(EF09CI07) Compreender avanços tecnológicos e aplicação da radiação

Radiação é um nome genérico que envolve um fenômeno de transferência de energia. Geralmente tratamos da dualidade de partícula-onda, isto é, em alguns casos a radiação pode agir como partículas e em outros como ondas. 

A primeiro momento isso pode parecer muito confuso pois os conceitos clássicos de partícula (parte mínima da matéria que pode se deslocar no espaço) e onda (fenômeno de transporte de energia oscilando sem um transporte direto de matéria) são bem diferentes um do outro.

Mas antes de entrarmos na origem deste conceito e a compreensão contemporânea sobre radiação, temos que ter uma breve noção de algumas propriedades de conversão entre massa e energia.

Na fisica moderna a própria noção de massa (m) e energia (E) passaram a ser consideradas expressões da mesma propriedade da matéria. De forma simplificada podemos dizer que

E = m × c²

Em que c é a velocidade da luz no vácuo, com o valor aproximado de 300 mil quilômetros por segundo (3 × 10⁵ km/s).

VELOCIDADE DA ONDA

Quando falamos de ondas, temos duas características: comprimento de onda (usamos a letra grega lambda - λ); frequência (f) que corresponde a quantidade de ciclos completos por segundo (unidade de medida é Hertz [Hz]). 

Existe uma forma simples de medirmos a velocidade

Velocidade = distância / tempo

Usando f, que representa 1 sobre o tempo (1/t) e o λ, que representa a distância, chegamos à equação:

Velocidade = comprimento x frequência

V =  λ × f

Fonte: resumos.mesalva.com

Além dessas características, a amplitude (A) é uma grandeza relacionada à quanta energia é transmitida pela onda, assim como a frequência.

Logo, no desenho acima ainda tem dois termos: o vale que representa a menor amplitude da onda e o pico ou crista a maior amplitude.

No caso da frequência calculamos energia com a relação de Planck-Einstein (h é a constante de Planck com o valor de 4,1 x 10-15 elétron-volts):

E = h × f

TIPOS DE RADIAÇÃO - FREQUÊNCIA E SUAS APLICAÇÕES

Os tipos de radiação podem ser descritos como não ionizante (baixa energia) ou ionizante (alta energia).

As radiações não ionizantes são encontradas em vários exemplos do cotidiano, como luz, calor e ondas de rádio. Sem as radiações não ionizantes, nós não poderíamos assistir TV, usar internet Wi-fi ou cozinhar em fornos de microondas.

Fonte: fisicacomjofrenildo.blogspot.com

As radiações ionizantes são originadas no núcleo atômicos e algumas das radiações Ionizantes: Alfa (α), Beta (ß), Gama (γ) e Raio X.

Este tipo de radiação pode alterar o estado físico de um átomo e causar a perda de elétrons, isto é, a sua "ionização".

Após a perda do elétron o átomo deixa de ser neutro, pois com um elétron a menos, o número de prótons é maior e átomo passa a ser um "íon positivo".

Atividade proposta

a) Qual a diferença entre radiação ionizante e radiação não ionizante?

b) Cite cinco tecnologias que usam radiação.

c) Escreva dois exemplos de radiação não ionizante.

d) Escreva dois exemplos de radiação ionizante.

e) Explique o que é ionização.

f) De acordo com o infográfico no texto acima, escolha e anote quatro das radiações e o espectro de frequência de cada uma.

(EF09CI01) INVESTIGAR MUDANÇAS DOS ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

Para compreender o que são os estados físicos da matéria podemos partir de exemplos simples, isto é, comuns em nosso cotidiano e investigar quais são as semelhanças e mudanças quando observamos em diversos tipos de materiais.

Fonte: static.biologianet.com

Tomaremos como exemplo os estados físicos da água. Se observarmos a transição do gelo para estado líquido o que gera essa mudança é o aumento de energia nas moléculas de água (H₂O), o que gera um distanciamento entre as moléculas e explica propriedades do gelo (sólido) e água (líquido).

Assim, observamos também que há uma mudança de temperatura na água depois que o gelo derrete ou quando a água evapora. A temperatura nada mais é do que energia armazenada nas moléculas em forma de movimento, isto é, o seu grau de agitação.

Nos sólidos o volume e a forma são definidos. Enquanto que nos líquidos a forma é indefinida, mas sim fluida e o volume do liquido é praticamente invariável, sendo ambas as características que tornam possíveis os sistemas hidráulicos. 

Já no caso dos gases a interação entre as moléculas é bastante reduzida e estão bem distantes umas das outras, o que torna possível seu livre movimento. Diferente dos líquidos, que possuem volume definido, os gases não possuem volume especifico. Assim, os gases podem ser comprimidos e expandidos fáceis e não possuem forma definida, sendo chamados de fluidos também.

Atividade proposta

a) Faça uma tabela que represente os estados físicos da matéria, destacando se volume e forma são fixos ou não em cada um dos casos.

b) Como podemos definir Temperatura?

c) Qual a diferença entre a água líquida e o vapor?

d) O que causa o derretimento do gelo?

e) O que os estados da água líquida e do gelo têm em comum?

TRANSFORMAÇÕES DOS ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

Quando tratamos dos estados físicos da matéria, também devemos ter em mente que os processos de transformações de um para o outro tem características próprias que levam em conta duas variáveis importantes: a temperatura e a pressão. 

Já abordamos o conceito de temperatura, então resta entendermos o que é a pressão. Quando tratamos o conceito de pressão (P), devemos compreender que ele nada mais é do que a força (F) sobre uma área (A), em que a formula é P = F/A. Mas quando vamos interpretar o que ocorre no nível microscópico, devemos considerar que pressão é medida pela colisão entre as moléculas. 

No interior do material fluído podemos medir a colisão destas moléculas ou ainda, a colisão destas moléculas com a parede do recipiente que as armazena. Dois exemplos é a pressão atmosférica, que varia ao longo da altitude que estamos em relação ao nível do mar, e pressão no mar, que aumenta em média 1 pressão atmosférica a cada 10 metros de profundidade.

Fonte: cienciaemacao.com.br/    

DIAGRAMA DE FASES DA ÁGUA

Fonte: todamateria.com.br

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