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Física · Glossário

O que é Escalas microscópica e macroscópica?

Definição 20.1 Física universitária — 1.º ano · Capítulo 20 — Teoria cinética e o gás perfeito

Na escala microscópica a matéria é feita de moléculas: 1 mol1\,\mathrm{mol} contém NA=6.02×1023 N_A = 6.02 \times 10^{23}\, delas, cada uma com cerca de 0.3 nm0.3\,\mathrm{nm} de diâmetro; num gás em condições comuns elas ficam a 3 nm3\,\mathrm{nm} umas das outras, movem-se a centenas de metros por segundo e colidem a cada 70 nm70\,\mathrm{nm}, mais ou menos. Na escala macroscópica um sistema é descrito por algumas poucas variáveis de estado — pressão PP, volume VV, temperatura TT, quantidade de matéria nn — que são médias sobre números enormes de moléculas. Uma variável é extensiva se dobra quando o sistema é dobrado (VV, nn, massa, energia), e intensiva se não dobra (PP, TT, densidade).

Exemplos

Exemplo 20.8 (Números para o ar)

Nitrogênio a 300 K300\,\mathrm{K}: u=3×8.314×300/0.028=517 m/su = \sqrt{3 \times 8.314 \times 300/0.028} = 517\,\mathrm{m}/\mathrm{s}; hidrogênio, 1930 m/s1930\,\mathrm{m}/\mathrm{s}; quanto mais pesado, mais lento, como 1/M1/\sqrt M. A 1 bar1\,\mathrm{bar} e 300 K300\,\mathrm{K}, n∗=P/kBT=2.4×1025 m−3n^* = P/k_BT = 2.4 \times 10^{25}\,\mathrm{m}^{-3}: 24 L24\,\mathrm{L} por mol, 2.7×1022 2.7 \times 10^{22}\, moléculas num litro. Uma sala de aula de 200 m3200\,\mathrm{m}^{3}: 8300 mol8300\,\mathrm{mol}, 240 kg240\,\mathrm{kg} de ar.

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