Como funciona o aparelho de Microondas?

Dentro do aparelho de microondas há um dispositivo que produz uma onda eletromagnética de alta frequência (em torno de 2 450 MHz). Essa onda eletromagnética tem características semelhantes à luz, porém não é visível.

As microondas que bombardeiam a comida fazem com que derterminadas moléculas da comida, principalmente as moléculas de agua que estão presentes nos alimentos, oslcilem invertendo a sua posição com energia cinética rotacional (girando), porém essas moléculas que giram no alimento não cozinham o alimento. O que eleva a temperatura da comida é a energia cinética translacional comunicada as moléculas vizinhas que batem nas moléculas de agua.

Para facilitar o entendimento é como se em uma sala com varios ventiladores voce atirasse varias bolas de gude de tal forma que ao encostar nas palheras elas adquirem mais energia cinetica (mais velocidade). Se as moléculas vizinahas não interagissem com as moléculas de água a temperatura da comida não seria diferente da temperatura de antes.

O tempo de cozimento varia em função da potência do forno, da massa e das características do alimento. Algumas pessoas acreditam que o recipiente em que esta o alimento não é aquecido, mas isso não é verdadeiro, porque através do processo de condução, uma parcela de energia térmica é transferida para a vasilha. 

"O forno de micro-ondas funciona convertendo a energia elétrica em energia térmica. Uma fonte elétrica emite ondas eletromagnéticas que aumentam a energia cinética das moléculas de agua dos alimentos."

O forno de microondas aquece os alimentos de fora para dentro: As microondas penetram no alimento até uma determinada profundidade, dependendo da densidade deste. Em alimentos menos densos como um pão, as microondas penetram de 5 a 7 cm, enquanto que em alimentos mais densos, como a carne, elas penetram entre 2 a 3 cm. À medida que as microondas penetram no alimento, sua energia é absorvida por ressonância e sua potência diminui, pois a energia da onda é absorvida e transformada em calor. Assim, alimentos mais grossos serão cozidos por microondas apenas até a profundidade em que elas conseguem penetrar, ou seja, as primeiras camadas externas. As camadas internas serão cozidas por condução do calor, da mesma forma que em um fogão convencional.

O aquecimento retira os nutrientes dos alimentos? Qualquer alimento que receba fortes quantidades de calor tem sua química alterada com o tempo, incluindo aí a perda de alguns nutrientes. Mas isso não é restrito aos microondas, acontecendo também em panelas, churrasqueiras ou fornos elétricos.


Ondas de radiação ? Mito. Os alimentos não são capazes de absorver as microondas emitidas pelo forno. Sua única função é a de aquecer seja lá o que estiver no interior do forno ao agitar as moléculas de água presentes em sua composição – e o calor é a única coisa que se mantém no processo após o desligamento do aparelho. Ao cortar a emissão de ondas, elas imediatamente desaparecem, sem deixar qualquer vestígio no objeto aquecido.

Vidros, plásticos e metais: segurança ou perigo? Depende da composição do material. O vidro é conhecidamente um material de fácil aquecimento, por exemplo, podendo atingir temperaturas perigosas para ser manuseado com as mãos, correndo o risco até de partir-se dentro do aparelho. O mesmo ocorre com pratos e outros objetos de cerâmica. Já os metais são materiais que não absorvem tanto as microondas emitidas, portanto são considerados mais seguros por aquecerem menos. Em casos extremos, como alta potência ou muito tempo lá dentro, pode ocorrer a produção de faíscas, especialmente em materiais mais finos. Com o plástico, ocorre um processo diferente: há tipos específicos que são recomendados para uso, pois suportam a radiação emitida. Eles são geralmente designados por um símbolo que não é reconhecido oficialmente, composto por três ondas, uma acima da outra. De resto, mantenha qualquer outro plástico fora do alcance do aparelho, pois o aquecimento dele pode liberar no alimento o chamado Bisfenol A, uma substância que compõe algumas embalagens e que, em altas doses, é considerada tóxica

