Curso: TECNOLOGIA EM PRODUÇÃO INDUSTRIAL
Disciplina FÍSICA
Responsável: Prof Dr Alexandre Dal Pai
Aluno: Claudemir Roberto Silva 4º Produção
Botucatu, 11 de Junho de 2010
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Pesquisar documentos Store
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Pergunte à comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Ranking universidades
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Os eBooks que salvam estudantes!
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
A importância da Física na Indústria, Notas de estudo de Cultura
A físico-química é o campo da ciência que aplica as leis da física para elucidar as propriedades das substâncias químicas e esclarecer as características dos fenômenos químicos. O termo físico-química é normalmente aplicado ao estudo das propriedades físicas das substâncias, como a pressão de vapor, tensão superficial, viscosidade, índice de refração, densidade e cristalografia, bem como ao estudo dos então chamados aspectos clássicos do comportamento dos sistemas químicos, como propriedades
Tipologia: Notas de estudo
2010
1 / 12
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe A importância da Física na Indústria e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity!
Curso: TECNOLOGIA EM PRODUÇÃO INDUSTRIAL Disciplina FÍSICA Responsável: Prof Dr Alexandre Dal Pai Aluno: Claudemir Roberto Silva 4º Produção Botucatu, 11 de Junho de 2010
A IMPORTÂNCIA DA FÍSICO-QUÍMICA PARA A INDÚSTRIA e ESCLARECIMENTO DO UNIVERSO Palavras-chave: Físico-química, Indústria, Aplicabilidade. Introdução A físico-química é o campo da ciência que aplica as leis da física para elucidar as propriedades das substâncias químicas e esclarecer as características dos fenômenos químicos. O termo físico-química é normalmente aplicado ao estudo das propriedades físicas das substâncias, como a pressão de vapor, tensão superficial, viscosidade, índice de refração, densidade e cristalografia, bem como ao estudo dos então chamados aspectos clássicos do comportamento dos sistemas químicos, como propriedades térmicas, equilíbrio, velocidades de reação, mecanismos de reação e fenômenos de ionização. Em seus mais teóricos, a físico-química se ocupa em explicar propriedades espectrais das substâncias em termos da teoria quântica fundamental, a interação da energia dos elétrons em átomos e moléculas com as propriedades observáveis apresentadas por estes sistemas, e os efeitos mecânicos, elétricos e térmicos dos elétrons e prótons individualmente nos sólidos e líquidos. A fase inicial do desenvolvimento da físico-química como um campo especializado de estudo foi devotado à investigação do problema das afinidades eletrônicas, ou as grandes variações dos rendimentos e vigores com que várias substâncias reagiam umas com as outras. Exemplos comuns é a fácil corrosão do ferro comparada com a do ouro, e o fato de o oxigênio sustentar a combustão, mas o nitrogênio não. O objetivo principal deste estudo é mostrar de que maneira a química é usada na indústria e também dar uma impressão da faixa de habitantes que podem ser empregadas e indicar a maneira pela qual a compreensão e a aplicação da físico-química ajudam a operação eficiente. Em uma revisão breve é impossível dar uma informação compreensiva sobre o uso de princípios físico-químicos na prática industrial; poucas áreas foram, portanto, selecionadas para consideração. De maneira direta, argumenta-se que a química dos processos, dentro de toda faixa de pesquisa, de desenvolvimento e de produção, consiste simplesmente na aplicação dos princípios da físico-química. Mas dentro dessa definição, seria necessário admitir que a intenção e o destaque da físico-química envolvida variam enormemente de um ramo a outro da indústria. Em um extremo da faixa está a operação bem experimentada, que se tornou eficiente por causa de um longo processo de tentativa de erro, estabelecendo um modo satisfatório de operação. No outro extremo da faixa está a nova e moderna produção química; a fábrica deve operar eficientemente desde o inicio, porque a escala de operação e investimento financeiro envolvido são tão grandes que não há oportunidade nem para enganos nem para adquirir experiência durante o prolongado período de “colocação em operação”.
de variações de entalpia. Por exemplo, em um novo processo para produzir acetato de vinila por oxidação de etileno, tornou-se necessário, para o projeto do equipamento para reação em escala maior, estabelecer a ordem de grandeza das variações de calor envolvidas em varias reações,; a complexidade do sistema de reações e a necessidade para provisão desta informação a um estágio preliminar da pesquisa excluíram a possibilidade de determinações experimentais, tornando-se necessários usar métodos de cálculos. Para esses cálculos, era necessário conhecer a entalpia de informação do acetato de vinila, e, por causa da natureza crítica dos cálculos finais, esta entalpia de informação deduzida a partir de quatro fontes diferentes: a) a partir de valores da literatura para a entalpia de hidrogenação de acetato de vinila e a entalpia de formação de acetato de etila; b) a partir do calor de reação de acetileno e acido acético.
