Potencial de Eletrodo (Nernst)
Calcula o potencial de eletrodo pela equação de Nernst a 25 °C, E = E° − (0,0592 ÷ n) × log₁₀(Q), a partir do potencial padrão E° (V), do número de elétrons trocados n e do quociente reacional Q (razão entre as atividades dos produtos e dos reagentes). O resultado, em volts, é o potencial real do eletrodo em condições diferentes das padrão — fundamental para prever a espontaneidade de reações redox, a tendência à corrosão de um metal num dado meio e o funcionamento de pilhas, baterias e sensores eletroquímicos. Informe o potencial padrão, o número de elétrons e o quociente reacional.
Resultado
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Potencial de eletrodo (equação de Nernst)
O potencial padrão E° de um eletrodo vale em condições muito específicas (atividades unitárias, 25 °C, 1 atm). No mundo real as concentrações são outras, e o potencial muda — quem descreve essa dependência é a equação de Nernst. Na forma prática a 25 °C: E = E° − (0,0592 ÷ n) × log₁₀(Q), onde n é o número de elétrons trocados e Q é o quociente reacional (a razão entre as atividades/concentrações dos produtos e dos reagentes, cada uma elevada ao seu coeficiente). O termo 0,0592 V vem de 2,303·RT/F a 298 K. A leitura física é direta: aumentar a concentração de reagentes (Q menor) torna o potencial mais positivo (reação mais favorável); acumular produtos (Q maior) o torna mais negativo, até o equilíbrio (E = 0 na célula). A equação de Nernst é onipresente: prevê a tensão real de pilhas e baterias conforme se descarregam, é a base de funcionamento dos eletrodos seletivos e do pHmetro (cuja leitura é uma medida de potencial), e em corrosão permite construir os diagramas de Pourbaix e avaliar a tendência de um metal a corroer num meio de dada concentração e pH. Informe o potencial padrão, o número de elétrons e o quociente reacional.
Ferramentas Relacionadas
Peso Equivalente Eletroquímico
Calcula o peso (massa) equivalente eletroquímico, EW = M ÷ n, dividindo a massa molar do elemento M (g/mol) pelo número de elétrons trocados na reação n (valência). O resultado, em g/eq, é a massa de substância associada à transferência de um mol de elétrons e aparece em praticamente todos os cálculos eletroquímicos: lei de Faraday, taxa de corrosão eletroquímica, eletrodeposição e dimensionamento de ânodos. Para o ferro divalente (Fe²⁺), por exemplo, EW = 55,85 ÷ 2 ≈ 27,9 g/eq. Informe a massa molar e o número de elétrons trocados.
Sobretensão de Tafel
Calcula a sobretensão de ativação pela equação de Tafel, η = a + b × log₁₀(i), a partir da constante de Tafel a (V), da inclinação de Tafel b (V/década) e da densidade de corrente i. O resultado, em volts, é o sobrepotencial — o quanto o potencial de um eletrodo se afasta do equilíbrio — necessário para sustentar uma dada densidade de corrente numa reação eletroquímica controlada por ativação. A relação de Tafel é central em cinética de eletrodos, corrosão (extrapolação para obter a corrente de corrosão) e eletrólise. Informe a constante de Tafel, a inclinação e a densidade de corrente.
Eficiência de Inibidor de Corrosão
Calcula a eficiência de um inibidor de corrosão, η = (TC₀ − TC_inib) ÷ TC₀ × 100%, comparando a taxa de corrosão sem inibidor (TC₀) com a taxa na presença do inibidor (TC_inib). O resultado, em %, mede quanto o inibidor reduziu a velocidade de corrosão — indicador padrão para avaliar e comparar inibidores em ensaios de laboratório (perda de massa, polarização ou impedância). Inibidores eficientes formam filmes protetores na superfície e alcançam eficiências acima de 90%. É amplamente usado em tratamento de água de caldeiras, sistemas de resfriamento e acidificação de poços. Informe as taxas de corrosão sem e com inibidor.
