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Aula 1 Há muitos anos ... • Empédocles (cerca 490-435 a.C.): Propôs princípio segundo o qual tudo deriva de combinações diferentes de quatro elementos fundamentais: água, terra, fogo e ar • Aristóteles (384-322 a.C.) mantém essa teoria, dominante até o Renascimento. • Leucipo e Demócrito: Por volta de 400 a.C. propõem que a matéria é composta de elementos indivisíveis: átomos • Alquimistas (de épocas remotas a ...): - Conhecem técnicas de preparação de substâncias. - “Pedra filosofal”: transmutar a matéria e curar os males. - Pode ser entendida em sentido filosófico e “prático”. - Responsáveis por inúmeras descobertas químicas. Mecânica Aristotélica Objetos em movimento pela ação de forças externas , verdade no mundo microscópico! Mecânica clássica - Galileu (1564-1642) e Newton (1642-1727) Princípio Fundamental: Lei da Inércia Desenvolvimento da mecânica clássica Euler (1707-1783), Lagrange (1736-1813), Cauchy (1789-1857), Hamilton (1805-1865) - Aplicações - Desenvolvimento da teoria, ainda incompleta. Exemplo de problema não-resolvido: Equação de Navier-Stokes Óptica - Newton (1642-1727): visão “mecânica” da luz. - Huygens (1629-1695): luz como ondas. Interferência explica diversos fenômenos luminosos que podemos observar. Esse comportamento dá base para interpretação da luz como onda. Eletricidade e Magnetismo Tales 600 a.C Âmbar atritado atrai pequenos objetos Gilbert 1600 Nomeou de “eletricidade” aos efeitos que via du Fay 1733 Experimentos com âmbar e vidro Franklin 1751 Estuda natureza elétrica dos relâmpagos Volta 1779 Cria primeira bateria Oersted 1819 Conexão entre eletricidade e magnetismo Faraday 1834 Eletrólise. Constrói primeiro motor elétrico Morse 1837 Inventa o telegrafo Bell 1876 Inventa o telefone Edison 1878 Inventa lâmpada elétrica Marconi 1895 Inventa o rádio Thomson 1897 Élétrons portam a carga elétrica Eletromagnetismo •Equações de Maxwell (1831-1879): - Campo elétrico gerado por carga elétrica - Não existe “carga magnética” - Campo elétrico variável ou fluxo geram campo magnético - Campo magnético variável gera campo elétrico Luz e ondas eletromagnéticas •Equações de Maxwell levam à previsão de ondas eletromagnéticas, aí incluída a luz. •Hertz (1857-1894) demonstrou experimentalmente a existência de ondas eletromagnéticas Espectroscopia •Decompondo-se a luz (ou, de fato, qualquer onda) nas suas diversas freqüências é possível fazer investigações na química, física, engenharia, biologia, astronomia ... •Mais importante equipamento científico do século XIX? •Kirchhoff (1824-1887) e Bunsen (1811-1899) fizeram importantes descobertas nesta área. Resumo •Mecânica e eletromagnetismo formavam a base de toda a visão sobre a natureza •Parecia ser possível descrever todos os fenômenos a partir destas teorias. •Simultaneamente, a existência de átomos como elemento fundamental da matéria se fortalecia, como veremos a seguir. Átomos •Kanada (600 a.C.), portanto bem antes de Empédocles, Leucipo e Demócrito, propôs existência de “átomos dos cinco elementos, água, fogo, terra, luz e espaço”. ☯ O caráter “filosófico” destas considerações não as tornam menos relevantes, pois certamente influenciaram o modo de pensar dos “cientistas”. Conservação da Matéria •Lomonosov (1711-1765) e Lavoisier (1743-1794) Suas obseravações solidificam a noção de que não existe perda ou ganho de matéria durante processos químicos. Leis de Dalton Incorporando princípios que amadureciam entre diversos cientistas, propõe três princípios para uma teoria atômica: 1. Natureza discreta 2. Conservação de massa 3. Composição constante Princípio de Avogadro Avogadro (1776-1856) propôs a seguinte lei: Volumes iguais de gases nas mesmas condições de temperatura e pressão contêm mesmo número de moléculas Usando este princípio, Cannizzaro (1826-1910) fez medida de pesos atômicos. O Elétron Átomos seriam neutros. Thomson (1856-1940) determinou a existência de uma partícula subatômica de carga nagativa e determinou a relação entre a massa e carga desta partícula Com estes dados, propôs modelos para átomo. Espalhamento Rutherford (1871-1937) investiga estrutura do átomo. Seu resultado levou à reformulação do modelo atômico (Mundim e Suarez, “Química Geral”) Com modelo do “pudim de passas” teríamos: (Mundim e Suarez, “Química Geral”) Estrutura do núcleo Resultados mostraram alguns grandes espalhamentos (Mundim e