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quarta-feira, 26 de abril de 2017

BIOLOGIA — ENERGIA CINÉTICA

    Energia cinética é a energia sob a forma de movimento.
    Qualquer objecto em movimento possui energia cinética.
    A quantidade de energia cinética é uma função da massa e da velocidade do objecto.
    O mesmo princípio aplica-se aos objectos microscópicos e submicroscópicos.
    As moléculas encontram-se num estado de movimento constante, e mesmo os próprios átomos dentro da molécula estão em movimento em relação às próprias moléculas, dentro dos limites de cada uma.
    Este estado de movimento existe em todas as formas de matéria, desde o sólido mais denso até ao gás mais rarefeito. 
    A quantidade de movimento determina o estado no qual existe a matéria.
    Quando as moléculas estão muito comprimidas, com pequeno espaço para movimento antes da colisão com outras moléculas, elas formam o estado sólido.
    Nos líquidos, as moléculas estão também relativamente juntas umas às outras, mas não nas relações fixas de umas com as outras que possuem no estado sólido.
    As moléculas dos gases estão ainda mais afastadas e são capazes de se moverem a distâncias relativamente grandes, antes da colisão com outras moléculas.
    Este movimento irregular de partículas microscópicas foi descrito pelo botânico inglês Sir Robert Brown, em 1827, e designa-se por movimento browniano.
Sir Robert Brown (1773-09-21 — 1858-06-10)
    Outro testemunho do movimento cinético das moléculas é dado pelo fenómeno chamado difusão, que é a tendência espontânea de moléculas para se distribuirem uniformemente no espaço.
    Nos seres vivos, muito movimento molecular deve-se à difusão.
    Gases dissolvidos, como o oxigénio e o anidrido carbónico, passam fàcilmente para dentro e para fora das células por difusão; por difusão se movem os nutrientes do sangue da mãe para o sangue da criança em desenvolvimento no seu ventre.
    Pode aumentar-se a energia cinética de moléculas adicionando calor.
    Se utilizarmos uma fonte de energia radiante, parte desta energia será absorvida por moléculas no sistema, fazendo com que se movam mais ràpidamente.
    Deste modo, os sólidos podem ser convertidos em líquidos e os líquidos em gases, aumentando a sua energia cinética.
    A conversão de sólidos em líquidos chama-se fusão, e os líquidos evaporam-se quando passam a gases.
    Os processos inversos destes são a congelação e a condensação, que se fazem acompanhar por uma libertação calorífera.
    Um exemplo desta última é o vapor que nos queima quando se condensa na nossa pele.
    A quantidade de energia requerida para levar a cabo uma mudança de estado depende da substância.
    Por exemplo: se um bloco de gelo e um bloco de ferro estão colocados juntos à mesma temperatura, será necessária a adição de uma maior quantidade de energia para a fusão do ferro do que a necessária para fundir o gelo.
    A temperatura é um índice indirecto da energia cinética de uma substância e mede-se por um instrumento chamado termómetro.
Termómetro de laboratório, de coluna de mercúrio
Termómetro clínico, de coluna de mercúrio

Termómetro clínico digital
    Num termómetro, um líquido (geralmente mercúrio — Hg), encerrado num tubo, é exposto a uma substância, e a energia cinética, medida sob a forma de calor, é transferida da substância para o líquido.
    Isto tem como resultado a expansão ou a contracção do volume do líquido, com uma correspondente subida ou descida do nível do líquido no tubo.
    A altura do líquido na coluna é então expressa em graus de temperatura.
    As escalas de temperatura mais vulgares são as de Fahrenheit e de Ceisius (centígrada).
Escala Celsius ou centígrada (à esquerda) e escala Fahrenheit (à direita)
Termómetro de ambiente, com as duas escalas
    A energia cinética, medida sob a forma de temperatura, é um factor importante na vida dos organismos.
    Dentro de certos limites, as reacções químicas são aceleradas pela adição de calor, porque as moléculas colidem com maior frequência.
    Este princípio aplica-se igualmente às reacções da vida, como consequência de os organismos serem sensíveis à temperatura.
    Cada organismo funciona melhor a uma temperatura específica.
    Alguns peixes passam toda a sua vida a temperaturas próximas da congelação, enquanto que algumas algas simples e fungos requerem temperaturas da água próximas da ebulição.
    A maioria dos organismos, porém, vive numa estreita amplitude, bem abaixo da temperatura de ebulição e bem acima da de congelação.
    Como a temperatura do ambiente excede muitas vezes a amplitude preferida de um organismo, surgiram por evolução muitas adaptações que permitem aos organismos resistir a temperaturas extremas.
    A transpiração nos seres humanos, a respiração curta e ofegante nos cães e a evaporação da água nas folhas são exemplos de mecanismos de arrefecimento dependentes do facto de a evaporação da água remover calor dos organismos.
Transpiração no ser humano
Respiração curta e ofegante no cão
Evaporação da água pelas folhas
    O calor que é produzido naturalmente através de certas reacções químicas pode ser conservado por alguns animais como protecção contra o frio.
    Os arrepios são um exemplo de um mecanismo de comportamento adaptado especìficamente para a produção de calor.
Mecanismo do arrepio
    Muitos animais aquecem-se simplesmente ao Sol, absorvendo a energia radiante utilizável na sua luz.
Gato aquecendo-se ao Sol
    As adaptações estruturais incluem a presença de camadas de gordura, pêlos no corpo e penas.
    Estas duas últimas auxiliam também a isolar contra temperaturas elevadas.
    As plantas podem tornar-se inactivas durante os períodos frios, restringindo a sua actividade metabólica àquelas épocas do ano nas quais a temperatura é suficientemente quente.
    

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