As 10 melhores em engenharia química

Eis as dez melhores universidades americanas segundo o ranking de 2008

1. California Institute of Technology - Pasadena, CA (4,8)
2. Massachussetts Institute Of Technology - Cambridge, MA(4,8)
3. University of California - Berkeley, CA (4,8)
4. University of Minnesota (Twin Cities) - Mineapolis, MN(4,7)
5. Stanford University - Stanford, CA (4,5)
6. University of Wiscosin - Madison, WI(4,5)
7. Princeton University - Princeton, NJ(4,4)
8. University of Texas - Austin, TX(4,3)
9. University of California - Santa Barbara, CA (4,2)
10. University of Delaware - Newark, DE(4,1)

Josiah Willard Gibbs

Hoje, em 1839, em New Haven, Connecticut, nascia Josiah Willard Gibbs, matemático, físico, químico e engenheiro americano. O seu pai era professor na Universidade de Yale onde lecionava literatura sagrada. Iniciou seus estudos na Escola Hopkins, ingressando em Yale em 1854. Em 1859 graduou-se com laureas em Latim e Matemática.

No começo da guerra civil americana, em 1861, morreram seu pai e sua mãe, porém restou-lhe uma pequena fortuna e as quatro irmãs.

Em 1863, recebeu o grau de Ph.D. em engenharia por Yale, o primeiro conferido nos Estados Unidos. A sua tese foi sobre o uso de métodos gráficos no projeto de engrenagens. Em seguida, atuou durante um certo tempo como tutor de Latim em Yale, indo depois para a Europa onde estudou em Paris (1869-1870), Berlim (1870) e Heidelberg (1870-1871). Em Heildelberg foi fortemente influenciado por Kirchhoff e Helmholtz, retornando a New Haven para assumir, ainda em 1871, como catedrático de Física-Matemática na Yale University sem remuneração, enquanto ensinava em outras escolas para se manter. Curiosamente, esta indicação para a cátedra ocorreu sem que ele tivesso publicado um trabalho sequer.

Gibbs realizou muitos trabalhos importantes em engenharia e foi a partir de um deles que se originou o seu primeiro contato com a termodinâmica. Depois de ter voltado da Europa, Gibbs projetou um novo desenho para o condutor de vapor de Watt, que não obteve sucesso, contudo, os problemas encontrados com relação ao equilíbrio dinâmico e estabilidade deste mecanismo provocaram o começo dos relatos destas questões que viriam a ser respondidos por Gibbs para sistemas termodinâmicos mais gerais.

Publicou seus primeiros e principais papers, Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids e A Method of Geometrical Representation of the Thermodynamic Properties of Substances by Means of Surfaces, em 1873, que revelaram a sua genialidade em Físico-Química. Nestes trabalhos desenvolve um método de representação geométrica das propriedades termodinâmicas das substâncias por meio de superfícies, com a fórmula que o tornou famoso:

dU = T dS - P dV.


Publicou ainda um trabalho, em duas partes, sobre equilíbrio de substâncias heterogêneas On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (1876/1878), onde introduziu na termodinâmica os conceitos de variáveis extensivas, tais como a energia interna e a entropia, para a caracterização dos estados de equilíbrio de um sistema.

Após uma oferta de um salário generoso pela John Hopkins University, em 1880, Yale resolveu pagá-lo para não perdê-lo e ele, mesmo ganhando menos, aceitou permanecer.

Entre 1881 e 1884 criou o cálculo vetorial a partir de anotações que dava aos seus alunos. Entre 1882 e 1889 publicou quatro trabalhos sobre eletromagnetismo. Ele também foi o fundador da mecânica estatistica.

Entre 1881 e 1884 criou o cálculo vetorial a partir de anotações que dava aos seus alunos. Entre 1882 e 1889 publicou quatro trabalhos sobre eletromagnetismo. Ele também foi o fundador da mecânica estatistica. O seu trabalho clássico Elementary Principles in Statistical Mathematics foi publicado em 1902 poucos meses antes de sua morte.

Ele morreu em 1903, em casa, sem nunca ter se casado e, a exceção de seus três anos na Europa, passou toda sua vida na mesma casa que seu pai tinha construído, próxima a escola e a faculdade em que estudou, e dedicando-se ao Yale College, onde sempre trabalhou.

