Química Básica - Estrutura - Departamento de Química ...

Energia ⇒ é a capacidade de se realizar trabalho.
Trabalho é realizado quando um corpo é movimentado contra uma força de
oposição ao seu deslocamento.
- Tipos de trabalho: mecânico (quando a força de oposição é mecânica);
elétrico (quando a força de oposição é elétrica, etc).
Ex.: Trabalho mecânico é realizado quando levantamos, por exemplo, um livro de
uma mesa, pois o livro é deslocado contra a força da gravidade (oposição).
Formas de energia
Existem muitas formas de energia: mecânica, elétrica, calorífica, química,
radiante (luz), etc, todas interconversíveis. Entretanto, existem duas contribuições
à energia total de um sistema que são fundamentais para as nossas discussões,
quais sejam:
⇒ Energia cinética - energia que um corpo possui em conseqüência
de seu movimento. Matematicamente, temos:
Ec = (1/2) m v 2 (1)
onde m é a massa (Kg) e v é a velocidade (m/s) do corpo (ou sistema) e Ec é a
energia cinética em Joule (J)
⇒ Energia potencial elétrica ou energia potencial coulômbica (U) - é a
energia devido à interação (atrativa ou repulsiva) entre cargas elétricas (elétrons,
núcleos e íons). A expressão matemática para este tipo de energia é derivada da
lei de Coulomb (empírica) descrita abaixo.
Lei de Coulomb
Ao realizar experimentos com uma balança de Torção, Coulomb observou
que a força elétrica (atrativa ou repulsiva) operante entre duas esferas carregadas
tem módulo (magnitude ou intensidade) dado pela expressão:
F
1
q
⋅ q
1 2
= (2)
2 4πε0
r
onde:
- F = módulo da força coulômbica (N) no SI (Sistema Internacional de Unidades);
- q1 e q2 = cargas puntiformes, em módulo, dadas em Coulomb (C) no SI;
- r = distância de separação das cargas, em metro (m);
- ε0 = constante de permissividade do vácuo (ε0 = 8,854 x 10 -12 J -1 C 2 m -1 )
Se as cargas têm o mesmo sinal (ambas positivas ou negativas), então a
força coulômbica que atua entre elas é naturalmente REPULSIVA, ou seja, tende
a afastar uma da outra. Quando as cargas possuem sinais contrários, então a
força que opera entre elas é ATRATIVA. Neste caso, a força provoca uma
aproximação natural das cargas. Essas propriedades do vetor força (F) são
ilustradas na Fig. 2.
8