Física revolução industrial

on

  • 1,925 views

 

Statistics

Views

Total Views
1,925
Views on SlideShare
1,451
Embed Views
474

Actions

Likes
0
Downloads
9
Comments
0

2 Embeds 474

http://200.129.241.87 469
http://200.129.241.83 5

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Física revolução industrial Física revolução industrial Presentation Transcript

  • UAB – Univesidade Aberta do BrasilCiências Naturais e Matemática A Ciência na Época da Revolução Industrial Vamos discutir neste tópico um mundoque é mundo diferente do nosso: o mundo dosátomos e das partículas subatômicas. Esta novaárea, a Física Quântica, estabelecida em princípiosde incerteza e nãodeterminismo, é a base deciências como a Química e a Bioquímica. Originaria de um período de difíceis pressões políticas e disputasacadêmicas, em meio a duas guerras mundiais, a Física Quântica e seusaspectos muito estranhos para o nosso senso comum foram responsáveis pormuitas das inovações tecnológicas que mudaram os rumos da civilização noséculo XX.
  • UAB – Univesidade Aberta do BrasilCiências Naturais e Matemática A Ciência na Época da Revolução Industrial A Mecânica Quântica resume algumas das teorias desenvolvidas, a partir de 1900 para explicar a mecânica dos átomos e dos sistemas nucleares. Aceitando que os conceitos clássico e eletromagnético eram incapazes para uma explicação adequada e coerente do mundo microscópico mas suficientes para explicação domundo macroscópico a Mecânica Quântica Antiga compreende as teorias dePlanck, Einstein, Bohr e De Broglie. As teorias de Heisenberg até Paul Dirac sãoconhecidas como Mecânica Quântica Moderna.
  • CONHECIMENTO CIENTÍFICO NO FINAL DO SÉCULO XIXMecânica Clássica - Isaac Newton (inglês: 1643 - 1727) Principia mathematica philosophiae naturalis (1687)
  • CONHECIMENTO CIENTÍFICO NO FINAL DO SÉCULO XIXÓptica- Christiaan Huygens (inglês: 1629-1695)Tratado da Luz (1690)
  • CONHECIMENTO CIENTÍFICO NO FINAL DO SÉCULO XIXÓptica- Thomas Young (inglês: 1773-1829)Trabalhos sobre interferências luminosas (1802)
  • CONHECIMENTO CIENTÍFICO NO FINAL DO SÉCULO XIX Óptica e Eletromagnetismo- James C. Maxwell (inglês: 1831-1879) Estabeleceu a relação entre o eletromagnetismoe a luz, e a propagação pelo “éter”. Posteriormente, Hertzconstruiu, a partir da teoria de Maxwell, o primeirotransmissor de rádio.
  • CONHECIMENTO CIENTÍFICO NO FINAL DO SÉCULO XIX
  • NOVAS DESCOBERTAS EXPERIMENTAIS O estudo de descargas elétricas em gases rarefeitos levou à descoberta dos raios catódicos.
  • NOVAS DESCOBERTAS EXPERIMENTAIS Os raios catódicos levaram à descoberta dos raios X, que eram úteis mas misteriosos.
  • NOVAS DESCOBERTAS EXPERIMENTAIS J. J. Thomson, estudando os raios catódicos, descobriu o elétron. Mas que relação os elétrons tinham com os átomos da matéria? O modelo de átomo descrito por Thomsonconsiste em elétrons localizados no interior de umadistribuição contínua de carga positiva (plum pudding).
  • NOVAS DESCOBERTAS EXPERIMENTAIS O modelo de átomo descrito por Rutherford mostrou que, em vezde estar espalhada por todo o átomo, a carga positiva deveria estarconcentrada numa região muito pequena do átomo, ou núcleo, no seucentro.
  • NOVAS DESCOBERTAS EXPERIMENTAIS O modelo de átomo de Bohr determinou algumas leis paraexplicar o modo pelo qual os elétrons giram em órbita ao redor do núcleoatômico.Primeira Lei: os elétrons podem girar em órbita somente a determinadasdistâncias permitidas do núcleo.Segunda Lei: um átomo irradia energia quando um elétron salta de umaórbita de maior energia para uma de menor energia. ....AulasSimulaçõeshydrogen-atom_pt.jar
  • NOVAS DESCOBERTAS EXPERIMENTAIS Os estudos de HenriBecquerel e do casal Curie levaramà descoberta da radioatividade e deestranhos elementos que emitiamenergia de origem desconhecida.
  • O PROBLEMA DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO O que é um corpo negro? É um objeto capaz de absorver toda a radiação nele incidente. É um objeto capaz de emitir, em cada parte do espectro eletromagnético, a máxima energia devido à sua temperatura apenas.
  • O PROBLEMA DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO O que é radiação térmica? É a radiação emitida por qualquer corpo, devido à sua temperatura.