Perigo explosão no aquecimento de líquidos? Outra história bastante divulgada é que a água pode explodir se aquecida em um forno micro-ondas. Sob algumas condições, acredite: isso pode ser verdade. O fenômeno ocorre graças ao superaquecimento do líquido, que não forma as bolhas que indicam que a temperatura chegou aos 100 °C. Desse modo, retirar a vasilha e movê-la bruscamente ou adicionar um material como pó de café, por exemplo, faz com que a formação de bolhas ocorra de forma atrasada (sob uma temperatura bem maior) e de maneira mais precipitada. Por isso, evite esquentar recipientes que contenham apenas água, adicionando sempre algum objeto como uma colher de madeira, por exemplo, para repartir o calor emitido pelas microondas. Com óleos em geral, como o popular azeite de oliva, ocorre exatamente o contrário: ele não esquenta de forma satisfatória, pois suas moléculas não possuem a mesma facilidade de excitação como as de água. Seguindo o mesmo processo, alimentos mais secos também não são muito indicados, sendo preferível optar por outros aparelhos, como as panelas.

Termometria: temperatura, escalas termometricas e zero absoluto.

A termometria é uma parte da termologia que estuda a temperatura e as formas pelas quais a mesma pode ser medida.

Ideia intuitiva de temperatura: Quando tomamos um banho com água fria temos uma sensação diferente de quanto tomamos banho com água quente. Intuitivamente percebemos que há alguma coisa diferente entre a água fria e a água quente que nos provoca sensações distintas e essa propriedade é chamada de temperatura. Essa noção intuitiva e baseada nos sentidos diretos não é suficiente pra se ter uma noção científica de temperatura.

Sabemos que toda a matéria é feita de átomos e moléculas em constante agitação. Átomos e moléculas se combinam para formar os sólidos, líquidos, gases, plasmas, e outros estados físicos possíveis dependendo da  rapidez com que se movem.

Podemos definir a temperatura da seguinte maneira: "A temperatura é uma grandeza física que está relacionada ao movimento aleatório dos átomos e moléculas de uma substância que em virtude dos seus movimentos possuem energia cinética. Os átomos e moléculas podem girar e vibrar, mas esses movimentos não influenciam diretamente na temperatura de do corpo, a temperatura é proporcional a energia cinética media translacional (pelo qual as moléculas se movimentam de um lado para outro). Portanto, quanto maior a temperatura de um corpo maior o grau de agitação térmica, com isso maior será a energia cinética de seus átomos e moléculas."

Todos os materiais se dilatam quando suas temperaturas se elevam e contraem-se quado a temperatura diminui de modo que o termômetro analógico mede a temperatura por meio da dilatação ou contração de um liquido, normalmente o mercúrio presente em seu interior.  É preciso quantificar e atribuir um número a água fria e um número a água quente que distingua esses estados. Para quantificar em valores e caracterizar a temperatura de um corpo qualquer é preciso um dispositivo: o termômetro com uma escala, "tracinhos".

As primeiras escalas termométricas foram construídas de modo meio arbitrário. A escala Celsius é a escala mais utilizada no Brasil e na maior parte dos países oficializada em 1742 por Ander Celsius baseada nas seguintes escolhas: 0 se atribui a temperatura de congelamento da água então esta temperatura é definida como zero graus Celsius (0 ºC) e a temperatura da água quando entra em ebulição foi atribuída como cem graus Celsius (100 ºC). Como ela vai de zero a cem é também conhecida como escala centigrados. Há uma outra escala muito utilizada nos estados unidos e países de língua inglesa criada em 1708 por Gabriel Daniel Fahrenheit em que as escolhas são diferentes: a mistura de gelo e cloreto de amônia se atribui o grau zero nesta escala (0ºF) e cem para a temperatura do corpo humano (100 ºF). Comparando com a escala Celsius  na escala Fahrenheit em 32 ºF a água vira gelo em 212 ºF a água sofre ebulição (0 ºC = 32 ºF e 100 ºC = 212 ºF).

Se nos medimos a temperatura de alguma coisa essa temperatura e cateterística dessa coisa, mas obteremos números diferentes se usarmos um termômetro calibrado na escala Celsius ou calibrado na escala fahrenheit. Como obter uma relação entre essas temperaturas em escalas diferentes? Se a temperatura que estamos medindo para um corpo é um valor TC na escala Celsius haverá  para esta mesma temperatura, um valor TF na escala fahrenheit. Qual a relação entre esse número TC e esse numero TF? Como as duas escalas são lineares podemos fazer uma seguinte relação geométrica entre as escalas (fígura).