O barômetro da discórdia

Existem várias versões na rede Esta, que considerei a melhor tradução, tirei do site do Instituto de Matemática e Estatística da USP.

Há algum tempo recebi um convite de um colega para servir de árbitro na revisão de uma prova. Tratava-se de avaliar uma questão de Física, que recebera nota 'zero'. O aluno contestava tal conceito, alegando que merecia nota máxima pela resposta, a não ser que houvesse uma 'conspiração do sistema' contra ele. Professor e aluno concordaram em submeter o problema a um juiz imparcial, e eu fui o escolhido.
Chegando à sala de meu colega, li a questão da prova, que dizia: 'Mostrar como pode-se determinar a altura de um edifício bem alto com o auxilio de um barômetro.' A resposta do estudante foi a seguinte:
'Leve o barômetro ao alto do edifício e amarre uma corda nele; baixe o barômetro até a calçada e em seguida levante, medindo o comprimento da corda; este comprimento será igual à altura do edifício.'
Sem dúvida era uma resposta interessante, e de alguma forma correta, pois satisfazia o enunciado. Por instantes vacilei quanto ao veredito. Recompondo-me rapidamente, disse ao estudante que ele tinha forte razão para ter nota máxima, já que havia respondido a questão completa e corretamente. Entretanto, se ele tirasse nota máxima, estaria caracterizada uma aprovação em um curso de Física, mas a resposta não confirmava isso. Sugeri então que fizesse uma outra tentativa para responder a questão. Não me surpreendi quando meu colega concordou, mas sim quando o estudante resolveu encarar aquilo que eu imaginei lhe seria um bom desafio. Segundo o acordo, ele teria seis minutos para responder a questão, isto após ter sido prevenido de que sua resposta deveria mostrar, necessariamente, algum conhecimento de Física.
Passados cinco minutos ele não havia escrito nada, apenas olhava pensativamente para o forro da sala. Perguntei-lhe então se desejava desistir, pois eu tinha um compromisso logo em seguida, e não tinha tempo a perder.Mais surpreso ainda fiquei quando o estudante anunciou que não havia desistido. Na realidade tinha muitas respostas, e estava justamente escolhendo a melhor. Desculpei-me pela interrupção e solicitei que continuasse.
No momento seguinte ele escreveu esta resposta:
'Vá ao alto do edifico, incline-se numa ponta do telhado e solte o barômetro, medindo o tempo t de queda desde a largada até o toque com o solo. Depois, empregando a fórmulah = (1/2)gt^2calcule a altura do edifício.'
Perguntei então ao meu colega se ele estava satisfeito com a nova resposta, e se concordava com a minha disposição em conferir praticamente a nota máxima à prova. Concordou, embora sentisse nele uma expressão de descontentamento, talvez inconformismo.
Ao sair da sala lembrei-me que o estudante havia dito ter outras respostas para o problema. Embora já sem tempo, não resisti à curiosidade e perguntei-lhe quais eram essas respostas.
"Ah!, sim," - disse ele - "há muitas maneiras de se achar a altura de um edifício com a ajuda de um barômetro."
Perante a minha curiosidade e a já perplexidade de meu colega, o estudante desfilou as seguintes explicações.
"Por exemplo, num belo dia de sol pode-se medir a altura do barômetro e o comprimento de sua sombra projetada no solo. bem como a do edifício. Depois, usando uma simples regra de três, determina-se a altura do edifício."
"Um outro método básico de medida, aliás bastante simples e direto, é subir as escadas do edifício fazendo marcas na parede, espaçadas da altura do barômetro. Contando o número de marcas ter-se a altura do edifício em unidades barométricas."
"Um método mais complexo seria amarrar o barômetro na ponta de uma corda e balançá-lo como um pêndulo, o que permite a determinação da aceleração da gravidade (g). Repetindo a operação ao nível da rua e no topo do edifício, tem-se dois g's, e a altura do edifício pode, a princípio, ser calculada com base nessa diferença."
"Finalmente", concluiu, "se não for cobrada uma solução física para o problema, existem outras respostas. Por exemplo, pode-se ir até o edifício e bater à porta do síndico. Quando ele aparecer; diz-se:
'Caro Sr. síndico, trago aqui um ótimo barômetro; se o Sr. me disser a altura deste edifício, eu lhe darei o barômetro de presente.'"
A esta altura, perguntei ao estudante se ele não sabia qual era a resposta 'esperada' para o problema. Ele admitiu que sabia, mas estava tão farto com as tentativas dos professores de controlar o seu raciocínio e cobrar respostas prontas com base em informações mecanicamente arroladas, que ele resolveu contestar aquilo que considerava, principalmente, uma farsa.