Suarez, “Química Geral”) Carga do elétron Millikan (1868-1953) determina carga de um elétron e assim, com a relação carga/massa de Thomson, sua massa. Recapitulando • Com as evidências provenientes da química, a existência de átomos como base da matéria foi se tornando idéia dominante • Experimentos ligados ao eletromagnetismo identificam constituinte dos atómos de carga negativa. • Experimentos de espalhamento determinam existência de um núcleo relativamente denso • Determinação da carga e massa do elétron confirmam modelo para atómo • Mais tarde, os elementos do núcleo serão observados e terão suas massas determinadas. O núcleo na visão atual Há muitos anos ... Empédocles (cerca 490-435 a.C.): Propôs princípio segundo o Aristóteles (384-322 a.C.) mantém essa teoria, dominante at Leucipo e Demócrito: Por volta de 400 a.C. propõem que a mat Alquimistas (de épocas remotas a ...): - Conhecem técnicas de preparação de substâncias. - “Pedra filosofal”: transmutar a matéria e curar os males. - Pode ser entendida em sentido filosófico e “prático”. - Responsáveis por inúmeras descobertas químicas. Mecânica Aristotélica Objetos em movimento pela ação de forças externas \( verdade no mundo microscópico! Mecânica clássica - Galileu (1564-1642) e Newton (1642-1727) Princípio Fundamental: Lei da Inércia Desenvolvimento da mecânica clássica Euler (1707-1783), Lagrange (1736-1813), Cauchy (1789�1857), - Aplicações - Desenvolvimento da teoria, ainda incompleta. Exemplo de problema não-resolvido: Equação de Navier-Stokes Óptica - Newton (1642-1727): visão “mecânica” da luz. - Huygens (1629-1695): luz como ondas. Interferência explica diversos fenômenos luminosos que podem Eletricidade e Magnetismo Tales 600 a.C Âmbar atritado atrai pequenos objetos Gilbert 1600 Nomeou de “eletricidade” aos efeitos que via du Fay 1733 Experimentos com âmbar e vidro Franklin 1751 Estuda natureza elétrica dos relâmpagos Volta 1779 Cria primeira bateria Oersted 1819 Conexão entre eletricidade e magnetismo Faraday 1834 Eletrólise. Constrói primeiro motor elétrico Morse 1837 Inventa o telegrafo Bell 1876 Inventa o telefone Edison 1878 Inventa lâmpada elétrica Marconi 1895 Inventa o rádio Thomson 1897 Élétrons portam a carga elétrica Eletromagnetismo Equações de Maxwell (1831-1879): - Campo elétrico gerado por carga elétrica - Não existe “carga magnética” - Campo elétrico variável ou fluxo geram campo magnético - Campo magnético variável gera campo elétrico Luz e ondas eletromagnéticas Equações de Maxwell levam à previsão de ondas eletromagnétic Hertz (1857-1894) demonstrou experimentalmente a existência Espectroscopia Decompondo-se a luz (ou, de fato, qualquer onda) nas suas di Mais importante equipamento científico do século XIX? Kirchhoff (1824-1887) e Bunsen (1811-1899) fizeram important Resumo Mecânica e eletromagnetismo formavam a base de toda a visão Parecia ser possível descrever todos os fenômenos a partir d Simultaneamente, a existência de átomos como elemento fundam Átomos Kanada (600 a.C.), portanto bem antes de Empédocles, Leucipo O caráter “filosófico” destas considerações não as tornam me Conservaçãoda Matéria Lomonosov (1711-1765) e Lavoisier (1743-1794) Suas obseravações solidificam a noção de que não existe perd Leis de Dalton Incorporando princípios que amadureciam entre diversos cient Natureza discreta Conservação de massa Composição constante Princípio de Avogadro Avogadro (1776-1856) propôs a seguinte lei: Volumes iguais de gases nas mesmas condições de temperatura Usando este princípio, Cannizzaro (1826-1910) fez medida de O Elétron Átomos seriam neutros. Thomson (1856-1940) determinou a exis Com estes dados, propôs modelos para átomo. Espalhamento Rutherford (1871-1937) investiga estrutura do átomo. Seu res (Mundim e Suarez, “Química Geral”) Com modelo do “pudim de passas” teríamos: Estrutura do núcleo Resultados mostraram alguns grandes espalhamentos (Mundim e Suarez, “Química Geral”) Carga do elétron Millikan (1868-1953) determina carga de um elétron e assim, Recapitulando Com as evidências provenientes da química, a existência de á Experimentos ligados ao eletromagnetismo identificam constit Experimentos de espalhamento determinam existência de um núc Determinação da carga e massa do elétron confirmam modelo pa Mais tarde, os elementos do núcleo serão observados e terão O núcleo na visão atual
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