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

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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

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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

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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”

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SLC 597 – Estrutura da Matéria (2012) “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

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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 (...)”

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“... Vá aprender suas lições

na Natureza,

pois toda teoria é provisória, mas

os resultados empíricos, não ... ”

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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)

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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 ...

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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

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Estrutura da Matéria & Atomismo ...

Pensadores Gregos

Terra, Água, Fogo, Ar, ... Amor e Discódia ... Elementos de Geometria ... Átomos e Vazio ...

Renascença 1

Método Científico Leonardo, Galileu, Newton, ...

Idade Média

Alquimia ... ?

Renascença 2

Alquimia 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 o_{C, 1 atm), denominado N}

A = 6.02x1023

k

n

V

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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

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SLC 597 – Estrutura da Matéria (2012) 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

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~ 1871

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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

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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

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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

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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)

(30)

Atomismo na Física

3 (

Ondas Eletromagnéticas

(Veloc. da Luz, Interferômetros, etc.)

(

A Teoria Cinética da Matéria

Número de Avogadro, Visão Microscópica da Matéria, Distribuição de Partículas, Movimento Browniano