  • O PROBLEMA DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO 1) Quais as características da emissão térmica de um corpo negro? 1879 - Josef Stefan Energia radiante emitida por um corpo negro é proporcional a T4 (resultado experimental).
  • O PROBLEMA DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO -100 C 0 C 1000 C
  • O PROBLEMA DA RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO O 1400 aquecido temperatura igual ou pois suas 560 C só emite A corpo corpoo à corpo já emite luz, emite radiação visível composto Um C, em torno de 2000 C inferior a radiações, emborapredominantemente infravermelhas, permanecem também à região do espectro(luz), praticamente em todos os comprimentos de onda. radiação infravermelha;visível (luz amarela);
  • HIPÓTESE DE PLANCK A Teoria Quântica Segundo o físico alemão Max PLANCK (1900): "Um elétron, ao oscilar com uma freqüência f, emite ou absorve umaradiação eletromagnética de igual freqüência, porém essa energia não é emitidaou absorvida continuamente, mas em quantidades descontinuas, discretas. " "A energia radiante de freqüência f, só pode ser emitida ou absorvida emquantidades discretas (quantum), múltiplos inteiros de hf, sendo h a constanteuniversal de Planck (6,6 x 10-34 J.s). " E = h.f
  • O EFEITO FOTOELÉTRICO - Heinrich Hertz, 1890 Recebe o nome de efeito fotoelétrico áobservação de que quando um pedaço de metal éiluminado com luz, uma pequena corrente elétrica fluiatravés do metal.
  • O EFEITO FOTOELÉTRICO Aplicações Sensores de Portas Automáticas Parque de energia solar de Sanlucar la Mayor, ao sul de Sevilha
  • O EFEITO FOTOELÉTRICO Segundo Einstein (1905):. A luz monocromática consistia de um fluxo de partículas(pacotes de energia ou fótons) com energia E = hf Cada fóton com sua energia hf
  • O EFEITO FOTOELÉTRICO . Existe um limiar de freqüências. hf < w não há emissão de elétrons.Energia cinética do fotoelétron Ec = hf - w Trabalho para remover o elétron do metal Energia do Fóton incidente 1 eV = 1,6.10-19 joule
  • O EFEITO FOTOELÉTRICO Dualidade onda-partícula "A Luz apresenta propriedades ondulatórias (reflexão, refração, difração,interferência e efeito Dopler) e corpusculares (efeito fotoelétrico e efeitoCompton)". A hipótese de Einstein sugere que a luz, ao atravessar o espaço, não secomporta como uma onda, mas sim com uma partícula. ....AulasSimulaçõesphotoelectric_en.jar
  • O EFEITO FOTOELÉTRICO Em um laboratório, são fornecidas a um estudante duas lâmpadas de luzmonocromática. Uma emite luz com comprimento de onda correspondente ao vermelho(4,0.1014 Hz) e com potência de 150 Watts. A outra lâmpada emite luz com comprimento deonda correspondente ao violeta (7,5.1014 Hz) e cuja potência é de 15 Watts. O estudante deverealizar uma experiência sobre o efeito fotoelétrico. Inicialmente, ele ilumina uma placa de lítiometálico com a lâmpada de 150 W e, em seguida, ilumina a mesma placa com a lâmpada de 15W. A freqüência-limite do lítio metálico é aproximadamente 6,0.1014 Hz. Em relação à descrição apresentada, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).( ) Ao iluminar a placa de lítio com a lâmpada de 15 W, elétrons são ejetados dasuperfície metálica.( ) Como a lâmpada de luz vermelha tem maior potência, os elétrons serão ejetados dasuperfície metálica, ao iluminarmos a placa de lítio com a lâmpada de 150 W.( ) A energia cinética dos elétrons, ejetados da placa de lítio, é diretamenteproporcional à freqüência da luz incidente.( ) Quanto menor a frequência da luz utilizada, maior a energia cinética dos elétronsejetados da superfície metálica.( ) Se o estudante iluminasse a superfície de lítio metálico com uma lâmpada de 5 W deluz monocromática azul, os elétrons seriam ejetados da superfície metálica do lítio.( ) Se o estudante utilizasse uma lâmpada de luz violeta de 60 W, a quantidade deelétrons ejetados da superfície do lítio seria quatro vezes maior que a obtida com a lâmpada de15 W.
  • EFEITO COMPTON Na interação entre um fóton e um elétron ocorreria umespalhamento, o elétron recuaria e absorveria parte da energia. O fótonespalhado teria então menos energia, e portanto, freqüência mais baixaque a do fóton incidente.