Qual a diferença entre aguardente, cachaça e pinga?

Aguardente é o alcool produzido de vegetais amiláceos ou açucarados. São aguardentes o vodka, a bagaceira, o uisque, o sakê, etc. A cachaça e a pinga também são aguardentes. O nome vem da antiga Grécia significando água que arde no sentido de pegar fogo.

No que refere a cachaça a história é bem bonita. Por volta de 1540, os primeiros engenhos para produção de açúcar e rapadura foram instalados no Brasil. Para se fazer rapadura, especialidade do meu irmão Cláudio, fervia-se o caldo de cana, separando a espuma que se formava - o cagaço - para dar aos animais. Os escravos perceberam que após um ou dois dias parado, o cagaço fermentava, transformando-se em álcool. Não demorou muito para os senhores de engenho descobrirem esse álcool. Acostumados a produzir a bagaceira, uma aguardente feito da uva, os senhores de engenho resolveram destilar o cagaço para separar as impurezas. Surgia assim a cachaça. Já Câmara Cascudo afirma que o nome cachaça foi importado provavelmente da Espanha onde designava a bagaceira. Pefiro a versão envolvendo os escravos.

"Se cachaça fosse boa, não precisava de tira-gosto!"

A pinga tem também uma história bonita. Para se ter melado, os escravos colocavam o caldo da cana-de-açúcar em um tacho e levavam ao fogo. Não podiam parar de mexer até que uma consistência cremosa surgisse. Um dia, cansados e com serviços ainda por terminar, os escravos simplesmente pararam e o melado desandou. O que fazer? A saída que encontraram foi guardar o melado longe das vistas do feitor. No dia seguinte, encontraram o melado azedo. Não pensaram duas vezes. Misturaram o melado fermentado com o novo e levaram os dois ao fogo. O “azedo” do melado era álcool, que aos poucos foi evaporando e formando goteiras no teto do engenho, que pingavam constantemente. Era a cachaça, já formada, que pingava. Daí o nome pinga.

"Dizem que a pinga mata pouco a pouco lentamente, por isso não largo dela pra não morrer de repente."

Esquecendo a origem grega do nome aguardente, contam que as gotas de pinga caindo nas costas feridas dos escravos ardiam dando origem ao nome aguardente.

A diferença entre cachaça e pinga? A cachaça é fabricada da a partir da borra ou melaço da cana, ou seja, das sobras da fabricação do açúcar. A pinga é fabricada a partir do caldo de cana depois de fermentado e destilado.

Petroleum density

The amount of petroleum can be measured by weight or by volume. It is measured by weight when the petroleum is transported by tankers and the unit used is the metric ton. It is measured by volume when it is transported by pipeline or railway and the unit used is the barrel.

In the beginning of petroleum exploration in Pennsylvania it was transported in 46-50 gallons wine barrels. On receiving the barrel were paid to 42 gallons per barrel to compensate for losses by spillage and leakage in transportation and so is until today. To avoid financial loss the sellers also compensated placing 42 gallons per barrel. So,the volume of the petroleum barrel is now 42 gallons.

The density is a parameter which allows the conversion of volume to weight and vice-versa. The petroleum exploration and refining have peculiarities that even this very simple conversion may become a complicate issue. Anyway, there are two densities: absolute density and relative density.

The absolute density is the ratio between the mass and the volume of a material. The SI mass unit is the kilogram and the volume unit is the cubic meter. So, the SI absolute density unit is the kilogram per cubic meter (kg/m³). The reasons why the SI unit for mass is the kilogram instead of gram is a good meditation theme.

The water absolute density reaches a maximum at 3.97ºC. At this temperature its absolute density is 1000kg/m³ decreasing as temperature varies in increasing or decreasing. The petroleum absolute density is lower than water. The absolute density of degassed petroleum varies from 700 kg/m³ to near 1000 kg/m³. Petroleum with absolute density higher than water is rare, but some heavier petroleum fraction may be denser than water.