Importância da Física para o Esclarecimento do Universo e para o Desenvolvimento das
Forças Produtivas da Sociedade
G. Miakichev & B. Bukhovtsev Traduzido do Russo por Ana Manteigas Pedro e Anatoli Kutchúmov Adaptado por Alberto Ricardo Präss (www.fisica.net)
1. Panorama Físico do Universo A Física permite-nos conhecer as leis gerais da Natureza que regulam o desenvolvimento dos processos que se verificam, tanto no Universo circundante como no Universo em geral. O objetivo da Física consiste em descobrir as leis gerais da Natureza e esclarecer, com base nelas, processos concretos. Os cientistas, à medida que se aproximavam desse objetivo, iam compreendendo melhor o panorama grandioso a complexo da unidade universal da Natureza. O Universo não é um conjunto simples de acontecimentos independentes, mas todos eles constituem manifestações evidentes do Universo considerado como um todo. Panorama mecânico do Universo. O panorama grandioso da unidade do Universo idealizado por Newton, com base na Mecânica, causou sempre e continua a causar admiração. De acordo com o modelo de Newton, todo o Universo consta “de partículas duras, pesadas, impenetráveis e animadas de movimento”. São “partículas elementares absolutamente duras: a sua dureza é infinitamente superior à dos corpos constituídos por elas, tão duras que nunca sofrem desgaste nem ruptura”.
As partículas diferem umas das outras apenas quantitativamente, isto é, pelas suas massas. Toda a riqueza, toda a diversidade qualitativa do Universo resulta das diferenças no movimento das partículas. A natureza, a essência interna das partículas como que estavam em segundo plano. As leis que regulam o movimento dos corpos, descobertas por Newton, e o seu caráter universal serviram de base para a idealização deste panorama geral do Universo. À leis de Newton obedecem com exatidão tanto os grandes astros como as pequeníssimas partículas de areia agitadas pelos ventos. O próprio vento obedece às mesmas leis, pois que consta de partículas de ar invisíveis a olho nu. Durante muito tempo os cientistas consideraram que as leis da Mecânica de Newton são as únicas leis fundamentais da Natureza. Assim, por exemplo, o físico francês LAGRANGE considerava que “não há nenhum homem mais feliz do que Newton: somente uma vez cabe a um só homem a glória de idealizar o panorama do Universo”. No entanto, o panorama mecânico simples do Universo revelou-se inconsistente. Durante o estudo dos processos eletromagnéticos soube-se que os mesmos não obedecem às leis mecânicas de Newton. Maxwell descobriu um novo tipo de leis fundamentais que não se limitam apenas à mecânica de Newton. Trata-se das leis que regulam o comportamento do campo eletromagnético. Panorama eletromagnético do Universo. Na Mecânica de Newton admite-se que os corpos interagem, diretamente através do vazio, uns sobre os outros, interação esta que se realiza instantaneamente (teoria da interação a grandes distâncias). O conceito de forças, depois de criada a eletrodinâmica, sofreu alterações substanciais. Cada um dos corpos que entram em interação cria um campo eletromagnético que se propaga no espaço com uma velocidade finita. As interações realizam-se através desse campo (teoria da interação a pequenas distâncias). As forças eletromagnéticas são muito freqüentes na Natureza. As forças eletromagnéticas atuam no seio do núcleo atômico, nos átomos, nas moléculas, assim como entre as moléculas nos corpos macroscópicos. Isto ocorre devido a que a composição de todos os átomos entram partículas carregadas de eletricidade. A ação das forças eletromagnéticas põe-se em evidência tanto a distâncias muito pequenas (dentro de um núcleo atômico) como muito grandes, cósmicas (radiação eletromagnética dos astros). O desenvolvimento da eletrodinâmica deu origem a várias tentativas de idealizar um panorama eletromagnético do Universo. Todos os acontecimentos que se verificam no Universo, segundo tal panorama, obedecem às leis que regulam as interações eletromagnéticas.