O tamanho "a" na escala Celsius  (TC-0) deve representar uma fração do intervalo total "b" (100 - 0) assim como a diferença "a", na escala fahrenheit (TF - 32) representa para o tamanho  "b" (212 - 32). Se TC for a metade da escala Celsius TF deve representar a metade na escala Fahrenheit. Se TC é um terço de 100, F deve ser um terço de 180.

Em 1848 Willian Thomson, que recebeu o título de nobreza lorde Kelvin, estabeleceu uma escala absoluta, a chamada Escala Kelvin. Kelvin verificou experimentalmente que a pressão de um gás diminuía 1/273 do valor inicial, quando resfriado a volume constante de 0 °C para – 1 °C. Como a pressão do gás está relacionada com o choque de suas partículas com as paredes do recipiente, quando a pressão fosse nula, as moléculas estariam em repouso, a agitação térmica seria nula e a sua temperatura também. Conclui, entáo, que isso aconteceria se transformássemos o gás até – 273 °C. Assim, Kelvin atribuiu o valor zero para este estado térmico e o valor de 1 kelvin a uma extensão igual à do grau Celsius, de modo que o ponto de fusão do gelo corresponde a 273 K e o ponto de ebulição da água corresponde a 373 K (o nome e o símbolo grau kelvin foram abolidos em convenção científica internacional e substituídos simplesmente por kelvin; portanto, ao invés de 10 °K, escreve-se 10 K e lê-se: dez kelvin).

Como a temperatura de um corpo está relacionada com o grau de agitação de suas moléculas, podemos dizer que as escalas Celsius e Fahrenheit são relativas, uma vez que elas não atribuem o valor zero ao estado de agitação molecular mais baixo.

A temperatura está relacionada à energia de movimento das moléculas de um corpo; assim, ao diminuirmos sua temperatura, suas moléculas ficam mais lentas. Podemos imaginar um estado em que todas as moléculas estão paradas, ou seja, agitação térmica nula correspondendo à temperatura zero, a qual denominamos zero absoluto. O que é zero absoluto? É a menor temperatura que qualquer coisa pode atingir no universo. Qualquer átomo ou molécula que chegar a zero da escala Kelvin (0K ou -273,15 °C) ficaria imóvel. Mas isso não passa de uma teoria, já que não foi possível atingir a temperatura nem mesmo em laboratório – o recorde de aproximação está em 0,000000000001K. Em experiências, cientistas descobriram que em baixas temperaturas um corpo pode passar por três efeitos colaterais: a supercondutividade, a superfluidez e a condensação de Bose-Einstein. Bobinas do Colisor de Hádrons (LHC) chegam a 1,9K (-271 °C ) em resfriamento.

Como funciona a Geladeira?

Elementos da geladeira:

(a) Fluido refrigerante (por dentro da tubulação): nos refrigeradores o fluido utilizado é o freon 12, devido às suas propriedades: elevado calor latente de condensação, baixa temperatura de ebulição (- 29,8ºC à pressão atmosférica), miscível em óleos minerais; atóxico, não combustível, não explosivo e não corrosivo, além de ser inodoro e de baixo custo.

(b) Compressor: funciona como uma bomba de sucção que retira o fluido do ramo da tubulação que o antecede (reduzindo a pressão) e injeta este fluido no ramo da tubulação que o sucede (aumentando a pressão).

(c) Condensador: trata-se de uma serpentina externa, localizada na parte de trás da geladeira, na qual o vapor se liquefaz, e que é responsável por liberar calor para o ambiente.

(d) Tubo capilar: é responsável por diminuir a pressão do vapor do fluido.

(e) Evaporador: é composto por um tubo em forma de serpentina acoplado ao congelador. Para passar ao estado gasoso, o fluido absorve energia na forma de calor do congelador e, ao abandonar o evaporador, chega ao compressor, recomeçando o ciclo.

(f) Congelador: localiza-se na parte superior do refrigerador para facilitar a formação de correntes de convecção internas, permitindo a mistura do ar à baixa temperatura do congelador e de sua vizinhança com o ar à temperatura mais elevada das outras partes.

