Lei de Kirchhoff

A lei de Kirchhoff foi formulada, em 1824, por Gustav Robert Kirchhoff, um físico alemão especializado em circuitos elétricos. A lei dos circuitos, também conhecida como a lei das malhas, tem a possibilidade de ser derivada para as equações de Maxwell.

As duas leis de Kirchhoff são as mesmas leis que se baseiam na carga encontrada nos circuitos elétricos, bem como no princípio da energia.

A lei de Kirchhoff está composta por duas leis de Kirchhoff:

• A lei dos nós ou das correntes = a soma das correntes encontradas num nó em concreto (ponto de união de dois ou mais condutores) é igual à soma conjunta das correntes que saem.

Conservação da carga: ∑I entradas = ∑I saídas

• A lei dos circuitos ou das tensões = A lei dos circuitos também pode ser denominada de lei das malhas ou lei das tensões. Esta lei estabelece que a soma algébrica das tensões num circuito fechado é igual a zero.

Conservação da energia: ∑ fem = ∑ (IR)

Ainda que oficialmente haja duas leis, devido à relação que se encontra na diferença que existe entre a corrente e a tensão.

Lei dos nós

i₂ + i₁ = i₃ + i₄

Lei dos circuitos

V₁ + V₂ + V₃ + … V_n = 0

Vantagens da lei de Kirchhoff

A lei de Kirchhoff permite-nos calcular a corrente e a tensão mais facilmente. Pelo outro lado, a simplificação e a análise dos circuitos fechados podem ser modificados.

Aplicações da lei de Kirchhoff

As duas leis de Kirchhoff destinam-se à engenharia elétrica com o objetivo de obter as correntes e as tensões encontradas num determinado lugar do circuito elétrico.

A equação de Kirchhoff possibilita-nos calcular o aumento da entalpia nas diferentes temperaturas. Dependendo da temperatura, podemos encontrar diferentes tipos de entalpia: entalpia de formação, entalpia de decomposição, entalpia de combustão e entalpia de neutralização. O cálculo da entalpia é uma equação que é importante para a termodinâmica.

A lei da radiação térmica de Kirchhoff afirma que a emissividade e a capacidade de absorção de uma superfície são iguais.

Para determinar la suma de n resistencias mediante la ley de Kirchhoff podemos encontrar resistencias en serie y en paralelo.

Na resistência em série, estão conectados um a seguir ao outro, tal como é possível ver na imagem. Se um deixar de funcionar, os restantes também deixarão de funcionar. Porém, na resistência em paralelo, têm a mesma entrada, mas diferentes saídas. Então, se um deixar de funcionar, os restantes não serão afetados e poderão continuar a funcionar.

Repulsão de pares eletrónicos de valência, RPEV

A repulsão de pares eletrónicos de valência (RPEV), também conhecida como VSEPR, é a geometria que forma as moléculas ou as redes covalentes.

Em 1916, o físico-químico Gilbert Newton Lewis propôs a ligação covalente entre os átomos. Esta ligação é produzida devido à distribuição dos pares de eletrões. Isto faz com que cada átomo consiga ter 8 eletrões de valência.

Um exemplo disto é o átomo de flúor, que contém sete eletrões de valência.

Numa estrutura é muito difícil distinguir a geometria, tanto a geometria molecular, como o grau que formam as ligações entre si. É por isto que a teoria de repulsão de pares eletrónicos de valência é empregada para determinar a geometria molecular. É a partir de 1970, com Gillespie, que esta teoria simplifica a distinção da geometria e dos ângulos.

O modelo de repulsão de pares de eletrões de valência

Como os eletrões se repelem entre si por estes terem carga negativa, o modelo RPEV explica que a geometria poderá minimizar a repulsão entre os diferentes pares de eletrões que se encontram à volta do átomo central.

A teoria de repulsão de pares de eletrões de valência é o modelo que em química é usado para conhecer a forma das moléculas partindo do grau de repulsão eletrostática dos pares de eletrões.

A seguir, é possível conhecer os diferentes tipos de geometria molecular:

• Bipirâmide trigonal

• Balancé

• T

• Linear

Tipos de repulsão

Podemos encontrar 3 tipos de repulsão entre os eletrões de uma molécula:

• Repulsão par não ligante - par não ligante
• Repulsão par não ligante - par ligante
• Repulsão par ligante - par ligante

A repulsão par não ligante é considerada livre; a repulsa não ligante, pelo contrário, deve conter uma ligação química.

Dependendo do número de eletrões que se encontram em valência, os eletrões podem estar dispostos de uma forma ou de outra.

Um exemplo da teoria de repulsão de pares eletrónicos de valência verifica-se no amoníaco (NH₃). O amoníaco contém 3 eletrões unidos e um par solitário. Os eletrões soltos afetam a geometria através de repulsões. A molécula de NH₃ forma parte do grupo AB₃E manifestando um E como como consequência do par de eletrões sem união.