A interação entre prótons a nêutrons no seio dos núcleos realiza-se geralmente através dos mésons pi, que constituem os quantos do campo nuclear. A desintegração dos nêutrons dá origem à formação de neutrinos. Além disto, foram descobertas muitas outras partículas elementares cuja interação só se reveste de importância considerável quando possuem energias extraordinariamente grandes. Durante a primeira metade do século XX foi estabelecido o seguinte fato fundamental: todas as partículas elementares são susceptíveis de se transformarem reciprocamente umas nas outras. Depois da descoberta das partículas elementares a das suas transmutações, tornou-se evidente o caráter universal da composição a da estrutura da matéria, assente na materialidade de todas as partículas elementares. As partículas elementares, por muito diferentes que sejam, não são mais do que diversas formas concretas de existência da matéria. Panorama físico atual do Universo. No entanto, a unidade do Universo não se limita ao caráter universal da estrutura da matéria, mas sim se manifesta também nas leis que regulam o movimento das partículas e a interação delas entre si. Apesar da surpreendente diversidade das interações dos corpos entre si, na Natureza, de acordo com os conhecimentos atuais, existem apenas quatro tipos de forças, a saber: forças gravitacionais, eletromagnéticas, nucleares a as chamadas interações facas. Estas últimas manifestam-se somente durante as transmutações das partículas. Estes quatro tipos de forças podem observar-se tanto nos espaços ilimitados do Universo, como em quaisquer corpos a objetos na Terra (entre eles, nos organismos vivos), nos átomos a núcleos atômicos, e, mesmo, durante todas as transmutações das partículas elementares. Este câmbio radical, revolucionário dos conceitos clássicos acerca do panorama físico do Universo foi possível depois da descoberta das propriedades quânticas da matéria. Após o aparecimento da Física Quântica, que descreve o movimento das partículas elementares, tornou-se possível o esclarecimento de novos aspectos e elementos do panorama físico universal do Universo. A divisão da matéria em substância, com uma estrutura descontínua, e em campo contínuo, perdeu hoje o seu sentido absoluto. A cada campo dado correspondem os respectivos quantos: os fótons, quando se trata do campo eletromagnético, os mésons no caso do campo nuclear, a assim sucessivamente. Todas as partículas, por sua vez, possuem propriedades ondulatórias. O dualismo onda-partícula é próprio de todas as formas da matéria. O esclarecimento das propriedades corpusculares a ondulatórias, aparentemente incompatíveis, por intermédio de uma teoria universal, foi possível devido ao fato de que as leis do movimento de todas as micropartículas, sem exceção, têm caráter estatístico (provável). Isto torna impossível o prognóstico inequívoco do comportamento dos objetos microscópicos.
Os princípios da Teoria Quântica são absolutamente universais, podendo aplicar-los tanto para a descrição do movimento de todas as partículas e a interação delas entre si, como para a análise das suas transmutações. Pois bem, a Física moderna põe em evidência a unidade universal da Natureza. No entanto, são muitos os problemas, incluindo própria essência física da unidade universal do Universo, que não estão ainda definitivamente esclarecidos. Não sabemos por que é que as partículas elementares são tão numerosas, nem por que razão possuem massas e cargas diferentes e uma série de outras características específicas. Até hoje, todas estas grandezas foram avaliadas experimentalmente. Contudo, torna-se cada vez mais clara a relação entre diversos tipos de interações. As interações eletromagnéticas a as fracas são abrangidas já dentro dos limites de uma teoria comum. Os físicos conhecem já a estrutura da maior parte das partículas elementares. Torna-se evidente que a Física das partículas elementares está em vésperas de realizar descobertas grandiosas. “Aqui estão encobertos segredos tão grandes a pensamentos tão elevados que, apesar das tentativas de centenas de sábios dos mais perspicazes, que durante milênios trabalharam para desvendá-los, ainda não foram revelados, de forma que ainda é possível gozar o prazer e o regozijo proporcionado pelo trabalho criativo a pelas descobertas”. Estas palavras de Galileu Galilei, ditas há mais de três séculos, são ainda muito atuais. Concepção científica do Universo. As leis fundamentais estabelecidas pela Física, quanto ao seu caráter complexo e universal, vão muito para além dos fatos que dão origem ao estudo dos respectivos fenômenos. No entanto, as leis físicas são tão certas e objetivas como os nossos conhecimentos dos fenômenos simples observados a olho nu. Tais leis nunca podem ser violadas, seja em que circunstâncias for. É cada vez maior o número de pessoas que se dão conta de que as leis objetivas da Natureza excluem milagres e o conhecimento perfeito destas leis aumenta o poder do homem sobre a Natureza. Nos séculos passados a Humanidade depositou as suas melhores esperanças na crença no sobrenatural, em Deus. A religião contém idéias sobre o caráter limitado das possibilidades do homem, da existência da vontade divina que orienta os homens a um determinado objetivo hipotético. Não há dúvida que o progresso da ciência no domínio do esclarecimento da Natureza tem destruído a pouco a pouco esse sistema filosófico.