COMO FUNCIONA A GELADEIRA?

Um motor compressor transforma energia elétrica em térmica realizando trabalho sobre o gás, comprimindo-o e impulsionando-o através da tubulação (de cobre ou alumínio) que constitui o "circuito" do freon. Depois de ser comprimido, o gás, que está a alta pressão e a alta temperatura, é levado ao condensador, onde se liquefaz, trocando calor com o meio ambiente. Por isso, o condensador é constituído de uma serpentina permeada por uma malha de ferro, que aumenta a superfície de troca de calor. Devido à necessidade de circulação de ar na parte exerna do condensador, não se recomenda usá-lo para secar roupas nem embutir a geladeira em armários que não sejam ventilados. Ao sair do condensador, o freon liquefeito, ainda a alta pressão, passa por um filtro, que retém as eventuais impurezas sólidas presentes no freon, evitando a obstrução do tubo capilar (tubo de cobre de cerca de 2m de comprimento e diâmetro interno de 1mm) que chega ao evaporador. Ao atravessar o tubo capilar, o freon liquefeito tem sua pressão diminuída e se expande à medida que atinge a serpentina do evaporador, cujo diâmetro é bem maior que o do capilar. Com a vaporização do freon a baixa pressão, a temperatura no interior da geladeira é diminuída. Após percorrer o evaporador, o gás freon, a baixa pressão e temperatura, é aspirado para o compressor, onde é comprimido, dando início a um novo ciclo. Em cada ciclo, a quantidade de calor cedida para o meio ambiente através do condensador é igual à quantidade de calor retirada do interior da geladeira, mais o trabalho realizado pelo compressor (primeira lei da termodinâmica). Este trabalho provoca a troca de calor no sentido inverso ao espontâneo, ou seja, da fonte fria (interior da geladeira) para a fonte quente (meio ambiente) - segunda lei da termodinâmica. No interior da geladeira, o ar quente sobe, se esfria na região do congelador e depois desce, estabelecendo a convecção do ar. Por isso, as prateleiras são vazadas e os congeladores colocados na parte superior. Próximo ao congelador, a água contida no ar (umidade do ar) se solidifica, formando uma camada de gelo à sua volta.

Refrigeração magnética

Um refrigerador magnético é formado basicamente de material magnético com grande efeito magnetocalórico(material refrigerante) e uma fonte de campo magnético (agente externo). No refrigerador magnético, pastilhas de material magnético são colocadas sobre um disco girante ( de 0,5 a 4 rotações por segundo), que entra e sai de uma região onde existe um campo magnético gerado por ímãs permanentes.

Cinturão de Van Allen

Cinturão de Van Allen são duas regiões no espaço, acima do equador terrestre, formadas basicamente por partículas altamente carregadas, aprisionadas pelo campo magnético da Terra.

O primeiro cinturão, e também o mais intenso, se estende entre de mil e cinco mil quilômetros, e sua intensidade máxima ocorre aproximadamente a três mil quilômetros. Consiste basicamente de prótons altamente energéticos que se originam pelo decaimento de nêutrons, produzidos quando raios cósmicos vindos do espaço exterior colidem com átomos e moléculas da atmosfera terrestre. O segundo cinturão situa-se entre 15 mil e 25 mil quilômetros de altitude e contém partículas eletricamente carregadas, com origem na atmosférica ou trazidas pelo vento solar. As partículas mais energéticas deste cinturão são os elétrons, cuja energia atinge várias centenas de milhares de elétrons-volt, e de prótons, muito menos energéticos, porém de fluxo mais intenso.

Durante os períodos de intensa atividade solar, grandes partes das partículas eletricamente carregadas vindas do Sol conseguem romper a barreira formada pelos cinturões de radiação de Van Allen. Quando atingem a alta atmosfera produzem os fenômenos das auroras polares e das tempestades magnéticas.

