FÍSICA APLICADA

No século XVIII, embora haja universidades e academias nos grandes
centros, mais uma vez é por motivos práticos que a Física se desenvolve.
A revolução industrial marca nova fase da Física. As áreas de estudos se
especializam e a ligação com o modo de produção torna-se cada vez mais
estreita.
Termodinâmica
Estuda as relações entre calor e trabalho. Baseia-se em dois princípios: o
da conservação de energia e o de entropia. Estes princípios são a base de
máquinas a vapor, turbinas, motores de combustão interna, motores a jato
e máquinas frigoríficas.

A partir de uma máquina concebida para retirar a água que inundava as
minas de carvão, o inglês Thomas Newcomen cria em 1698 a máquina a
vapor, mais tarde aperfeiçoada pelo escocês James Watt. É em torno do
desempenho dessas máquinas que o engenheiro francês Sadi Carnot
estabelece uma das mais importantes sistematizações da termodinâmica,
delimitando a transformação de energia térmica (calor) em energia
mecânica (trabalho).

Primeiro princípio - É o da conservação da energia. Diz que a soma das
trocas de energia em um sistema isolado é nula. Se, por exemplo, uma
bateria é usada para aquecer água, a energia da bateria é convertida em
calor mas a energia total do sistema, antes e depois de o processo
começar, é a mesma.

Segundo princípio - Em qualquer transformação que se produza em um
sistema isolado, a entropia do sistema aumenta ou permanece constante.
Não há portanto qualquer sistema térmico perfeito no qual todo o calor é
transformado em trabalho. Existe sempre uma determinada perda de
energia.

Entropia - tendência natural da energia se dispersar e da ordem evoluir
invariavelmente para a desordem. O conceito foi sistematizado pelo
austríaco Ludwig Boltzmann ( 1844-1906) e explica o desequilíbrio natural
entre trabalho e calor.

Zero absoluto - 0 Kelvin (equivalente a -273,15º C ou -459,6º F) ou "zero
absoluto" não existe em estado natural. A esta temperatura a atividade
molecular (atômica) é nula.
Lord Kelvin - (1824- 1907) é como ficou conhecido o físico irlandês William
Thomson, barão Kelvin of Largs. Filho de matemático, forma-se em
Cambridge e depois se dedica à ciência experimental. Em 1832 descobre
que a descompressão dos gases provoca esfriamento e cria uma escala
de temperaturas absolutas.

ELETROMAGNETISMO
Em 1820, o dinamarquês Hans Oersted relaciona fenômenos elétricos aos
magnéticos ao observar como a corrente elétrica alterava o movimento da
agulha de uma bússola. Michel Faraday inverte a experiência de Oersted e
verifica que os magnetos exercem ação mecânica sobre os condutores
percoridos pela corrente elétrica e descobre a indução eletromagnética,
que terá grande aplicação nas novas redes de distribuição de energia.
Indução eletromagnética - Um campo magnético (variável) gerado por uma
corrente elétrica (também variável) pode induzir uma corrente elétrica em
um circuito. A energia elétrica também pode ser obtida a partir de uma
ação mecânica: girando em torno de um eixo, um enrolamento de fio
colocado entre dois imãs provoca uma diferença de potencial (princípio do
dínamo).
Michael Faraday - (1791-1867) é um caso raro entre os grandes nomes
da ciência. Nasce em Newington, Inglaterra. Começa a trabalhar aos 14
anos como aprendiz de encadernador. Aproxima-se das ciências como
autodidata e depois torna-se assistente do químico Humphy Davy. Apesar
de poucos conhecimentos teóricos, o espírito de experimentação de
Faraday o leva a importantes descobertas para a química e Física.
Consegue liquefazer praticamente todos os gases conhecidos. Isola o
benzeno. Elabora a teoria da eletrólise, a indução eletromagnética e
esclarece a noção de energia eletrostática.

Raios catódicos - São feixes de partículas produzidos por um eletrodo
negativo (cátodo) de um tubo contendo gás comprimido. São resultado da
ionização do gás e provocam luminosidade. Os raios catódicos são
identificados no final do século passado por Willian Crookes. O tubo de
raios catódicos é usado em osciloscópios e televisões.