The relative density is the ratio between the absolute density of a given material end the absolute density of the reference material both measured at the same temperature and pressure. The universal reference material for liquids is the water and the reference material for gases is or the air or the hydrogen. The petroleum industries prefer to measure the relative density at 60ºF which corresponds to 16ºC. This density is represented by D_60/60. Finally, the relative density is dimensionless parameter and its numerical value independs of the unit system used.

The relative density of petroleum varies from 0.8 to 0.9. However, the relative density of the lightest petroleum may reach 0.7 and of the heaviest one 1.0.

In the refinery the petroleum and its fractions densities is given in APIº. The API density is calculated from D_60/60 using the relationship

To get the relative density 60/60 of the petroleum from API density the following expression may be used

The API density decreases as the relative density increases. The higher de API density value the lighter is the petroleum and vice-versa. The API density of water is 10º and the API density of the petroleum usually varies from 26º up to 45ª. However, the lightest petroleum may reach 70ºAPI and the heaviest one approach 10ºAPI but this is a Guinness Book issue. .

At beginning the petroleum densities were given in the Baumé scale as usual for liquids lighter than water. Much later it was discovered that the measurements were incorrect because the instrument used was calibrated in 141.5 instead of 140 as required. The error was so ingrained that the API decided to enact the error by creating the API density in 1921.

The API density allows a density based classification of petroleum.

Light: acima de 30ºAPI

Intermediate: entre 20ºAPI e 30ºAPI

Heavy: abaixo de 20ºAPI

The commonest is petroleum with density between 25ºAPI and 35ºAPI.

A descoberta do Teflon

Hoje, em 1941, Roy Plunkett recebeu a patente do politetrafluoretileno (PTFE), mais conhecido como Teflon.

Teflon é marca registrada de propriedade da empresa americana Dupont e que identifica este polímero, que é estruturalmente identico ao polietileno com os átomos de hidrogênio sendo substituidos pelo fluor. Hoje o nome Teflon não é exclusivo do PTFE, mas também de outros polímeros de propriedades bem próximas. Um deles é o polímero etileno-propileno fluorado (FEP) tambem com os hidrogênios substituidos pelo fluor.

A descoberta ocorreu acidentalmente, em 1938, quando Roy Plankett trabalhava para a Kinetics Chemicals, detentora das patentes do produto e da marca, que depois foi comprada pela Dupont. Num experimento ele precisou de tetrafluoretileno, um gas, e solicitou um botijão do mesmo. Ao tentar usar, verificou que o botijão estava sem gás embora o seu peso indicasse que estava cheio. Curioso, mandou cortar o botijão e deu com um sólido branco que depois foi identificado como material polimérico. O resto é história.

TD 005 - Calor

Sendo o calor energia em transito entre o sistema e sua vizinhança devido a uma diferença de temperatura, o melhor posto de observação é a fronteira do sistema. Por isso, a existência de uma superfície que sirva como referencial é essencial. Acima, foi dito que a causa do calor é uma diferença de temperatura entre o sistema e sua vizinhança. Logo deve existir gradiente de temperatura através da fronteira. A energia calorífica sempre se movimenta espontaneamente na direção contrária a este gradiente obedecendo à lei de Fourier












A constante de proporcionalidade, k, que aparece na equação de Fourier, é conhecida como condutividade térmica. Visto como deslocamento de energia, o calor possui propriedades vetoriais, tendo, portanto, intensidade, direção e sentido. Por isso, q está em negrito na (2.5.1). Dimensionalmente falando, q, é energia transferida por unidade de área e por unidade de tempo. O calor total trocado entre um sistema e sua vizinhança é o escalar dado por:

















O sinal negativo desapareceu porque o ganho de energia pelo sistema ocorre quando o calor se movimenta no sentido contrário a dA, que é um vetor normal ao elemento de área localizado na fronteira apontando para fora do sistema. Como a integração abrange toda a superfície da fronteira, q é o saldo de energia transferida através da fronteira por unidade de tempo. Obviamente, q>0 implica num saldo positivo em favor do sistema e q<0>

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