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ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Uma grande dúvida da astronomia moderna foi a origem dos elementos químicos.
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• A teoria do BIG BANG é parte da resposta.
• Nela, toda a matéria do Universo foi criada a partir de um estágio quente e concentrado.
http://2.bp.blogspot.com/-D_MELFboodE/ULXqBCZz67I/AAAAAAAACHc/HqUBNZNlStE/s1600/bigbang-600x337.jpg
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
https://stropatus.files.wordpress.com/2014/09/big-bang-theory-illustrated.jpg
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Estes elementos (principalmente o hidrogênio) ficaram concentrados em grandes nuvens de gás, onde posteriormente surgiram as primeiras estrelas, com massas 500 vezes maiores que o Sol.
• Mais tarde essas estrelas deram origem as Galáxias que conhecemos.
http://www.firstpr.com.au/astrophysics/hubble-deep-field/hubble-deep-field-northern-detail-rw-caption.jpg
http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/08/8-35a183bdc4.jpg
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Hoje sabemos que parte dos elementos químicos é produzida núcleo das estrelas, através da fusão termonuclear.
• Chamamos este processo de nucleossíntese estelar.
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Estrelas de até oito massas solares convertem hidrogênio em hélio, e este em carbono e oxigênio.
• Acima desta massa, estrelas conseguem produzir outros elementos como néon, silício e ferro
• Elementos mais pesados (chumbo, ouro, prata, etc) são criados em estrelas acima de 25 massas solares, quando se transformam Supernovas.
• .
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
Como estrelas acima de oito massas solares conseguem produzir outros elementos químicos
como néon, silício e ferro?
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Para compreender a 1ª Lei da termodinamica vamos falar do final de uma festa.
http://estudos.gospelmais.com.br/fim-de-festa.html
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Outra modo, é modificar o tamanho do salão.
http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=861238&page=184 https://mairaw.wordpress.com/2007/12/11/dia-de-festas/
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Um gás ideal confinado se comporta de modo muito parecido com esta situação:
Ocorre na festa Ocorre num gás
Mudar a agitação das
pessoas na festa.
Equivale a variar a energia
interna do gás ∆E
Fornecendo/retirando
dinheiro das pessoas
Equivale a transferir energia
de uma fonte quente ou fria -
calor Q
Aumentar ou diminuir o salão Equivale ao gás realizar ou
receber trabalho W
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Simulação: Phet states-of-matter-basics_pt_BR
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• A primeira lei da termodinâmica estabelece relação entre energia interna e trabalho através da equação:
Onde:
• ∆E = Variação da energia interna (Joules)
• Q = Calor (energia transferida) (Joules)
• W = trabalho mecânico (Joules)
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Esta é uma lei de conservação de energia que nos diz que podemos converter a energia interna de um gás em trabalho mecânico e vice-versa.
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Podemos modificar a energia interna do gás:
• Através do trabalho realizado pelo gás ou então realizado sobre o gás
• Transferindo energia (Calor) para o gás.
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Vamos analisar as diferentes transformações termodinâmicas em gases confinados?
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Graficamente o trabalho representa a área baixo da curva.
• Quando a transformação ocorre da esquerda para direita, significa que o gás realizou trabalho (W>0)
http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/06/cursos-do-blog-termologia-optica-e-ondas_11.html
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
• Graficamente o trabalho representa a área baixo da curva.
• Quando a transformação ocorre da direita para esquerda, significa que o gás realizou trabalho (W>0)
http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/06/cursos-do-blog-termologia-optica-e-ondas_11.html
Estado final - B
2,0 Atm
600 K
1,0 Atm
300 K
EXEMPLO 8-1 Estado inicial - A
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = 100 - 0
∆E = 100 J
W = 0 J
Q = 100 J
Estado final - B
1,0 Atm
300 K
2,0 Atm
600 K
EXEMPLO 8-2 Estado inicial - A
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = - 100 - 0
∆E = - 100 J
W = 0 J
Q = -100 J
1,0 Atm
400 K
Estado final - B
EXEMPLO 8-3 Estado inicial - A
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = 100 - 70
∆E = 30 J
1,0 Atm
300 K
Q = 100 J
W = 70 J
Trabalho W>0
Estado final - B
1,0 Atm
300 K
EXEMPLO 8-4 Estado inicial - A
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = - 100 - (-70)
∆E = - 30 J
1,0 Atm
400 K
W = - 70 J
Q = -100 J
Trabalho W<0
EXEMPLO 8-5
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = 100 - (100)
∆E = 0 J 1,0 Atm
300 K
Estado final - B
W = 100 J
1,5 Atm
300 K
Estado inicial - A
Q = 100 J
Trabalho W>0
EXEMPLO 8-6
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = -100 - (-100)
∆E = 0 J
Trabalho W<0
Estado final - B
1,5 Atm
300 K
Estado inicial - A
1,0 Atm
300 K
W = - 100 J
Q = -100 J
EXEMPLO 8-7
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = 0 - (100)
∆E = -100 J 1,0 Atm
300 K
Estado final - B
W = 100 J
1,2 Atm
400 K
Estado inicial - A
Q = 0 J
Trabalho W>0
EXEMPLO 8-8
Primeira Lei da Termodinâmica
∆E = Q - W
∆E = 0 - (- 100)
∆E = 100 J
Estado final - B
1,2 Atm
400 K
Estado inicial - A
1,0 Atm
300 K
W = - 100 J
Q = 0 J
Trabalho W<0
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
Como estrelas acima de oito massas solares conseguem produzir outros elementos químicos
como néon, silício e ferro?
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Conforme vimos nas aulas anteriores, as estrelas geram sua energia a partir da fusão nuclear.
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Ela ocorre somente os prótons possuem velocidades muito próximas da luz (300.000 km/s).
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• De acordo com a primeira lei da termodinâmica:
Núcleo
W < 0 = Trabalho das camadas gases externas ao núcleo.
∆E = Variação da Energia interna do núcleo.
∆E = Q - W
∆E = - (-W)
∆E = W
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• O trabalho realizado pelos gases ao redor do núcleo, aumenta sua temperatura, deixando os prótons rápidos o suficiente para vencer a repulsão elétrica e se fundirem.
Núcleo
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Cada vez que a taxa de fusão termonuclear diminui no núcleo as camadas de gases externas o comprimem, iniciando a fusão termonuclear numa casca ao seu redor.
http://francisco-scientiaestpotentia.blogspot.com.br/2010/04/das-moleculas-aos-buracos-negros.html
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Assim, somente estrelas com massas acima de 8 massas solares consegue criar estes elementos.
http://www.if.ufrgs.br/~fatima/ead/estrelas.htm
ESTRELAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS?
• Outros elementos mais raros, com ouro, prata chumbo, entre outros são criados quando as estas estrelas massivas tornam-se supernovas.
• Vídeo : Estrelas 29:00 http://francisco-scientiaestpotentia.blogspot.com.br/2010/04/das-moleculas-aos-buracos-negros.html https://en.wikipedia.org/wiki/Supernova_remnant