Bicos de Bunsen

O bico de Bunsen é um instrumento banal a nível de laboratório cujo principal uso é no aquecimento. O que poucos sabem é que nem todo bico de Bunsen é de Bunsen. Ele é apenas uma das opções. Existem outros. Os mais comuns são os bicos de Tirril e de Fletcher. Os bicos de Fisher e de Meker podem ser acrescentados.

Bico de Bunsen

O bico de Bunsen  é constituído por um tubo cilíndrico vertical e o controle do ar é realizado por uma luva móvel logo acima do suporte.

Bico de Tirril

Bem parecido com o bico de Bunsen neste bico a vazão de gás é ajustada por uma válvula de agulha. 

Bico de Meker-Fisher

Existem dois bicos de Fisher, este que aparece na imagem acima é conhecido como bico de Meker-Fisher e outro onde a injeção de ar é forçada chamado “blast Fisher burner”. A principal característica destes bicos é a presença de uma tela com cerca de 100 orifícios que permite uma melhor distribuição da chama e uma maior temperatura.

E o de Fletcher? Bem … er … nunca vi um. Ele é conhecido como bico radial de Fletcher.

CN 001 - Números aproximados - Erro instrumental e operacional

CN 001 - Números aproximados - Erro instrumental

Nos cálculos numéricos lidamos sempre com valores aproximados. Primariamente isto acontece devido a limitação na precisão do instrumento usado na obtenção destes valores. Existem dois tipos de instrumentos: os analógicos e os digitais.

Erro instrumental

Nos instrumentos analógicos o valor é lido numa escala. A escala é limitada pela acuidade visual do usuário. A visão humana consegue ver dois traços como estando separados se a distância que os separa for superior a 0,1 mm. Abaixo disso os dois traços são visto como sendo apenas um. Claro que a acuidade visual varia de pessoa de pessoa para pessoa. A distância confortável para leitura é a partir de 1 mm. Considerando uma régua milimétrica, que é um instrumento analógico usado na medição de comprimentos, para medir o diâmetro de um tubo o valor anotado pode ser, por exemplo 22,8 cm. Uma pessoa mais cuidadosa espremeria a vista para chutar o décimo de milímetro e arriscaria 22,84 cm. Usando a régua milimétrica não dá para ir além disso. Por outro lado poucos realmente se esforçam para capturar mais um digito do instrumento usado. Obviamente, uma pessoa que lê 22,8 cm comete um erro de 0,05 cm pois considerará qualquer valor acima de 22,75 cm e abaixo de 22,85 cm como sendo 22,8 cm. Algumas pessoas fazem leitura de a intervalos de 0,05 mm. Isso realmente é possível sem muito esforço. Neste caso o erro cometido será 0,025 cm.

Nos instrumentos digitais a limitação não se deve a acuidade visual do usuário, mas limitação do mostrador do instrumento. Por exemplo, considerando um termômetro digital clinico cujo termômetro mostra três dígitos e cuja leitura é 36,8°C não dá para levar a leitura ao centésimo de grau porque o mostrador não comporta o quarto dígito. Se o instrumento não arredonda o valor pode ser qualquer um entre 36,80°C até 36,89°C, se o instrumento arredonda, o erro vai ser de 0,05°C.

Não há como evitar a imprecisão instrumental a não ser usando um instrumento mais preciso. Usar uma balança de açougueiro é bem diferente em precisão que usar uma balança analítica. Não dá para comparar uma régua de madeira recebida como brinde com uma régua de acrílico comprada numa loja de material para engenharia.

No caso dos computadores existe uma limitação parecida com os instrumentos digitais quanto ao número de dígitos que podem ser armazenados. Mesmo que o computador admita um grande número de dígitos, a precisão dos dados alimentados estão limitados pelo instrumento usado na medição. O computador não conserta valores grosseiros e estes erros se propagam ao longo do cálculo.

Resumindo, quando fazemos cálculos usamos valores que decorrem de medição com instrumentos. Estes valores nunca são exatos. Como raramente é possível saber quem mediu e qual o a precisão do instrumento usado o erro deve ser considerado sempre como descrito acima. Assim, o valor 21,678 tem um erro de ±0,0005 e o último dígito, no caso o oito, é chutado.