Ponto de Orvalho Ácido dos Gases de Combustão
Calcula a temperatura em que o ácido sulfúrico passa a condensar sobre as superfícies frias de uma caldeira, pela correlação de Verhoff e Banchero: o inverso da temperatura absoluta de orvalho é uma combinação dos logaritmos das pressões parciais de vapor de água e de trióxido de enxofre nos gases, somada ao produto entre esses dois logaritmos. O resultado é o piso térmico do projeto — manter chaminé, economizador e pré-aquecedor de ar acima dele é o que evita a corrosão ácida que come o aço em poucas semanas, e é por isso que caldeiras a óleo pesado jogam pela chaminé calor que poderiam recuperar. Quem manda é o SO₃, não a umidade, e o motivo é a faixa de variação: o vapor de água praticamente não sai de 5% a 15% num gás de combustão, o que responde por 11 °C de ponta a ponta, enquanto o SO₃ varia por ordens de grandeza conforme o enxofre do combustível — só de 1 para 10 ppm o ponto de orvalho sobe quase 22 °C. Foi adotada a correlação de Verhoff e Banchero com pressões parciais em milímetros de mercúrio à pressão atmosférica, a mais usada em projeto de caldeira, na forma original com o termo de interação entre os dois logaritmos; a correlação de Okkes, posterior, devolve de 1 a 8 °C a menos para a mesma composição, então trate o valor como referência e não como limite exato. Informe o teor de vapor de água e o teor de SO₃ dos gases.
Volume de Pilha Cônica de Grãos
Calcula o volume de uma pilha cônica de material granular formada por despejo livre, V = (π/3)·r³·tan(θ), a partir do raio da base da pilha r (m) e do ângulo de repouso θ (graus) do material. Quando um material granular é despejado livremente sobre uma superfície, ele forma naturalmente um CONE cuja inclinação das laterais é o ângulo de repouso — uma propriedade característica de cada material (areia seca ~30-35°, grãos ~25-30°, brita ~37-40°), que reflete o atrito interno entre as partículas. Como a altura do cone é h = r·tan(θ), o volume do cone (1/3·π·r²·h) torna-se (π/3)·r³·tan(θ), função apenas do raio e do ângulo de repouso. Este cálculo é muito usado na prática para estimar, por levantamento topográfico ou medição do raio da base, o volume (e, com a densidade, a massa) de pilhas de estocagem a céu aberto — montes de grãos, areia, brita, carvão, minério, fertilizante em pátios e armazéns. É a base do inventário de materiais a granel estocados em pilhas, uma alternativa rápida à pesagem. Também orienta o dimensionamento da área e da altura de pátios de estocagem e o projeto de armazéns graneleiros. Para pilhas alongadas (prismáticas com extremidades cônicas), soma-se a parte central. Informe o raio da base e o ângulo de repouso.
SPT Corrigido por Sobrecarga (N1)60 — Liao e Whitman
Corrige o número de golpes do SPT já normalizado para 60% de energia pelo efeito da tensão vertical efetiva, produzindo o (N1)60 que as correlações de liquefação e de compacidade relativa exigem. O fator de sobrecarga adotado é o de Liao e Whitman (1986), CN = raiz de (100 ÷ tensão vertical efetiva) com a tensão em quilopascal, limitado a 1,7; o resultado é (N1)60 = N60 × CN. A correção existe porque o mesmo solo, com a mesma compacidade, resiste mais à penetração quando está mais profundo: sem ela, uma areia fofa a 20 metros pareceria mais densa que a mesma areia fofa a 3 metros, e o potencial de liquefação seria subestimado. Foram adotadas a pressão de referência de 100 kPa (uma atmosfera) e o teto de 1,7 recomendado pelo relatório NCEER de 1997, porque sem teto a correção explode em profundidades rasas; parte da literatura usa 95,76 kPa, que é 1 tsf, e teto de 2,0, o que muda o resultado em poucos por cento. Informe o N60 medido e a tensão vertical efetiva na profundidade do ensaio.
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