1ª Parte – Estrutura da Matéria &...

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


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”


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.


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)


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


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


“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


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) ...


Idade Média Cosmovisão religiosa

Alquimistas

tentativa & erro

Renascença Artes & Ciência

Cientistas

Método Científico

Filósofos Gregos Fogo-Água – Terra-Ar

Quente-Frio – Úmido-Seco


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


“... Vá aprender suas lições na Natureza,

pois toda teoria é provisória, mas os resultados empíricos, não ... ”

Leonardo da Vinci


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 ...


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.


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


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


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


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

=


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


Lavoisier+Dalton+ Gay-Lussac+Avogadro

Bases da Teoria Atômica Quantitativa

Lavoisier+Mendeleev

Classificação dos Elementos Químicos


http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt.html#b

~ 1682 ~ 1816 Alquimistas

Lavoisier


~ 1871 Mendeleev


http://agora.qc.ca/mot.nsf/Dossiers/Tableau_periodique

http://www.periodicspiral.com/


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

http://en.wikipedia.org/wiki/Alexandre-Emile_B%C3%A9guyer_de_Chancourtois

http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php


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”


Mendeleev antecipou a existência e as propriedades de novos elementos, como resultado das regularidades e simetrias por ele identificadas


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



“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



http://www.wikipedia.org/

Bibliografia

Física Moderna: Origens Clássicas e Fundamentos Quânticos

Caruso & Oguri (Elsevier 2006)


http://www.wikipedia.org/


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

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