1ª parte – estrutura da matéria &...
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SLC 597 – Estrutura da Matéria (2012)
1ª Parte – Estrutura da Matéria & Atomismo
• Concepções Filosóficas• Origem do Atomismo Científico
(Física Moderna – Caruso&Oguri (Caps 1 & 2)
• Atomismo na Física(Física Moderna – Tipler (Cap 2)
Ondas Eletromagnéticas(Física 2b – Tipler)
2ª Parte
SLC 597 – Estrutura da Matéria (2012)
Concepções Filosóficas (Física Moderna – Caruso&Oguri)
Cap 1 – A estrutura da matéria: concepções filosóficas na Antiguidade
“A Ciência deve começar com os mitos e com a revisão crítica destes”Karl Popper
Physis = Natureza Eráclito e o Fogo
Xenófanes – Parmênides – Zenão – Anaxágoras – Empédocles ...
Cosmovisão científica Escola Jônica Tales e a Água
Leucipo – Demócrito – Epicuro “Nada existe além de átomos e vazio: tudo mais é opinião”
SLC 597 – Estrutura da Matéria (2012)
Para os pensadores gregos, a compreensão da Natureza passa necessariamente
pela busca de um tipo de ordem o que, por sua vez, requer o reconhecimento do que é igual, do que é regular ou, ainda, da capacidade de reconhecer simetrias:
tudo em busca de uma Unidade
Para Tales, essa unidade era a água, para Heráclito, o fogo,
enquanto eram o átomo e o vazio a representá-la para os atomistas e a Geometria, para Platão.
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Aristóteles x Atomistas
Aristóteles = realidade última de que são feitos os corpos materiais & impressão que estes causam aos nossos sentidos
Aristóteles “platônico” = defende o senso comum (lógica) & papel fundamental dos sentidos
(~ trabalho de retórica)
Atomistas = razão + argumentação + “experimentação-confronto” características finais provadas pelos sentidos,
MAS devidas ao conjunto átomo+vazio ! (~ ciência)
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Filósofos Gregos
exaltação da racionalidade (lógica) como critério central Geometria & Lógica compunham a essência da ciência
A partir do século I d.C. sociedade teocêntrica (cosmovisão religiosa)
Alquimistas – Cientistas
~ final da Idade Média Renascimento Italiano & Revolução Científica
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Concepções Filosóficas (Física Moderna – Caruso&Oguri)
Cap 2 – As origens do Atomismo Científico: Contribuições da Química
“É impossível haver átomos, isto é, partículas de matéria que sejam, por sua própria natureza, indivisíveis;
pois, se de fato houvesse átomos, e não importa quão minúsculos possamos imaginá-los,
teriam necessariamente de ser extensos, portanto, poderíamos (...) reconhecer sua divisibilidade”
René Descartes
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“A discussão sobre a divisibilidade da matéria parece ter sido , em grande parte, mesmo se de forma inconsciente,
um debate acerca do valor existencial da dedução matemática ou lógica”
Adolph Snow
cosmovisão religiosa → somente na Idade Média, a questão dos elementos fundamentais
foi recolocada pelos alquimistas
Renascença Italiana → crescente interesse por estudos envolvendo a Natureza
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Alquimia (“magia”) ~ tentativa & erro
Os alquimistas nunca conseguiram fazer uma experiência precisa pelo simples fato de nunca terem tentado !
“Não é o termômetro que falta ao alquimista, mas sim a idéia de que o calor seja susceptível de medida exata. Assim , contenta-se com os termos do senso comum: fogo vivo,
fogo lento, etc., e não se serve, ou quase nunca, da balança. ”Koyré
Filósofos Gregos Idade Média
Cosmovisão religiosa Alquimistas
Lavoisier (sec XVIII) ...
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Idade Média Cosmovisão religiosa
Alquimistas
tentativa & erro
Renascença Artes & Ciência
Cientistas
Método Científico
Filósofos Gregos Fogo-Água – Terra-Ar
Quente-Frio – Úmido-Seco
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Método Científico Leonardo da Vinci x Galileu Galilei
observação sistemática + documentação criteriosa + experimentação – reprodução dos fenômenos
“Meu propósito é resolver um problema (científico) em conformidade com a experiência (...) e devemos consultar a experiência em uma certa
variedade de casos e circunstâncias, até podermos extrair deles uma regra geral (...)”
Leonardo da Vinci
“(...) nas ciências naturais, cujas conclusões são verdadeiras e necessárias e não têm qualquer relação com o arbítrio humano, é
preciso precaver-se para não se colocar em defesa do falso (...)”Galileu Galilei
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“... Vá aprender suas lições na Natureza,
pois toda teoria é provisória, mas os resultados empíricos, não ... ”
Leonardo da Vinci
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Galileu Saggiatore → desenvolve teoria corpuscular para o calor e a luz
Na verdade, reserva o termo átomo para partículas luminosas
Dialogo → átomos são entidades matemáticas (desprovidos de extensão, dimensão e forma)
Matemática ...
Segundo o historiador Pietro Gassendi, a origem do problema de Galileu com a Inquisição,
reside na sua concepção atomística da matéria ! A idéia de átomos imutáveis e indivisíveis, é totalmente contrária
ao conceito da eucaristia (transformação de matéria)
Atomismo ...
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Atomismo ...
Newton “Parece provável que Deus, no início, formou a matéria em partículas sólidas,
massivas, duras, impenetráveis, imóveis, de tamanhos e formas tais, e com tais outras propriedades, e em tais proporções em relação ao espaço,
como fora mais conveniente ao fim para o qual nos formou ...”
