Laboratório de ciências: RLC, FFT, química e psicrometria

O Laboratório de ciências reúne dez painéis sob uma barra de abas: impedância RLC, uma carta de Smith, FFT de sinal, propagação de erros, balanceamento de equações, massa molar, um manual de engenharia, psicrometria, química de soluções e análise dimensional. Cada painel tem sua própria URL (/science/scilab/rlc, /science/scilab/fft, /science/scilab/psychro), então uma bancada pode ser vinculada ou favoritada; tudo é calculado no navegador.

更新 2026-10-015 个来源约 5 分钟读完

Como trabalhar com um painel

Escolha um painelna barra de abas ou abra a URL diretamente. Eletrônica, química e termodinâmica ficam lado a lado, então leia o nome do painel antes de confiar em um número.
Insira valores na unidade impressa ao lado de cada campo.RLC aceita R em Ω, L em mH, C em µF e f em Hz; a psicrometria aceita kPa e °C; a aba de gases aceita L. Um componente definido como 0 é removido da rede em vez de tratado como uma peça de valor zero.
Leia os cartões e reutilize o resultado.Cartões de ressonância (f₀, Q, largura de banda) aparecem somente quando L e C são positivos; a FFT imprime Δf e seu comprimento acima do gráfico, depois até seis picos. Os painéis podem enviar valores adiante — a FFT oferece o sinal, o espectro ou a tabela de picos, e a massa molar exporta CSV ou Markdown.

Exemplos resolvidos

Cada leitura abaixo vem dos painéis ao vivo; as mesmas entradas as reproduzem.

Painel · entrada	Leitura
Impedância RLC · série: R 10 Ω, L 1 mH, C 1 µF, f 5033 Hz	Z 10 + j0.000990091 Ω; f₀ 5.0329 kHz; Q 3.1623; largura de banda 1.5915 kHz
Impedância RLC · paralelo: mesmos componentes	Q 0.31623; largura de banda 15.915 kHz; ∠Z -0.00056728°
Carta de Smith: carga 100 + j50 Ω, Z₀ 50 Ω	Γ 0.44721 ∠ 26.565°; VSWR 2.618; perda de retorno 6.9897 dB; perda por descasamento 0.9691 dB
FFT de sinal: tons `50:1, 300:0.5`, N 1024, fs 2048 Hz	Δf 2 Hz; picos 50 Hz · 1 e 300 Hz · 0.5
Propagação de erros: f = 4π²L/T², L 1.000 ± 0.001, T 2.006 ± 0.002	9.81065 ± 0.0219; relativo 0.2231%; T contribui com 79.9%, L 20.1%
Balanceamento de equações: `KMnO4 + HCl -> KCl + MnCl2 + H2O + Cl2`	2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2
Massa molar: CuSO4·5H2O	249.677 g/mol (O 57.67%, Cu 25.45%, S 12.84%, H 4.037%)
Psicrometria: 30 °C, 50% UR, 101.325 kPa	ponto de orvalho 18.45 °C; bulbo úmido 22.01 °C; w 13.28 g/kg; h 64.135 kJ/kg; ponto de ebulição 99.841 °C

Uma convenção a observar: as linhas RLC compartilham f₀ mas não Q — o Q em série é Z₀/R (3.1623) contra Q em paralelo = R/Z₀ (0.31623); a linha de erro é um experimento de pêndulo (g = 4π²L/T²) em que a cronometragem detém 79.9% da variância e a régua 20.1%.

Premissas e limites

As unidades ficam por campo.: L é inserido em mH e C em µF, f₀ e a largura de banda aparecem em kHz, pressões em kPa e volumes de gás em L — 22.414 L/mol a 0 °C e 101.325 kPa. Os painéis nunca convertem unidades para você.
As propriedades psicrométricas mudam com a pressão.: O estado padrão 30 °C/50% tem w 13.28 g/kg e h 64.135 kJ/kg ao nível do mar; mude a fonte de pressão para altitude, insira 2000 m, e o mesmo ar mostra w 17.03 g/kg, h 73.714 kJ/kg e um ponto de ebulição de 93.362 °C. O cartão de conforto é uma verificação ASHRAE 55 simplificada (sem velocidade do ar, temperatura radiante, roupa ou taxa metabólica).
O que ele não faz.: Não é um simulador de circuitos, um front-end de aquisição de dados nem um CAS geral: trabalho transitório e CA pertence ao Engineering Lab, trajetórias e órbitas ao Physics Sim, e expressões digitadas com precedência e modos de ângulo à calculadora científica.

A janela decide o que um pico significa

Um tom de 50.5 Hz (fs 2048 Hz, N 1024, Δf = 2 Hz) expõe a armadilha mais afiada da página. O cartão de picos mostra 50 Hz · 0.9603 com a janela Hann padrão, 50 Hz · 0.8996 com Rect e 50 Hz · 1 com Flat-top — a frequência informada é o centro do bin, não o tom, e a altura depende da janela. Hann suprime vazamento, Flat-top é precisa em amplitude dentro e fora da grade, e Rect só é exata para sinais que se repetem ao longo da janela amostrada. Cite a janela junto com o número.

Onde se encaixa

Bancada de eletrônica

Verifique a ressonância série e paralela, leia VSWR e perda de retorno na carta de Smith e decodifique um resistor de 1 kΩ ±5% como marrom · preto · vermelho · ouro. O manual codifica um alvo de 4.7 kΩ como amarelo · violeta · vermelho · ouro e encontra pares exatos como 1.1 kΩ + 3.6 kΩ = 4.7 kΩ.

Química e preparo de laboratório

Balanceie uma equação com carga, incluindo espécies iônicas; obtenha massa molar e frações de massa para uma fórmula como CuSO4·5H2O; dilua uma solução estoque 2 M para 0.5 M em 200 mL adicionando 150 mL; monte uma diluição seriada 1:10; leia pH 2.8753 para ácido acético 0.1 M e uma titulação de ácido fraco cujo ponto de equivalência é 50 mL em pH 8.722.

Medição e dados

Analise o espectro de um sinal amostrado, propague incertezas e veja qual entrada domina a variância; depois confira o trabalho com análise dimensional: F = m·a é consistente (M·L·T⁻² = kg·m/s²), 5 m/s * 3 s mostra 15 m, e as variáveis de escoamento em tubulação se reduzem ao grupo Π₁ = ρ·v·D/μ.

Referências

JCGM, JCGM 100:2008 — Evaluation of measurement data: Guide to the expression of uncertainty in measurement, bipm.org （访问日期：2026-10-01）— composição de variância de primeira ordem para o painel de propagação de erros.
F. J. Harris, On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform, Proceedings of the IEEE 66(1), 1978, doi.org （访问日期：2026-10-01）— compensações de vazamento e amplitude das janelas por trás do painel FFT.
ASHRAE, Handbook — Fundamentals, Psychrometrics, ashrae.org （访问日期：2026-10-01）— razão de umidade, entalpia e relações de bulbo úmido.
O. A. Alduchov e R. E. Eskridge, Improved Magnus form approximation of saturation vapor pressure, Journal of Applied Meteorology 35(4), 1996, journals.ametsoc.org （访问日期：2026-10-01）— pressão de vapor de saturação e ponto de orvalho.
NIST, CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants, physics.nist.gov （访问日期：2026-10-01）— constante dos gases e constante de Faraday usadas pelos painéis de soluções.