Raios X - Em 1895 Wilhelm Konrad von Röntgen descobre acidentalmente
os raios X quando estudava válvulas de raios catódicos. Verificou que algo
acontecia fora da válvula e fazia brilhar no escuro focos fluorescentes.
Eram raios capazes de impressionar chapas fotográficas através de papel
preto. Produziam fotografias que revelavam moedas nos bolsos e os ossos
das mãos. Estes raios desconhecidos são chamadas simplesmente de "x"
.
Wilhelm Konrad von Röntgen - (1845-1923) nasce em Lennep,
Alemanha, e estuda Física na Holanda e na Suíça . Realiza estudos sobre
elasticidade, capilaridade, calores específicos de gases, condução de calor
em cristais e absorção do calor por diferentes gases. Pela descoberta dos
raios X recebe em 1901 o primeiro prêmio Nobel de Física da História.
Radiatividade - É a desintegração espontânea do núcleo atômico de
alguns elementos (urânio, polônio e rádio), resultando em emissão de
radiação. Descoberta pelo francês Henri Becquerel ( 1852 - 1909) poucos
meses depois da descoberta dos raios X. Becquerel verifica que, além de
luminosidade, as radiações emitidas pelo urânio são capazes de penetrar
a matéria.

Dois anos depois, Pierre Curie e sua mulher, a polonesa Marie Curie,
encontram fontes radiativas muito mais fortes que o urânio. Isolam o rádio
e o polônio e verificam que o rádio era tão potente que podia provocar
ferimentos sérios e até fatais nas pessoas que dele se aproximavam.
Tipos de radiação - Existem três tipos de radiação; alfa, beta e gama. Á
radiação alfa é uma partícula formada por um átomo de hélio com carga
positiva. Radiação beta é também uma partícula, de carga negativa, o
elétron. A radiação gama é uma onda eletromagnética. As substâncias
radiativas emitem continuamente calor e têm a capacidade de ionizar o ar
e torná-lo condutor de corrente elétrica. São penetrantes e ao
atravessarem uma substância chocam-se com suas moléculas.

Estrutura do Átomo
Em 1803 , John Dalton começa a apresentar sua teoria de que a cada
elemento químico corresponde um tipo de átomo . Mas é só em 1897, com
a descoberta do elétron, que o átomo deixa de ser uma unidade indivisível
como se acreditava desde a Antiguidade.

Descoberta do elétron - Em 1897 Joseph John Thomson, ao estudar os
raios X e raios catódicos, identifica partículas de massa muito pequena,
cerca de 1.800 vezes menores que a do átomo mais leve. Conclui que o
átomo não é indivisível mas composto por partículas menores.
Modelo pudim - Thomson diz que os átomos são formados por uma nuvem
de eletricidade positiva na qual flutuam, como ameixas em volta de um
pudim, partículas de carga negativa - os elétrons.
Modelo planetário - Em 1911 Ernest Rutherford bombardeia uma lâmina de
ouro com partículas em alta velocidade. Observa que algumas partículas
atravessam o anteparo e outras ricocheteiam. Descobre que existem
espaços vazios no átomo, por isso algumas partículas passaram pela
lâmina. Verifica também que há algo consistente contra o que outras
partículas se chocaram e refletiram. Conclui que o átomo possui um núcleo
(de carga positiva) em volta do qual orbitam elétrons, como planetas
girando em torno do Sol. O modelo planetário é aperfeiçoado por Niels
Bohr com fundamentos da Física quântica.
Prótons - 1919 Rutherford desintegra o núcleo de nitrogênio e detecta
partículas nucleares de carga positiva. Elas seriam chamadas de prótons.
Segundo Rutherford, o núcleo é responsável pela maior massa do átomo.
Anuncia a hipótese de existência do nêutron, confirmada apenas 13 anos
depois.
Nêutrons - 1932 James Chadwick membro da equipe, de Rutherford,
descobre os nêutrons, partículas nucleares com a mesma massa do próton
mas com carga elétrica neutra.

Ernest Rutherford - (1871 - 1937) nasce em Nelson, na Nova Zelândia,
onde começa a estudar Física. Suas maiores contribuições foram as
pesquisas sobre radiatividade e teoria nuclear. Em 1908 cria um método
para calcular a energia liberada nas transformações radiativas e recebe o
prêmio Nobel de química. Em 1919 realiza a primeira transmutação
induzida e transforma um núcleo de nitrogênio em oxigênio através do
bombardeamento com partículas alfa. A partir daí dedica-se a realizar
transmutações de vários tipos de elementos. Em 1931 torna-se o primeiro
barão Rutherford de Nelson .