como cada uma das reações estudadas por esse ramo da físico-química funciona. 

Reações de oxirredução

A oxirredução é um fenômeno químico. Nele, há a produção de energia elétrica a partir da ocorrência da oxidação e da redução de espécies químicas. Suas reações são caracterizadas pela perda e pelo ganho de elétrons:

  • Oxidação é a perda de elétrons. É provocada pelo elemento chamado de agente oxidante.
  • Redução é o ganho de elétrons. É provocada pelo elemento chamado de agente redutor.

Em resumo, isso significa que, no processo de oxirredução, ocorre a transferência de elétrons de uma espécie para outra. 

Quando um átomo ou íon recebe elétrons e tem a sua carga ou o seu número de oxidação (Nox) diminuído, dizemos que ele sofreu uma redução. Já a espécie que perde os elétrons sofre a oxidação, tendo o seu Nox aumentado.

As ações de oxirredução estão presentes no cotidiano, como na oxidação do ferro (quando forma a ferrugem), na redução de minérios metálicos para a produção de metais, formação do aço, corrosão de navios, etc.

Pilhas e baterias

Em resumo, a pilha converte energia química em energia elétrica de modo espontâneo. Ela também é chamada de célula eletroquímica, é composta por dois eletrodos e um eletrólito. Quando conectamos duas ou mais pilhas, forma-se uma bateria.

A conversão de energia química em energia elétrica ocorre por meio de uma reação de oxirredução. 

Esse processo acontece espontaneamente, pois há a transferência de elétrons entre um metal que tem a tendência de doar elétrons (lado negativo: ânodo) por meio de um fio condutor para um metal que tem a tendência de receber elétrons (lado positivo: cátodo).

Algumas pilhas ou baterias não podem ser recarregadas, essas são chamadas de primárias. Nelas, a reação de oxirredução funciona por determinado período, fornecendo energia ao sistema até que a reação química se esgote e o dispositivo pare de funcionar.

No entanto, as pilhas ou as baterias secundárias são recarregáveis e podem ser utilizadas diversas vezes. Um exemplo disso é a bateria usada em automóveis (baterias chumbo/óxido de chumbo ou chumbo/ácido).

Esse tipo de bateria é recarregada quando recebe uma corrente elétrica contínua, a diferença de potencial recebida é capaz de inverter os polos e mudar o sentido da reação química, fazendo com que a bateria funcione e grande parte do ácido sulfúrico se regenere.

Conheça o inventor da pilha voltaica.

Eletrólise

Ao contrário das pilhas, a eletrólise é a reação de oxirredução que ocorre de modo não espontâneo e converte energia elétrica em energia química.

Existem dois tipos de eletrólises:

Eletrólise ígnea: é aquela que se processa a partir de um eletrólito fundido, ou seja, pelo processo de fusão. É feita com ausência de água. A corrente elétrica passa pela substância iônica na fase líquida (fundida). 

Um exemplo disso é a eletrólise do cloreto de sódio (sal de cozinha) fundido, que produz o gás cloro e o sódio metálico – este último é tão reativo que chega a explodir em contato com a água.

Eletrólise aquosa: neste caso, temos íons fornecidos pela substância dissolvida na água. Em solução aquosa, a eletrólise pode ser realizada com eletrodos inertes ou eletrodos ativos (ou reativos).

Um exemplo da utilização da eletrólise aquosa é no revestimento de peças com metais que se oxidam mais facilmente que o metal que constitui a peça para protegê-la contra a corrosão. 

Aplicações da eletroquímica

Para visualizar melhor todos os exemplos citados neste artigo, descrevemos mais algumas circunstâncias do nosso cotidiano nas quais a eletroquímica entra em ação, são elas:

  • – Reações no corpo humano.
  • – Fabricação de aparelhos eletrônicos.
  • – Carregamento de pilhas e baterias.
  • – Galvanoplastia: revestimento de peças de ferro e aço com zinco metálico, impedindo a ferrugem de materiais.
  • – Dezenas de aplicações na indústria química.

Agora já descobrimos um pouco mais sobre a eletroquímica, que ela estuda as relações entre reações químicas e a corrente elétrica e está muito presente no nosso dia a dia. 

Leia também sobre o eletromagnetismo terrestre. 

Mas, afinal, o que é o pré-sal?

Você está pronto para conhecer as águas ultraprofundas e descobrir o que é o pré-sal?

