Por que a água apaga o fogo?

Para que seja possível entender por que a água apaga fogo, é preciso conhecer as condições necessárias para a existência do fogo, que são basicamente o calor, o comburente (oxigênio) e o combustível. Ao retirarmos um desses três componentes do fogo, ele apaga!

Porém, eliminar o combustível (material que está sendo queimado) é muito difícil, e retirar o oxigênio do ar também. Então, resta apenas retirar o calor existente na reação.

Aí entra a água, que reduz a temperatura do local, retirando assim o calor existente na reação.

No entanto, a água não apaga todos os tipos de fogo.

O fogo pode ser classificado em 3 classes distintas, que dependem da origem do incêndio. Estas classes são: A, B e C.

O fogo A é o único que pode ser usado com água, pois esta vai reagir com o processo de resfriamento. Esse fogo normalmente é originado em materiais sólidos como madeira, tecido, papéis...

O fogo classe B é o originado em combustíveis, tipo óleo, gasolina, querosene, álcool, etc. Esse, deve ser extinto por abafamento, normalmente utilizando o pó químico ou espuma química.

O fogo classe C é o ocorrido em equipamentos elétricos. A água ou qualquer equipamento que possua água não pode ser usado enquanto existir energia, pois a água se torna condutora de eletricidade. Então, deve ser usado o pó químico.

Qual a velocidade da corrente elétrica?

Quando você aciona um interruptor que liga uma lâmpada, na verdade está apenas fazendo com que um circuito se feche. Neste instante, os elétrons livres, presentes na fiação da rede elétrica da sua casa, sofrerão a influência de um campo elétrico e começarão se movimentar. Esta é a corrente elétrica.

Mas você já se perguntou com que velocidade estas partículas infinitamente pequenas se movem, para que a lâmpada se ligue praticamente no momento em que é acionada?

O primeiro pensamento que vem à mente é de que os elétrons percorrem o segmento do condutor, entre o interruptor e a lâmpada, em uma ínfima fração de segundo, levando-nos a pensar que a velocidade de deslocamento destes elétrons é próxima à velocidade da luz.

Na verdade, este raciocínio induz a um grande erro.

Para chegarmos à resposta certa, devemos pensar que o fio condutor, que normalmente é de cobre, é formado por infinitos átomos, desde seu início até a sua extremidade mais distante.

Portanto, ao fecharmos o circuito, acionando o interruptor, estamos fazendo com que todos os elétrons livres se movimentem. Não necessariamente os elétrons que estão próximos a você são os que farão a lâmpada funcionar.

Surpreendentemente, a velocidade de cada elétron é realmente baixa, experimentalmente chega-se a resultados próximos a 1 cm/s, variando conforme o material do condutor e as características do local onde se encontra.

E se pensarmos que as redes no Brasil têm caráter alternado, com frequência de 60 Hz (ou seja, o sentido do movimento da corrente muda 120 vezes a cada segundo), provavelmente chegaremos à conclusão de que é possível que os elétrons livres que estão próximos a sua mão no momento em que você aciona um interruptor podem nunca chegar a atravessar todo o segmento de fio, a ponto de realmente chegarem à lâmpada a qual está ligado.

Energia Nuclear

Dentre as principais formas de produção de energia elétrica no mundo, a energia nuclear é responsável por cerca de 16% desta eletricidade. Entretanto, há alguns países com maior dependência da energia nuclear: enquanto no Brasil, por exemplo, apenas 3% da eletricidade utilizada é produzida pelas usinas nucleares, na França 78% da energia elétrica é gerada por elas (dados de 2008).

Nos Estados Unidos há mais de 100 usinas nucleares, embora alguns estados utilizem mais este tipo de energia do que outros; enquanto no Brasil temos em funcionamento apenas duas: Angra 1 e Angra 2, estando uma terceira (Angra 3) em fase de instalação, todas constituintes da Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto.

A pergunta principal é: como funcionam as usinas nucleares?

Para começar, é importante definir o que é energia nuclear. Trata-se da energia liberada na transformação de núcleos atômicos. Basicamente, o que ocorre é a transformação de um núcleo atômico em vários outros núcleos mais leves, ou ainda, em isótopos do mesmo elemento.