  • PRINCIPIO DA INCERTEZA - Heisenberg, 1925 (alemão) Afirma a impossibilidade de se determinarsimultaneamente a posição e a velocidade de umapartícula com precisão arbitrariamente grande. Em 1925, com a descoberta da Mecânica Quântica, Werner Heisenbergtornou-se um dos maiores físicos de todos os tempos. Onde ħ é a Constante de Planck (h) dividida por 2π. Nessa análise da observação de um elétron, o fóton representa a ação doobservador sobre o objetode Planck (h) dividida por 2π.Onde ©¤ é a Constante observado.
  • PRINCIPIO DA INCERTEZA Na verdade é possível especificar qualquer uma dessas duasquantidades tão precisamente quanto se queira, mas, a medida que se aumenta aprecisão na determinação de uma, perde-se precisão na determinação da outra. E para surpresa da comunidade científica, a resposta da MecânicaQuântica foi de que era impossível calcular a trajetória de um elétron pela razãode que não existia trajetória! Nessa análise da observação de um elétron, o fóton representa a ação doobservador sobre o objeto observado. O fato de o elétron ser visto implica anecessidade de que um fóton seja emitido por ele, com as conseqüênciasdescritas. O princípio da incerteza é, assim, uma manifestação da impossibilidadede se ignorar a interação observador-sistema observado.
  • O CARACTÉR CORPUSCULAR DA MATÉRIA - Louis De Broglie, 1927 (francês) Lançou a hipótese de que, se a luz apresentavanatureza dual, também uma partícula poderia comportar-sede modo semelhante. Segundo o físico francês Louis De Broglie as partículas subatômicas(elétrons, prótons, etc.) também possuem características ondulatórias. Esse fatofoi comprovado por Clinton Davisson, Lester Germer e G. P. Thomson (filho de J.J. Thomson). E E hf hf h h Q mc .c Q . Como E hf Q λ 2 c c f Q cOnde ©¤ é a Constante de Planck (h) dividida por 2π. ....VídeosDr. Quatum.mpg
  • O GATO DE SCHRÖDINGER - Erwin Schrödinger (austríaco: 1887-1961) Famoso por suas contribuições à MecânicaQuântica, especialmente a Equação de Schrödinger, pelaqual recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1933. Tambémpropôs o experimento conceitual (mental) conhecido como oGato de Schrödinger. O gato de Schrödinger foi pensado como exemplo para mostrar claramente as diferenças existentes entre o mundo quotidiano e o mundo quântico.Onde ©¤ é a Constante de Planck (h) dividida por 2π.
  • O GATO DE SCHRÖDINGER A Função de Onda deSchrödinger ψ, apesar de não apresentarnenhum significado físico, contém todasas informações relevantes a respeito dapartícula. Pela interpretação de Max Born afunção ψ2 diz respeito a probabilidade deencontrar a particula. -1 2
  • O GATO DE SCHRÖDINGER . A Mecânica Quântica diz-nos que nada é real, eque não podemos afirmar nada acerca dos fenômenosexceto quando os vemos. . O gato de Schrödinger foi pensado como exemplo para mostrarclaramente as diferenças existentes entre o mundo quotidiano e o mundoquântico. . No mundo quântico já não vigoram mais as leis que nos sãofamiliares. Os acontecimentos são regidos por probabilidades.
  • O GATO DE SCHRÖDINGER Schrödinger, tão preocupado como Einstein com as implicaçõesda teoria quântica, tentou mostrar o absurdo de tais implicaçõesimaginando uma experiência como a referida, que ocorreria numa sala oucaixote fechado, em cujo interior estariam ainda um gato vivo e um frascode gás venenoso, tudo disposto de maneira que se a desintegraçãoradioativa se desse, o frasco seria quebrado e o gato morreria. No mundoquotidiano a morte do gato tem 50% de probabilidade de ocorrer, e, semolhar para o interior do caixote, podemos dizer com segurança que o gatoou está vivo ou está morto. Mas aqui deparamos com a estranheza do mundo quântico. Segundo a teoria, nenhuma das duas possibilidades de concretização (o gato vivo e fato morto) tem realidade a não ser que seja observada.
  • O GATO DE SCHRÖDINGER Assim a desintegração nem aconteceu nem não aconteceu e o gatonão morreu nem sobreviveu até que tenhamos olhado para o interior docaixote. Os teóricos que aceitam a versão pura da Mecânica Quântica dizemque o gato existe num estado indeterminado que não é vida nem é morte, atéque um observador olhe para dentro do caixote. Nada é real se não éobservado.
  • Essa idéia era um anátema paraEinstein. "Deus não joga dados", dizia, referindo-se à teoria de que o mundo evolui em conseqüência de escolhas aleatórias ao nível quântico
  • 01. Construa um mapa conceitual sobre o assunto.