Newton deu aos átomos um significado matemático, concebendo os átomos simples como pontos,
e as relações dos átomos uns com os outros como relações geométricas.
O elemento base da filosofia newtoniana é a lei do movimento, e não substâncias, partículas ou formas geométricas, como na filosofia grega.
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História Valores & Tendências
Mercado & Economia Relações Internacionais
Sociedade Ciência
Tradições & Globalização
Comportamento
Religião(ões)
Cultura
Artes & Mídia
embora possa não parecer, TUDO está interligado ...
pré-história → dias atuais
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Conflito – Pré-conceitos – Crenças – etc.
enquanto muitas das dificuldades experimentadas durante a evolução da Ciência (conforme a concebemos hoje)
tiveram origem em idéias pré-estabelecidas e/ou impostas isto acontece, ainda hoje !
“ΑΓΕωΜΕΤΡΗΤΟΣ ΜΗΔΕΙΣ ΕΙΣΙΤω”“Vetado o acesso daqueles que desconhecem Geometria”
Nicolau Copérnico – 1543 De Revolvtionievs Orbi
“One shouldn’t work with semiconductors, that is a filthy mess; who knows whether they really exist? ”
Wolfgang Pauli – 1931 Prêmio Nobel de Física em 1945
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Estrutura da Matéria & Atomismo ...
Pensadores Gregos Terra, Água, Fogo, Ar, ...
Amor e Discódia ... Elementos de Geometria ...
Átomos e Vazio ...
Renascença 1Método Científico
Leonardo, Galileu, Newton, ...
Idade Média Alquimia ...
?
Renascença 2Alquimia Moderna (Calórico & Flogístico)
Lavoisier, Proust, Dalton, Gay-Lussac, Boyle, ... MATÉRIA Avogadro
Mendeleev
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Lei (e Número) de Avogadro
“porque em alguns casos há contração de volume e em outros não?”
⇒ dois volumes iguais de dois gases quaisquer contém o mesmo número de moléculas , desde que a T e a P sejam as mesmas (1811)
Sugeriu e trabalhou sobre esta hipótese, mas não propôs como determiná-la ...
Foi determinada experimentalmente 50 anos mais tarde !
O número de moléculas contido em um volume de 22.4 ℓ de gás, nas CNTP (0 oC, 1 atm), denominado NA = 6.02x1023
knV
=
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Lei (e Número) de Avogadro
Durante ~ 50 anos, a hipótese de Avogadro permaneceu ignorada ... E a distinção entre átomos e moléculas de elementos gasosos importantes não
estava claramente definida no pensamento de vários químicos.
A lei de Avogadro é a primeira em ordem cronológica das leis físico-químicas que se baseiam na hipótese explícita da realidade de moléculas !
O atraso com o qual a lei foi aceita pelos químicos evidencia a resistência à idéia da realidade molecular.
O termo mol foi introduzido em 1900 (Ostwald), para quem o peso molecular de uma substância, expresso em gramas, será denominado mole.
mol = quantidade de matéria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos os átomos existentes em 0.012 kg de carbono 12
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Lavoisier+Dalton+ Gay-Lussac+Avogadro
Bases da Teoria Atômica Quantitativa
Lavoisier+Mendeleev
Classificação dos Elementos Químicos
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http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt.html#b
~ 1682 ~ 1816 Alquimistas
Lavoisier
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~ 1871 Mendeleev
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1798 – Lavoisier →33 substâncias simples (lumiére e calorique) 1816 – Ampère → associações a partir de propriedades comuns
1829 – Doebereiner → relação numérica entre pesos atômicos ~ 1850 → cerca de 20 tríades de elementos → classificação periódica
Chancourtois → primeiro a dispor os elementos em ordem crescente de peso atômico & hélice telúrica de Chancourtois
1865 → Newlands e lei das oitavas ...
Classificação Periódica dos Elementos
http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php
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razão entre peso atômico e densidade ...
pontos de fusão & ebulição + condutividade térmica & elétrica + potenciais eletrolíticos + formas cristalinas + etc. ⇒
propriedades relacionadas à periodicidade dos elementos !
~ 1869 → Mendeleev “propriedades dos corpos simples são função periódica da
grandeza do peso atômico”
Classificação Periódica dos Elementos
Mendeleev antecipou a existência e as propriedades de novos elementos, como resultado das regularidades e simetrias por ele identificadas
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Legado de Mendeleev
→ além de ter criado uma forma simples e eficiente para a “disposição” dos elementos químicos conhecidos
→ caráter prático (agrupamento baseado em semelhanças)
→ previsão de novos elementos
→ MÉTODO: busca de semelhanças-simetrias como critério de classificação resulta em modelos ou teorias com capacidade preditiva
Classificação Periódica dos Elementos
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“não se faz com muitas coisas aquilo que pode ser feito com poucas” ou
“as entidades não hão de se multiplicar a não ser que seja necessário” Ideal de simplicidade (Tales de Mileto)
“para que complicar o que se pode facilitar?” Princípio da Mínima Ação (Física Moderna)
Atomismo & Estrutura da Matéria
Ciências Naturais
Física Moderna
Passado Futuro Presente
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http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt.html#b
http://www.wikipedia.org/
Bibliografia
Física Moderna: Origens Clássicas e Fundamentos Quânticos
Caruso & Oguri (Elsevier 2006)
SLC 597 – Estrutura da Matéria (2012)
Atomismo na Física
Ondas Eletromagnéticas (Veloc. da Luz, Interferômetros, etc.)
A Teoria Cinética da Matéria Número de Avogadro, Visão Microscópica da Matéria,
Distribuição de Partículas, Movimento Browniano