As fissões nucleares, reações que consistem na quebra de um núcleo mais pesado em outros menores e mais leves após a colisão de um nêutron no núcleo inicial, são a base para a produção de energia nas usinas nucleares.

Assim, sendo o urânio um elemento bastante disponível na Terra, é o principal recurso utilizado nas reações nucleares destas usinas. O urânio 238 (U-238), por exemplo, que tem meia-vida de 4,5 bilhões de anos, compõe 99% do urânio do planeta; já o urânio 235 (U-235) compõe apenas 0,7% do urânio remanescente e o urânio 234 (U-234), ainda mais raro, é formado pelo decaimento de U-238.

Apesar de menos abundante, o U-235 possui uma propriedade interessante que o torna útil tanto na produção de energia quanto na produção de bombas nucleares: ele decai naturalmente, como o U-238, por radiação alfa e também sofre fissão espontânea em um pequeno intervalo de tempo. No entanto, o U-235 é um elemento que pode sofrer fissão induzida, o que significa que, se um nêutron livre atravessar seu núcleo, ele será instantamente absorvido, tornando-se instável e dividindo-se.

Consideremos, então, um nêutron que se aproxima de um núcleo de U-235. Ao capturar o nêutron, o núcleo se divide em dois átomos mais leves e arremessa de dois a três nêutrons - este número depende da forma como o urânio se dividiu. Os dois novos átomos formados emitem radiação gama de acordo com o modo que se ajustam em seus novos estados.

A probabilidade de ocorrer fissão induzida em um átomo de U-235 é muito alta: em um reator funcionando corretamente, cada nêutron ejetado provoca uma nova fissão. Além disso, a captura do nêutron e a posterior divisão do núcleo ocorrem muito rapidamente, em intervalos da ordem de 10^-12s. Sem contar que um único núcleo, ao dividir-se, libera uma enorme quantidade de energia, tanto na forma de calor quanto na forma de radiação gama. Esta produção de energia é regida pela conhecida equação E=mc², devido à diferença de massa entre os produtos da fissão e o átomo original.

Para que uma amostra de urânio apresente as propriedades acima, é necessário que ela seja enriquecida, de modo a conter de 2% a 3% a mais de U-235. O enriquecimento de 3% é suficiente para o uso em um reator nuclear que trabalha na produção de energia.

 

Como funcionam as usinas nucleares?

Conforme já dito, para colocar uma usina nuclear em funcionamento é necessário, antes de mais nada, urânio enriquecido. Para se ter uma ideia, 0,5kg de U-235 enriquecido - quantidade usada para fornecer energia a submarinos e porta-aviões nucleares - é equivalente a 3,8 milhões de litros de gasolina.

Em geral, o urânio é formado em péletes (formato de pílula) com diâmetro próximo ao de uma moeda de R$0,10 e espessura de 2,5cm. Estes péletes são dispostos em hastes longas agrupadas em feixes, os quais ficam submersos em água dentro de um recipiente de pressão. A água, por sua vez, tem a função de refrigerar o sistema.

Para que o reator funcione, o feixe precisa ser levemente supercrítico. Isso significa que, caso fosse deixado sozinho, o urânio derreteria. Portanto, para que isso não ocorra, são inseridas no feixe hastes de controle (também chamadas de hastes de comando ou, ainda, barras de controle), as quais são feitas de material capaz de absover os nêutrons, utilizando um dispositivo que pode abaixar e/ou elevar as hastes.

Assim, elevar e baixar as hastes controla o nível das reações nucleares. Portanto, quando se deseja maior produção de calor a partir do núcleo de urânio, as hastes são elevadas para fora do feixe, enquanto para produzir menor quantidade de calor, as hastes são abaixadas dentro do feixe. Além disso, as hastes possuem outras funções: baixá-las totalmente dentro do feixe podem desligar o reator, no caso de um acidente, ou tornar possível a troca de combustível.

O calor liberado durante a reação nuclear é responsável pelo aquecimento da água, a qual é transformada em vapor. Esse vapor aciona uma turbina, a qual faz girar um gerador, responsável por produzir a energia.

Em algumas usinas, o vapor do reator passa através de um trocador de calor intermediário a fim de transformar a água de um outro circuito em vapor, o qual será o responsável pelo acionamento da turbina a vapor. Além disso, em alguns reatores, o fluido de resfriamento é um gás (CO₂) ou metal líquido, permitindo que o núcleo seja operado em temperaturas mais elevadas.