Muito se fala sobre o pré-sal e como sua descoberta foi importante para todo o mundo nos últimos anos.

O óleo leve e de excelente qualidade possui um alto valor comercial. Uma realidade que coloca o Brasil entre os principais atores no cenário energético mundial.

Cerca de 2/3 da superfície do planeta são cobertos por água, e, para conhecer o pré-sal, precisamos explorar as águas ultraprofundas que são, basicamente, encontradas a uma profundidade de mais de 1.501 metros.

Você está pronto para conhecer as águas ultraprofundas e descobrir o que é o pré-sal

O que é o pré-sal?

Geologicamente falando, o pré-sal se refere a uma área de reservas petrolíferas, formadas principalmente por rochas carbonáticas, localizada abaixo de uma profunda camada de sal no subsolo marinho.

Imagem: Asmetro-SN

Essa área é chamada de pré-sal em razão da escala de tempo geológica, ou seja, o tempo de formação do petróleo. Isso quer dizer que a camada de reserva de petróleo do pré-sal foi formada antes da rocha de camada salina que a cobriu por milhões de anos.

Como o pré-sal foi formado?

A camada de pré-sal foi formada pela separação dos atuais continentes Americano e Africano, que começou há cerca de 150 milhões de anos.

As depressões causadas pela separação dos continentes deram origem a grandes lagos. Nas regiões mais profundas desses lagos, foram acumuladas enormes quantidades de matéria orgânica proveniente, em maior parte, de algas microscópicas. 

Ao se misturar com sedimentos e passar por um processo que envolve altas temperaturas e pressões, essa matéria orgânica transformou-se em óleo e gás em um processo chamado geração.

Durante a separação dos continentes, as partes mais rasas, como as grandes ilhas, receberam muitas conchas calcáreas (as coquinas) e posteriormente viraram depósitos de estromatólitos (tipos de algas que formam rochas calcáreas). 

São esses dois tipos de depósitos que constituem os principais reservatórios do pré-sal.

À medida que os continentes se distanciaram, os materiais orgânicos que estavam acumulados nesse novo espaço foram sendo cobertos pelas águas do Oceano Atlântico, que então se formava. Naquele tempo, o clima árido era predominante.

Esse clima contribuiu para a evaporação da água marinha, que causou a acumulação de sais depositados sob a matéria orgânica. O acúmulo resultou na espessa camada de sal que funcionou como uma barreira para impedir que o petróleo chegasse à superfície.

Nesse período, processos termoquímicos transformaram a camada orgânica em hidrocarbonetos (petróleo e gás natural).

Pré-sal no Brasil

No Brasil, entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, existe uma área de aproximadamente 149 mil quilômetros quadrados no mar chamada de Polígono do Pré-Sal, uma das mais importantes descobertas de petróleo e gás natural dos últimos anos.

Hoje, o pré-sal brasileiro é um dos três maiores produtores de petróleo do mundo, o que garante que o país se resguarde em caso de eventuais crises energéticas. 

As descobertas de petróleo nos reservatórios do pré-sal reforçam o papel do Brasil como importante ator no cenário energético mundial e geram importante insumo para o desenvolvimento econômico do país.

Obstáculos para a extração do pré-sal

– A profundidade: o petróleo fica abaixo de pelo menos 2 km de água, mais 2 km de rocha e, por fim, 2 km de crosta de sal.

– O sal: este é o maior problema enfrentado. A três ou quatro mil metros de profundidade, o sal se comporta como um material viscoso, instável, obrigando os países a desenvolverem novas tecnologias.

– Manter o petróleo aquecido: o petróleo das camadas do pré-sal ferve dentro das rochas, e é preciso mantê-lo quente, pois a queda de temperatura induz a formação de coágulos que entopem os dutos.

– Custo: em razão da profundidade, da complexidade da operação, das novas tecnologias e do aumento da mão de obra, é necessário um grande investimento por parte do governo.

Apesar das dificuldades, existem muitos benefícios com a extração do petróleo do pré-sal. Esse óleo é considerado leve, ou seja, de baixa densidade, e a camada de sal conserva a sua qualidade. 

Sendo assim, ele é mais fácil de ser refinado, possui menos enxofre, polui menos e, dessa forma, é mais valorizado no comércio mundial.

Você sabia dessas curiosidades sobre o pré-sal? Continue no blog e conheça também o documentário Sirius: acelerando o futuro da ciência.