Trabalhos Escolares

Física: o que é ‘ar rarefeito’ e ‘ar comprimido’?

Ar rarefeito

Ar rarefeito é o encontrado em grandes altitudes. Ao nível do mar, o ar é pesado, com uma massa estável de 1 kg por metro cúbico. À medida que subimos, a pressão do ar vai diminuindo. Assim, numa altitude de 3 km, a pressão do ar é de somente 700 g por metro cúbico, causando dificuldade de respiração.

As maiores altitudes em que vive o homem estão a 4 km de altura e os alpinistas que escalam os picos mais altos (de até 9 km de altura), tem que carregar máscaras de oxigênio para suportar o ar bastante rarefeito.

Ar comprimido

O ar pode ser comprimido através de bombas, compressores e outros aparelhos, para várias finalidades. O uso mais comum é encontrado nos pneus. No posto de gasolina ou no borracheiro, uma bomba elétrica chamada “compressor” enche um bujão de ar. Sempre que alguém coloca o bico da mangueira de ar no pneu, o bujão de ar solta o ar comprimido para dentro do pneu.

Depois de um tempo, o compressor volta a carregar o bujão de ar. O ar comprimido serve para manter um carro em movimento. Faz com que o pneu absorva os buracos e segure o carro nas curvas, mantendo a maciez do veículo e o conforto dos passageiros.

O ar comprimido também pode ser usado para pistolas de pintura, enchimento de balões, pulverização de agrotóxicos (remédios contra doenças das plantações) etc.

Física: o que é a teoria quântica?

A teoria quântica é uma teoria da física baseada na utilização do conceito de unidade quântica para descrever as propriedades dinâmicas das partículas subatômicas e as interações entre a matéria e a radiação.

As bases da teoria foram assentadas pelo físico alemão Max Planck, o qual, em 1900, postulou que a matéria só pode emitir ou absorver energia em pequenas unidades discretas, chamadas quanta. Outra contribuição fundamental ao desenvolvimento da teoria foi o princípio da incerteza, formulado por Werner Heisenberg em 1927.

Planck desenvolveu o conceito de quantum como resultado dos estudos da radiação do corpo negro (corpo negro refere-se a um corpo ou superfície ideal que absorve toda a energia radiante, sem nenhuma reflexão). Sua hipótese afirmava que a energia só é irradiada em quanta, cuja energia é hu, onde u é a freqüência da radiação e h é o “quanta de ação”, fórmula agora conhecida como constante de Planck.

O físico francês Louis Victor de Broglie sugeriu, em 1924, que uma vez que as ondas eletromagnéticas apresentam características corpusculares, as partículas também deveriam ter características ondulatórias. O conceito ondulatório das partículas levou Erwin Schrödinger a desenvolver uma equação de onda para descrever as propriedades ondulatórias de uma partícula e, mais concretamente, o comportamento ondulatório do elétron no átomo de hidrogênio.

Ainda que a mecânica quântica descreva o átomo exclusivamente por meio de interpretações matemáticas dos fenômenos observados, pode-se dizer que o átomo é formado por um núcleo rodeado por uma série de ondas estacionárias; essas ondas têm máximos em pontos determinados e cada onda estacionária representa uma órbita. O quadrado da amplitude da onda em cada ponto, em um momento dado, é uma medida da probabilidade de que um elétron se encontre ali. Já é possível dizer que um elétron é um ponto determinado em um momento dado.

A compreensão das ligações químicas foi radicalmente alterada pela mecânica quântica e passou a basear-se nas equações de onda de Schrödinger. Os novos campos da física — como a física do estado sólido, a física da matéria condensada, a supercondutividade, a física nuclear ou a física das partículas elementares — apoiaram-se firmemente na mecânica quântica.

Essa teoria é na base de todas as tentativas atuais de explicar a interação nuclear forte e desenvolver uma teoria do campo unificado. Os físicos teóricos, como o britânico Stephen Hawking, continuam esforçando-se para desenvolver um sistema que englobe tanto a relatividade como a mecânica quântica.

Física: o que é o ‘princípio de exclusão’? o que é o ‘spin’?

Princípio de exclusão

O princípio de exclusão é um  princípio fundamental da física,  diz que duas partículas elementares de spin semi-inteiro, por exemplo, elétrons, não podem ocupar o mesmo estado quântico (estado de energia) em um átomo.

Esse princípio explica as regularidades da lei periódica. Foi formulado em 1925 pelo físico e matemático suíço de origem austríaca Wolfgang Pauli.

De acordo com a teoria quântica, os estados possíveis dos elétrons no átomo especificam-se por quatro números discretos, chamados números quânticos. Estes números quânticos não podem repetir-se em um mesmo átomo.

Princípio não apenas se aplica aos elétrons dos átomos, mas também aos que se deslocam através da matéria na forma de corrente elétrica.

Spin

Spin é o momento angular intrínseco de uma partícula subatômica. Na física atômica e de partículas, existem dois tipos de momento angular: o momento angular de spin e o momento angular orbital. O spin é uma propriedade fundamental de todas as partículas elementares e existe ainda que a partícula não se mova; o momento angular orbital se deve ao movimento da partícula.

O momento angular total de uma partícula é uma combinação dos momentos angulares orbital e de spin. A teoria quântica afirma que o momento angular de spin só pode assumir determinados valores discretos. Esses valores discretos se expressam como múltiplos inteiros ou semi-inteiros da unidade fundamental do momento angular, h/2ð, onde h é a constante de Planck.