Como funcionam os cinemas 3D?

Desde que foi criado, o cinema evoluiu muito, ganhando som, cores e efeitos especiais. A última novidade são os filmes em 3D, os quais precisam de óculos especiais, como os da figura abaixo, para serem assistidos.

Nos filmes em 3D, os cenários, as pessoas e até mesmo os personagens de desenho podem ser visualizados tridimensionalmente, como se fossem reais e estivessem mais próximos de nós. Assim, a ideia dos produtores destes é "enganar" nosso cérebro e nossos olhos, fazendo-os pensar que estão diante de um espaço tridimensional e não à frente de uma tela bidimensional comum.

Para entendermos o funcionamento dos cinemas 3D, é fundamental que saibamos que os seres humanos possuem visão binocular, de modo que cada olho enxerga uma imagem diferente, sendo o cérebro o responsável por combiná-las em uma única imagem.

A diferença angular (quase imperceptível) entre estas duas imagens, denominada desvio, é utilizada pelo cérebro para ajudar na percepção de profundidade. É exatamente por esta razão que, ao perder a visão de um dos olhos, as pessoas perdem também a noção espacial.

As antigas produções de filmes 3D utilizavam imagens anáglifas para aproveitarem a visão binocular e o desvio. Estas imagens incluem duas camadas de cor numa única tira do filme reproduzida por um projetor, sendo uma das camadas vermelha e a outra azul (ou verde).

Assim, quando desejávamos assistir a estes filmes, fazia-se necessáro utilizarmos um óculos 3D com uma lente vermelha e a outra azul (ou verde), como os da figura do topo desta página. Estas lentes "obrigavam" um olho a enxergar a seção vermelha da imagem e a outra, a seção azul (ou verde).

É devido às diferenças entre as duas lentes que o cérebro as interpreta como uma imagem de três dimensões. Entretanto, por conta da utilização de lentes coloridas, a coloração da "imagem final" não é precisa, de modo que há dados que relatam que esta tecnologia trouxe muitos problemas para as pessoas como dores de cabeça, lesões oculares e náusea.

Como funcionam as redes Wi-Fi?

Frequentemente nos deparamos com pessoas em aeroportos, bibliotecas, restaurantes, etc. utilizando dispositivos eletrônicos, como, por exemplo, notebooks, para acessarem a internet sem utilizar cabos para a conexão.

A chamada rede Wi-Fi é uma rede sem fio (também chamada de wireless) na qual podemos ter acesso à internet apenas por sinal de ondas de rádio, assim como as televisões e os celulares, não sendo necessária a utilização de fios conectores.

As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas (formadas pela combinação dos campos elétrico e magnético que se propagam no espaço perpendicularmente transportando energia) utilizadas pelas emissoras de rádio.

Basicamente, nos locais onde há sistemas que fazem uso de ondas de rádio, um circuito elétrico é o responsável por provocar a oscilação de elétrons na antena emissora. Estes elétrons são acelerados e, em virtude disso, emitem ondas de rádio, as quais transportam as informações até uma antena receptora.

As redes Wi-Fi, utilizadas para fornecer acesso sem fio à internet, operam de forma análoga: um adaptador (sem fio) para computadores capta as informações e as traduz na forma de sinais de rádio, as quais são transmitidos com o auxílio de uma antena.

O roteador (também sem fio), cuja função é realizar a distribuição dos sinais da rede, além de "escolher" o melhor caminho para o envio de um conjunto de dados, é quem recebe o sinal e o decodifica. É ele quem envia as informações para a internet usando uma conexão (com fios), a Ethernet, responsável pela interconexão de redes locais.

É válido salientar que o processo inverso também pode ocorrer: o roteador pode receber as informações da internet, traduzi-las em sinais de rádio e enviá-las para o adaptador.

 

Fonte: www.sofisica.com.br

Por que o céu é azul?

Quando a luz passa através de um prisma, seu espectro é dividido em sete cores monocromáticas, eis que surge um arco-íris de cores. A atmosfera faz o mesmo papel do prisma, atuando onde os raios solares colidem com as moléculas de ar, água e poeira e são responsáveis pela dispersão do comprimento de onda azul da luz.

