Interdisciplinaridade: Física e Química, uma relação a ser trabalhada em sala de aula

Dizemos que uma reação química ocorre quando certas substâncias se transformam em outras, de maneira que as ligações moleculares são desfeitas para formar ligações diferentes.

Esse conceito pode ser amplamente explorado em física no estudo das transformações gasosas. Em química, essas reações são estudadas em físico-química, que é a parte da ciência que estuda as transformações da matéria.
Para que sejam estudadas as propriedades das transformações, é necessário conhecermos as propriedades físicas da matéria, tais como temperatura, pressão, concentração, volume, dentre outras.

A físico-química está diretamente relacionada com a termodinâmica, que está diretamente ligada à termodinâmica, onde investiga as trocas de calor das substâncias, tornando possível prever o momento em que ocorrerá o equilíbrio térmico.
A termodinâmica por sua fez é a parte da física que estuda as relações entre as trocas de calor e o trabalho realizado numa transformação de um sistema, quando este interage com o meio externo (ambiente).
É importante que professores de física e química do ensino médio trabalhem em conjunto para proporcionar um melhor entendimento das disciplinas, uma vez que estas estão inter-relacionadas.
Existem, portanto, inúmeras questões que podem ser tratadas tanto na física quanto na química, como é o caso de uma questão de física do vestibular da Universidade Federal de Goiás, que relaciona uma reação química com o trabalho realizado por certa quantidade de gás hidrogênio (H2).

(UFG-2009/2 – Segunda Fase) A dissolução do alumínio metálico em ácido clorídrico produz hidrogênio gasoso, conforme a reação química abaixo.

Al(s) + 3 HCl (aq) → AlCl3 + 3/2 H2 (g)

Um aparato foi construído para que o gás produzido nessa reação química seja utilizado para mover um pistão em um cilindro contra uma pressão externa constante, conforme esboçado na figura ao lado.

a) Calcule o número de mols de H2 que serão produzidos pela dissolução completa de 270 kg de alumínio no ácido a 300 k.
b) Calcule o trabalho mecânico (em Joules) realizado pelo gás a 300 K. Considere o Hidrogênio um gás ideal.
Dados: Constante universal dos gases R ≈ 8,3 J/Kmol
Massa molar do Al é 27g/mol

Como podemos observar nessa questão, as provas de vestibulares estão cada vez mais interdisciplinares, o que exige cada vez mais conhecimento por parte do professor e do aluno.

Por Kleber Cavalcante
Graduado em Física