O Sol é um agente de ionização da atmosfera terrestre que, através do envio das mais diversas radiações envolve a atmosfera com elétrons livres ou age sobre as moléculas presentes na atmosfera ionizando-as. A densidade de elétrons livres na atmosfera é variável, de acordo com os ciclos solares, podendo atingir um pico a cada dez anos e interferir nas comunicações via satélite. Nas zonas mais baixas da atmosfera, mais densas de átomos e moléculas, apesar da existência de elétrons livres interferir na composição da moléculas e átomos, sempre prevalece uma recombinação destes. O mesmo não ocorre nas camadas mais altas da atmosfera, menos densas e, portanto, com maior densidade de elétrons livres ou moléculas ionizadas, os íons, daí o nome ionosfera. A ionosfera atua como um escudo protetor, absorvendo a energia das tempestades solares, reduzindo a sua capacidade de aquecer a atmosfera terrestre mas acaba criando uma nuvem de plasma (gás ionizado) quente - da ordem de milhões de graus célsius- que envolve todo o planeta Terra. Graças ao campo magnético as terríveis conseqüências da presença de partículas provenientes do Sol na Terra é sentida apenas nos polos através do belo espetáculo das auroras boreais e austrais.

Descobridor

James Alfred Van Allen conduziu  investigações sobre física nuclear, sobre a radiação cósmica e sobre a física atmosférica, Descobriu a existência de duas zonas de radiação de alta energia que envolve a Terra, chamadas em sua homenagem cinturões de Van Allen, cuja origem está provavelmente nas interações do vento solar e dos reais cósmicos com os átomos constituintes da atmosfera. Atuou também nos projetos dos primeiros satélites artificiais dos Estados Unidos e participou nos programas de investigação planetária vinculados às missões da NASA "Apollo", "Mariner" e "Pioneer". Entre outras condecorações recebeu a medalha Hickman, da Sociedade Americana de Foguetes e o prêmio da Academia de Ciências de Washington.

Porque o gelo gruda em metal

Porque quando o gelo chega do congelador ele se prende a um objeto metálico que é colocado junto ao gelo?

A água se transforma em gelo a zero grau Celsius, mas o quando o gelo sai do ele está abaixo de zero. Quando você encosta um metal à temperatura ambiente no gelo ele derrete um pouco do gelo com que entra em contato. Acontece que os metais tem baixa capacidade térmica. Então o metal entra em equilíbrio térmico com o gelo rapidamente, adquirindo uma temperatura abaixo de zero. Como conseqüência, a água que o metal tinha derretido volta a se solidificar, agindo como "cola" entre o a pedra de gelo e o metal.

Para que esta experiência funcione, é necessário que o gelo esteja abaixo de zero, senão ele não vai conseguir congelar a água que o metal derreteu. Se o gelo estiver fora do congelador a algum tempo (por exemplo dentro da limonada já no final do almoço), ele estará em fusão, portanto exatamente a zero graus Celsius, e portanto não conseguirá resfriar a água.

Outra restrição é que o metal não pode estar à mesma temperatura do gelo ou abaixo, pois senão ele não consegue derretê-lo. Faça um teste: se o metal estiver à mesma temperatura do gelo (deixe-o bastante tempo no congelador junto com o gelo) ele não gruda no gelo.

O mesmo efeito acontece quando um corpo molhado encosta num corpo gelado. Se você tentar pegar uma gaveta de gelo com a mão molhada verá que ela gruda por um pequeno instante. E se tiver a ocasião de ir a um pais frio durante o inverno (EUA, Europa, Argentina), nunca segure um portão ou uma barreira de metal com a mão molhada nem deixe crianças encostarem os lábios nisto: ficariam grudados imediatamente e seria necessário chamar os bombeiros para aquecerem o metal com maçarico!

Como os peixes-elétricos geram eletricidade?

O peixe elétrico gera eletricidade através dos órgãos que se localizam ao longo de quase todo o corpo. Derivam de tecidos musculares, modificados que, em vez de contrair, como fazem os músculos, liberam energia para o meio ambiente.

Ele pode chegar a três metros de comprimento, e a cerca de trinta quilogramas, sendo uma das conhecidas espécies de peixe-elétrico, com capacidade de geração elétrica que varia de cerca de 300 volts a cerca de 0,5 ampère até cerca de 1.500 volts a cerca de 3 ampères.