nossos conhecimentos sobre o Universo. A radioastronomia revelou-nos a existência de muitos novos corpos cósmicos. A faixa da escala eletromagnética que corresponde à banda de ondas de rádio tornou-se uma fonte adicional de conhecimentos astronômicos. É grande a quantidade de informação que nos trazem do espaço cósmico as outras espécies de radiações eletromagnéticas que, antes de atingirem a superfície terrestre, são absorvidas pela atmosfera da Terra. A ofensiva do Homem no espaço cósmico deu origem a novos domínios da astronomia: a astronomia ultravioleta, infravermelha, dos raios X, dos raios gama. Tornou-se muito grande a possibilidade de estudo dos raios cósmicos originais fora da atmosfera. No decurso do desenvolvimento da revolução técnico- científica os astrônomos obtiveram pela primeira vez a possibilidade de analisarem todas as espécies de partículas a radiações oriundas do espaço cósmico. A quantidade de informação científica obtida pelos astrônomos durante as últimas décadas é muito superior à obtida no decurso de toda a história do desenvolvimento da astronomia até hoje. Os métodos de investigação e a aparelhagem de registro utilizada pelos astrônomos são análogos aos que se empregam na Física; a astronomia antiga vai-se transformando em astrofísica, uma nova ciência que se desenvolve rapidamente. Hoje em dia estão a ser lançados os fundamentos da chamada Astronomia dos Neutrinos, capaz de oferecer aos cientistas informação acerca dos processos que se verificam no seio dos corpos cósmicos, por exemplo, no interior do Sol. A criação da astronomia dos neutrinos tornou-se possível apenas devido aos êxitos alcançados pela Física dos núcleos atômicos a das partículas elementares. A revolução técnico-científica na Biologia tem muito a ver com o aparecimento da biologia molecular a da genética, ciências biológicas que estudam os processos vitais ao nível molecular. Os meios a métodos fundamentais que se empregam na biologia molecular para identificar e analisar os objetos microscópicos em estudo (microscópios eletrônicos e protônicos, análise estrutural com raios X, análise neutrônica de átomos marcados, ultracentrífugas, etc.) são os mesmos que se usam na Física. Os biólogos, sem esses aparelhos a métodos nascidos nos laboratórios de Física, não poderiam ter alcançado tão grandes realizações no estudo dos processos que se desenvolvem nos organismos vivos. Deste modo, a aplicação dos métodos de pesquisas próprios da Física teve grande importância para a instituição e o desenvolvimento da biologia molecular e a genética. A Física moderna também desempenha um papel importante na reforma revolucionária da química, geologia, Oceanologia a outras ciências naturais. A Física deu origem também a modificações radicais em todos os domínios da técnica. As grandes realizações da Física serviram de base para a reconstrução da energética, comunicações, transportes, construção, setores industrial a agrícola.
A revolução na energética deve-se à fundação da energética atômica. Os recursos de energia contidos no combustível atômico são consideravelmente superiores aos de combustíveis de origem orgânica. A hulha, o petróleo e o gás natural constituem, hoje em dia, matéria-prima exclusiva para a chamada grande química. Queimá-los em grandes quantidades significa causar dano irreparável a este setor industrial moderno de grande importância. Portanto, torna-se indispensável o use do combustível atômico urânio, tório) para o fornecimento de energia, sendo estas as vantagens fundamentais da energética atômica em relação aos outros ramos da energética. As centrais elétricas termonucleares vão resolver, no futuro, todos os problemas que afetam a Humanidade no domínio da energética. Como já foi salientado, os fundamentos científicos da energética atômica e termonuclear assentam totalmente nas realizações alcançadas pela Física dos núcleos atômicos. A técnica do futuro deixará de utilizar os materiais naturais para passar a usar materiais sintéticos com as propriedades desejadas que garanta trabalho seguro a longa duração. Na obtenção de tais materiais desempenharão um papel cada vez mais importante os métodos físicos de modificação da matéria (feixes de elétrons, íons a de laser; campos magnéticos de intensidades extraordinariamente grandes; pressões e temperaturas elevadíssimas; ultra-som, etc.). Os métodos físicos de modificação da matéria tornaram possível a obtenção de materiais com características limites e a criação de novos métodos de trabalho das substâncias, modificando radicalmente a tecnologia da produção moderna. O setor industrial e a agricultura vão-se transformando em sistemas de produção complexa a automatizada. A automatização complexa assenta no emprego da aparelhagem eletrônica de controlo a medição indispensável. Os fundamentos científicos dessa aparelhagem e a sua realização prática estão organicamente ligadas à radioeletrônica, a Física dos sólidos, a Física do núcleo atômico e a outros domínios da Física Moderna. A Física Moderna tem importância radical para o desenvolvimento dos computadores. Todas as séries de computadores (tanto assentes no emprego de válvulas eletrônicas, como as que usam semicondutores a circuitos integrados) existentes até hoje nasceram em laboratórios de física. A Física Moderna permite o desenvolvimento conseqüente da miniaturização, alcançar uma grande rapidez e o trabalho seguro dos computadores eletrônicos. O use dos lasers a da holografia permitirá aperfeiçoar ainda mais os computadores.