Quando percebemos a cor de um objeto, é porque ele refletiu ou dispersou, de forma difusa, o comprimento de onda associado à luz de uma determinada cor. Por exemplo, uma folha verde utiliza todas as cores do espectro para fazer a fotossíntese, exceto o verde, que é refletido.

Devido ao seu pequeno tamanho e estrutura, as minúsculas moléculas presentes na atmosfera difundem melhor as ondas com os menores comprimentos de onda, tais como o azul e violeta.

Durante todo o dia a luz azul (menor comprimento de onda) é dispersa cerca de dez vezes mais que luz vermelha (maior comprimento de onda).

A luz azul tem uma frequência que é muito próximo da frequência de ressonância dos átomos, ao contrário da luz vermelha, Por isso, a luz azul movimenta os elétrons nas camadas atômicas da molécula com muito mais facilidade que a vermelha. Isso provoca um ligeiro atraso na luz azul que é re-emitida em todas as direções.

Quando o céu está com cerração, névoa ou poluição, há partículas de tamanho grande que dispersam igualmente todos os comprimentos de ondas, logo o céu tende a ficar mais branco, devido à associação das cores monocromáticas.

No vácuo, existente fora das proximidades do planeta Terra, onde não há atmosfera, os raios do sol não são dispersos, logo eles percorrem uma linha reta do sol até o observador, por isso, os astronautas veem o céu escuro, como se fosse sempre noite.

Por que o pôr do sol e a alvorada são vermelhos?

Quando o sol está no horizonte, a luz leva um caminho muito maior através da atmosfera para chegar aos nossos olhos do que quando está sobre nossas cabeças. A luz azul nesse caminho foi dispersa quase integralmente, a atmosfera atua como um filtro, e muito pouca luz azul chega até nossos olhos, enquanto que a luz vermelha que é apenas transmitida nos alcança mais facilmente.

Além disso, o vermelho e o laranja tornam-se muito mais vívidos no crepúsculo quando há poeira ou fumaça no ar. Isso ocorre porque as partículas de poeira são bem maiores que as outras, presentes na atmosfera, provocando dispersão com a luz de comprimento de onda próximos, no caso o vermelho e laranja.

Por que as nuvens são brancas?

Nas nuvens existem gotículas de tamanhos muito maiores que o comprimento de ondas da luz ocorrendo dispersão generalizada em todo o espectro visível e iguais quantidades de azul, verde e vermelho unem-se fazendo com que a luz branca seja dispersa.

O que são buracos negros?

Numa abordagem da física clássica, buracos negros são objetos celestes com massa muito grande - alguns deles com centenas de vezes a massa do Sol - que ocupam um espaço muito pequeno. Seu campo gravitacional é tão intenso que nem mesmo a velocidade da luz é maior do que a sua velocidade de escape. Com isto, a luz que entra em um buraco negro não pode mais sair, fazendo com que este não possa ser observado pelas técnicas usuais que analisam a luz emitida ou refletida pelos objetos celestes.

E o que é velocidade de escape?

Chamamos de velocidade de escape aquela cuja intensidade é suficiente para que um objeto possa “escapar” da atuação do campo gravitacional. A velocidade de escape na superfície de Terra é de aproximadamente 11,2 km/s; para que um objeto possa se libertar da atuação da gravidade de nosso planeta, precisa ser lançado com velocidade maior que esta.

Se um buraco negro não pode ser visto, como ele é detectado?

A observação de um buraco negro acontece de forma indireta, pois o que se pode ver são os efeitos que ele causa nas regiões próximas. Devido o seu imenso campo gravitacional, os outros corpos tendem a ser atraídos por ele. Medindo a velocidade com que os objetos se deslocam em sua direção nas regiões vizinhas é possível descobrir sua massa.

Quando um buraco negro absorve matéria dos corpos que estão próximos, esta matéria vai sendo comprimida, esquenta significativamente e emite grande quantidade de radiação em raios-X. As primeiras detecções dos buracos negros foram feitas com sensores que captavam esta emissão de raio-X.

Já foram observados fortes indícios de que existam buracos negros supermassivos no centro de algumas galáxias espirais, inclusive alguns cientistas acreditam que exista um destes buracos negros no centro de nossa galáxia, a Via Láctea.

Fonte: www.sófisica.com.br