A denominação "Poraquê" vem da língua indígena tupi, e significa "o que faz dormir" ou "o que entorpece", dado às descargas elétricas que produz. Além deste nome, também é chamado de "enguia", "enguia elétrica", "muçum-de-orelha", "pixundé", "pixundu" ou simplesmente peixe-elétrico, embora não seja o único "peixe-elétrico" existente.

A capacidade de certas espécies de peixes de produzir eletricidade eqüivale a um sexto sentido utilizado para capturar presas e também como defesa contra predadores. Entre esses peixes, destacam-se as arraias, torpedos, enguias e ainda o poraquê, encontrado na Amazônia. Os órgãos elétricos localizam-se ao longo de quase todo corpo e são capazes de gerar uma descarga de até 600 volts. Derivam de tecidos musculares modificados que, em vez de usar impulsos elétricos para se contrair como fazem os músculos comuns, liberam essa energia para o meio ambiente. Surge assim, à volta do peixe, um campo elétrico que, ao ser modificado pela presença de um corpo estranho, alerta o peixe e este emite uma descarga elétrica no intruso.

Perdemos caloria bebendo água gelada?

Para entendermos melhor o assunto precisamos definir o que é uma caloria. A definição de uma caloria é baseada na elevação da temperatura da água.

Mais especificamente a caloria é energia em forma de calor que eleva cada 1g de água em um grau Celsius. Se uma pessoa beber um copo de 200ml (equivalente a 200g) a 21,5 ºC ela vai necessitar de 200 calorias para para fazer variar em 1ºC, ou seja, até atingir 22,5 ºC (22,5 ºC – 21,5 ºC = 1ºC).

O corpo humano possui uma temperatura media de 36,5 ºC. Para manter esta temperatura, o corpo usa a única fonte de energia disponível: a gordura corporal. Ou seja, ele precisa queimar gorduras para manter a temperatura corporal estável.

Podemos dizer que nosso corpo queima calorias quando tem que elevar a temperatura da água gelada a do seu corpo. Vamos considerar que uma pessoa beba água gelada a 6,5 ºC. A água irá entrar em equilíbrio térmico com o corpo ate que ela atinja 36,5ºC provocando uma variação de 30 ºC (36,5ºC – 6,5ºC = 30 ºC). O calor utilizado pelo corpo vai fazer a temperatura da água variar.

Se bebermos uma quantidade de água gelada (6,5ºC) o nosso corpo (36,5ºC) forneceu calorias para a água se elevar em 30 ºC. E quanto mais água bebermos mais calorias iremos queimar.

Vamos organizar o que vimos ate aqui:

- A temperatura da água gelada pode ser estimada em 6,5°C;
- A temperatura corporal em 36,5ºC;
- É necessária uma caloria para elevar 1 grama de água em 1ºC;


A pergunta é “quanta caloria nosso corpo perdeu para fazer isto?”. Para responder devemos saber a quantidade de água foi tomada. Suponhamos que uma pessoa beba um copo de 500g de água (0,5 litro).

Podemos calcular calorias perdidas utilizando uma lei física que diz que para sabermos o calor absorvido ou cedido por um corpo devemos levar em consideração a quantidade de massa deste corpo (no caso o corpo é a agua), a variação de temperatura dele e também sabermos como o corpo se comporta especificamente à variação de temperatura, isto é a quantidade de calor recebida para elevar em 1 ºC cada grama de substancia (calor específico).

*calor espefifico: quantidade de calor necessaria para elevar 1g de qualquer substancia em 1º₢.
unidade: [cal/(1g.1ºC)]

(Calor ou calorias) = (massa) x (calor especifico) x (a variação da temperatura)
(Calor ou calorias) = 500 [g] x 1 [cal/(gºC)] x 30 [ºC]
(Calor ou calorias) = 500 x 30 [g].[cal/(gºC)].[ºC]
(Calor ou calorias) = 1.500 [cal]

Quantidade de calor perdida = 1500 calorias

Depois disso essa água é eliminada levando consigo toda essa energia e sem fornecer nenhuma energia para o corpo, já que a água “não tem caloria”. Portanto um pessoa perde 1500 calorias ao beber meio litro de agua gelada.

Ilusão de otica!

E uma interessante experiência onde se faz uma a projeção real de um objeto com espelhos concavos associados onde o vértice de um coincide com o foco do outro..