Simulando mudanças de estado

Uma grande dificuldade dos alunos ao aprenderem sobre as mudanças de estado físico durante o estudo da Termologia reside na dificuldade de "visualizar" a matéria em nível atômico-molecular. E essa dificuldade não é só do aluno, também é do professor, pois representar átomos e moléculas em movimento e explicar de forma compreensível a maneira como esses movimentos se alteram com a alteração das variáveis de estado não é tarefa simples.

Felizmente podemos hoje em dia contar com a ajuda dos computadores e de pessoas que se dedicam a criar applets em java que simulam essas situações (e muitas outras). Já falei desse assunto outras vezes e, provavelmente, voltarei ao tema muitas vezes ainda. Porém, agora o que me interessa é tratar de um simulador específico para mostrar como as variáveis pressão, volume, temperatura e número de mols interferem nas mudanças de estado físico.

O applet usado é fornecido pelo "PhET - Interactive Simulations", um programa de apoio ao ensino de Física da Universidade do Colorado. Nesse simulador é possível estudar o comportamento de uma substância em diferentes estados físicos e o impacto causado sobre as demais variáveis de estado quando uma delas sofre alguma modificação. Particularmente interessante é usar a água como substância na simulação.

Para usar a simulação é necessário que seu computador tenha o Java instalado. Se não conseguir abrir a simulação, baixe gratuitamente o JVM (Java Virtual Machine) e instale no seu computador.

Para iniciar a simulação clique na imagem abaixo.

Algumas sugestões de uso do applet:

1. Usando um dos gases sugeridos pelo applet, mostre o comporamento caótico do movimento de suas moléculas e note que individualmente as leis de conservação da mecânica são aplicáveis a cada colisão, embora globalmente só se possa tratar o problema à partir de uma análise estatística. Isso serve também como uma "introdução" ao tema "Teoria Cinética do Gases" e já é uma representação satisfatória do modelo de "Gás Perfeito";
   
2. Usando a água como substância, aproveite para observar as formas de ligação de suas moléculas nos vários estados térmicos e note que é comum termos a coexistência de mais de um estado físico em uma dado estado térmico;
3. Experimente aumentar a pressão reduzindo drasticamente o volume (surpresa!);
4. Injete mais moléculas (use a bomba) em diferentes estados de temperatura e pressão e observe o que acontece;
5. Acompanhe no diagrama de fases o estado global da substância em estudo e procure associar com o comportamento das partículas dentro do recipiente.

Se quiser dar mais sugestões de uso, envie seu comentário para esse artigo com as sugestões.