1ª Parte Estrutura da Matéria & Atomismo. Concepções Filosóficas Origem do Atomismo Científico (Física Moderna Caruso&Oguri (Caps 1 & 2)

Transcrição

1 1ª Parte Estrutura da Matéria & Atomismo Concepções Filosóficas Origem do Atomismo Científico (Física Moderna Caruso&Oguri (Caps 1 & 2) Ondas Eletromagnéticas (Física 2b Tipler) 2ª Parte Atomismo na Física (Física Moderna Tipler (Cap 2)

2 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 Cosmovisão científica Escola Jônica Tales e a Água Eráclito e o Fogo Xenófanes Parmênides Zenão Anaxágoras Empédocles... Leucipo Demócrito Epicuro Nada existe além de átomos e vazio: tudo mais é opinião

3 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.

4 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)

5 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

6 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

7 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

8 Alquimia ( magia ) ~ tentativa & erro Filósofos Gregos Idade Média Cosmovisão religiosa Alquimistas 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 Lavoisier (sec XVIII)...

9 Idade Média Cosmovisão religiosa Alquimistas tentativa & erro Renascença Artes & Ciência Cientistas Método Científico Filósofos Gregos Fogo-Água Terra-Ar Quente-Frio Úmido-Seco

10 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

11 ... Vá aprender suas lições na Natureza, pois toda teoria é provisória, mas os resultados empíricos, não... Leonardo da Vinci

12 Atomismo... 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)

13 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.

14 embora possa não parecer, TUDO está interligado... pré-história dias atuais Mercado & Economia Artes & Mídia Comportamento Relações Internacionais História Cultura Valores & Tendências Tradições & Globalização Religião(ões) Sociedade Ciência

15 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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17 Estrutura da Matéria & Atomismo... Pensadores Gregos Terra, Água, Fogo, Ar,... Amor e Discódia... Elementos de Geometria... Átomos e Vazio... MATÉRIA Avogadro Mendeleev Idade Média Alquimia...? Renascença 1 Método Científico Leonardo, Galileu, Newton,... Renascença 2 Alquimia Moderna (Calórico & Flogístico) Lavoisier, Proust, Dalton, Gay-Lussac, Boyle,...

18 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) Vn= Sugeriu e trabalhou sobre esta hipótese, 23kmas 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 o C, 1 atm), denominado N A = 6.02x10

19 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 kg de carbono 12

20 Lavoisier+Dalton+ Gay-Lussac+Avogadro Bases da Teoria Atômica Quantitativa Lavoisier+Mendeleev Classificação dos Elementos Químicos

21 ~ 1682 ~ 1816 Alquimistas Lavoisier

22 ~ 1871 Mendeleev

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25 Classificação Periódica dos Elementos 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...

26 Classificação Periódica dos Elementos 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

27 Classificação Periódica dos Elementos 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

28 Atomismo & Estrutura da Matéria Ciências Naturais Física Moderna Passado Presente Futuro 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)

29 Bibliografia Física Moderna: Origens Clássicas e Fundamentos Quânticos Caruso & Oguri (Elsevier 2006)

30 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