Erro operacional

Conforme foi dito acima, toda a medição implica num erro instrumental que corresponde a meia unidade na última casa.  Isso vale para todos os instrumentos seja ele analógico ou digital. Se esta fosse a única fonte de erro o manuseio dos números aproximados seria uma mera questão de precisão instrumental, mas existem os erros operacionais. Estes erros estão ligados a pessoa que faz a medição e decorre da má prática de laboratório. Por exemplo, uma pessoa que nunca “zera” uma balança analítica sempre que vai realizar uma pesagem, confiando que ela esteja zerada introduz  um err0 imprevisível na leitura. Uma pessoa que desce a solução na bureta rapidamente durante uma titulação até quase o ponto de viragem e dai até o ponto de viragem cuidadosamente, pode ser surpreendida pela chegada da solução que ficou retida na parede na bureta formando um filme quase invisivel. Isso pode introduzir um erro de um ou dois mL  na leitura. Isso apenas reflete o fato de que algumas pessoas melhores do que outras para realizar medições.

Equações do movimento dos fluidos newtonianos

Novamente o ponto de partida é a equação do movimento de Cauchy

Inserindo a lei da viscosidade de Newton

onde D é a diádica taxa de deformação. Ela é, simplesmente, a parte simétrica da diádica gradiente de velocidade

é a pressão, µ é a viscosidade dinâmica, é uma viscosidade conhecida como "bulk viscosity" associada a resistência a expansão e contração de fluidos gasosos. Inserindo na equação de Cauchy obtém-se

Esta equação é conhecida como equação do movimento de Navier-Stokes-Duhem. Esta equação rege o escoamento dos fluidos compressíveis, isto é, dos gases.

Se o fluído for incompressível

e a equação do movimento acima se reduz a

que é a tão falada equação do movimento de Navier-Stokes. Ela é objeto de um prêmio de US $ 1.000.000,00 para quem achar a sua solução geral.

Aproveitando o embalo aqui vai, como um brinde, a equação dos movimento dos fluidos perfeitos. A viscosidade deles é zero. Não são, portanto, fluidos newtonianos. Neste caso, a equação de movimento fica

e recebe o nome de equação do movimento de Euler.

REF 010 - Óleo combustível

Foi visto dois combustíveis: a gasolina que aciona motores onde a explosão decorre de uma faísca elétrica e o diesel usado nos motores onde a explosão decorre da compressão. Eles são conhecidos como combustíveis brancos. A gasolina é formulada de frações leves para não detonar antes do tempo e o diesel , a partir de frações pesadas.

Agora vem o terceiro tipo de combustível obtido do petróleo:os óleos combustíveis. Estes são queimados para produzir calor. Eles são bem parecidos com o diesel, sem o rigor de formulação deste, e são obtidos igualmente dos destilados atmosféricos.  Basicamente, eles são levados ao queimador por uma bomba de engrenagem numa pressão entre 10 e 15 atm para um bico ejetor que nebuliza o óleo. A queima é provocada por uma faísca elétrica e ar é injetado por um soprador. Esta é uma explicação bem simples, mas suficiente para esclarecimento. Os óleos combustíveis respondem por cerca de 25% do barril de petróleo sendo o maior corte depois da gasolina.

Os óleos combustíveis pela origem podem ser leves se provém dos destilados da coluna atmosférica, intermediário se provém do gasóleo atmosférico e pesados e provém do cru reduzido. Uma classificação mais rigorosa pode ser vista nas normas. As qualidades dos diversos combustíveis devem respeitar a norma pertinente senão será classificado como fora da norma.

REF 009 - Número de cetano

O motor a óleo Diesel é bem parecido com o motor a gasolina. No motor a gasolina a mistura combustível-ar é detonada por uma faísca elétrica, no motor a Diesel a mistura combustível-ar detona por compressão sem necessidade de uma faísca. O ar é aspirado e comprimido ficando quente. No momento em que a compressão é máxima o combustível é injetado. Em contato com o ar superaquecido pela compressão a mistura combustível ar detona empurrando o pistão. A precisão na injeção do combustível é importante. A octanagem do combustível usado nos motores a gasolina deve ser alta, acima de oitenta. A octanagem do combustível usado no motor a diesel deve ser baixa, entre 15 e 25.

O número de cetano é determinado usando uma mistura cetano e alfa-metil naftaleno. A percentagem de cetano na mistura é o número de cetano. Então cetano puro tem um número de cetano 100 e o alfa-metil naftaleno puro tem número de cetano zero. Cetano é o apelido do hexadecano. O óleo diesel deve ter um número de cetano entre 40 e 45. O óleo diesel Premium tem um número de cetano entre 45 e 50.

Observando a coluna atmosférica percebe-se que as frações leves são usadas na formulação das gasolinas e as frações pesadas na formulação do óleo diesel.

Jacobus Henricus van't Hoff

O químico holandês van’t Hoff deve ser um ascendente de Itamar Franco. Ele nasceu em Roterdã em 30 de agosto de 1852. Desde jovem se interessou pela ciência. Em 1869, contrariando o seu pai que, era médico, foi estudar no Instituto politécnico de Delft recebendo o seu diploma em tecnologia em 1871.   Como aconteceu com o meu amigo Sebastião, foi trabalhar nas férias numa usina de açúcar onde percebeu que tecnologia não era a sua seara preferindo a carreira acadêmica.  Foi estudar matemática na Universidade de Leiden indo, em seguida, para  Bonn onde trabalhou cerca de um ano com Kekulé. Na Universidade de Paris estudou com Würtz com quem trabalhou até 1874 retornando a Holanda. Neste mesmo ano doutorou-se  pela Universidade de Utrecht. Em 1876 tornou-se professor no Colégio de Veterinária em Utrecht. No ano seguinte se transferiu-se para a  Universidade de Amsterdam onde se tornou professor de Química, Mineralogia e Geologia. Em 1878, casou-se com Johana Francina Mees com quem teve dois filhos e duas filhas. Dezoito anos mais tarde se transferiu para Berlim onde foi aceito como professor honorário e membro da Real Academia Prussiana de Ciência.   Recebeu o prêmio Nobel em 1901 pelo enunciado das leis da dinâmica química e pelo conceito de pressão osmótica.. Morreu em Stiglitz perto de Berlim aos 58 anos em 1 de março de 1911.

Augustin Louis Cauchy

 

O engenheiro civil Agustin Louis Cauchy nasceu em 21 de agosto de 1789 em Paris. Sua infância foi no auge da revolução francesa. O  primeiro a reconhecer o seu talento foi Laplace que morava na vizinhança e visitava o seu pai frequentemente. Em 1800, seu pai foi eleito Secretário do Senado, com escritório no Palácio Luxemburgo. Cauchy usava um canto do escritório para estudar. Lagrange aparecia freqüentemente para tratar de negócios e logo se interessou pelo rapaz se surpreendendo com o seu talento.

Em 1805 Cauchy se formou-se em engenharia na Escola de Pontes e Estradas. Ele era um estudante excepcional e, por seu trabalho prático, foi designado para trabalhar no projeto do canal Ourcq sob a supervisão de Pierre Girard. Em 1810, Cauchy arrumou seu primeiro emprego em Cherbourg, onde Napoleão pretendia construir uma base naval para abrigar a frota de invasão da Inglaterra. O excesso de trabalho levou Cauchy a buscar  a procurar tratamento médico.

De volta a Paris, Cauchy investigou as funções simétricas e submeteu um artigo sobre este tópico em novembro de 1812, que foi publicado no Jornal da Escola Politécnica em 1815. Contudo, ele deveria voltar a Cherbourg em fevereiro de 1813, quando tivesse recobrado sua saúde, mas isto não se encaixava com suas ambições matemáticas. Seu pedido a  Prony para ser um professor associado na Escola de Pontes e Estradas foi recusado, mas foi-lhe permitido continuar como engenheiro no projeto do Canal Ourcq, ao invés de voltar a Cherbourg.

Cauchy se inscreveu-se para um posto no Bureau das Longitudes. Este bureau se dedicava ao problema determinação da longitude. Legendre ficou com a vaga. Também falhou ao se inscrever para a seção de geometria, indo a vaga para Poinsot. Outros postos ficaram vagos, mas um em 1814 foi a Ampère e uma vaga em Mecânica no Institute, que era de Napoleão Bonaparte, foi para Molard. Na última eleição Cauchy não recebeu um único voto! Contudo sua produção matemática continuava grande. Em 1815 Cauchy perdeu para Binet uma cadeira em Mecânica na Escola Politécnica, mas foi nomeado professor assistente de Análise.

Em 1843 Lacroix morreu e Cauchy tornou-se candidato para sua cadeira no Colégio da França. Liouville e Libri eram também candidatos. Cauchy teria facilmente sido indicado, mas suas atividades políticas e religiosas, foram fatores cruciais. Por suas convicções Cauchy se recusava a prestar o juramento de fidelidade. Libri foi escolhido, claramente o mais fraco dos três, matematicamente falando, e Liouville escreveu, no dia seguinte. que ele estava profundamente humilhado como homem e como matemático pelo que acontecera ontem no Collège de France.

Cauchy foi quem introduziu o rigor na matemática tornando-a abstrata.Ele não se importava com a aplicação do que criava. A sua produção era tão exuberante que ele criou revistas proprias que eram vendidas para leitores ávidos. O total de suas obras alcança 789 artigos preenchendo vinte e quatro grossos volumes. Morreu inesperadamente em Paris em 23 de maio de 1857,  aos sessenta e oito anos, de complicações decorrentes de uma  bronquite. Suas útimas palavras foram dirigidas ao Arcebispo de Paris: – O homem morre, mas suas obras permanencem.