Hidrogénio, energia de futuro ?
Será que o hidrogénio se irá transformar numa fonte inesgotável de energia no futuro?
Os cientistas e investigadores, seguem por dois campos diferentes nesta matéria. Um em amplo desenvolvimento que são as pilhas de combustível, outro em menor expansão que consiste na fusão dos núcleos de hidrogénio.
Por oposição á pilha clássica, onde a corrente eléctrica é gerada a partir de combustíveis electroquímicos, a pilha de combustível consiste num gerador de corrente eléctrica ( e de calor) que utiliza a reacção entre o hidrogénio (combustível) e o oxigénio do ar (comburente), para através da libertação de electrões gerar água.
A Europa, os EUA e o Japão desenvolvem de uma forma intensa, um numero considerável de variantes de pilhas de combustível - destinadas a motores eléctricos para automóveis, quer para novas gerações de centrais térmicas e eléctricas. Prevê-se uma forte penetração no mercado deste processo de produção de energia, dentro de uma ou duas décadas.
Com a fusão, pretende-se a reprodução, de forma controlada da produção de energia do universo estelar, através da fusão dos nucleos de hidrogénio com os nucleos pesados de hélio. De á quatro décadas a esta parte que a Europa, investe com grande esforço na produção deste tipo de energia sem produção de emissões poluentes ou resíduos radioactivos para combater a excessiva dependencia dos combustíveis fósseis. A fusão é objecto de uma grande cooperação mundial (ITER), tendo em vista, a prazo, a contrucção do primeiro reactor experimental.
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Energias renováveis III - O que faz a Europa?
fAgua, Ar, Sol e Terra.
No primeiro plano da produção de energia através de recursos naturais está a hidráulica fluvial cuja produção de electricidade assegura 13% do total produzido na União Europeia.
Além das micro-centrais fluviais utilizadas em situações especificas, a hidraulica maritima - ondas e marés - oferece um amplo campo de investigação.
A energia eólica aparece em segundo lugar com um parque instalado próximo de uma potência total de 4000 megawatts (MW). Algumas zonas estão dotadas de instalações de muito grande dimensão, nomeadamente ao longo das costas do Mar do Norte e do Mediterrâneo. A investigação intensiva, nos domínios da aerodinâmica e da mecânica, permitiu alcançar progressos técnicos consideráveis, os quais tornaram o custo do kilowatt/hora muito competitivo.
O desenvolvimento tecnologico veio permitir a utilização de potentes geradores eólicos em plataformas off-shore tornando este sector muito promissor no futuro.
Os bons resultados destes equipamentos, veio proporcionar o seu desenvolvimento e instalação um pouco por toda a Europa ( Portugal é um bom exemplo), continuam investigações na produção de celulas fotovoltaicas com vista a uma melhor eficacia e eficiencia das mesmas, bem como de novas tendencias na produção de equipamentos solares térmicos.
Uma das aplicações com perspectivas de futuro consiste numa integração mais sistemática de sistemas de captação nos edifícios.
No primeiro plano da produção de energia através de recursos naturais está a hidráulica fluvial cuja produção de electricidade assegura 13% do total produzido na União Europeia.
Além das micro-centrais fluviais utilizadas em situações especificas, a hidraulica maritima - ondas e marés - oferece um amplo campo de investigação.
A energia eólica aparece em segundo lugar com um parque instalado próximo de uma potência total de 4000 megawatts (MW). Algumas zonas estão dotadas de instalações de muito grande dimensão, nomeadamente ao longo das costas do Mar do Norte e do Mediterrâneo. A investigação intensiva, nos domínios da aerodinâmica e da mecânica, permitiu alcançar progressos técnicos consideráveis, os quais tornaram o custo do kilowatt/hora muito competitivo.
O desenvolvimento tecnologico veio permitir a utilização de potentes geradores eólicos em plataformas off-shore tornando este sector muito promissor no futuro.
Os bons resultados destes equipamentos, veio proporcionar o seu desenvolvimento e instalação um pouco por toda a Europa ( Portugal é um bom exemplo), continuam investigações na produção de celulas fotovoltaicas com vista a uma melhor eficacia e eficiencia das mesmas, bem como de novas tendencias na produção de equipamentos solares térmicos.
Uma das aplicações com perspectivas de futuro consiste numa integração mais sistemática de sistemas de captação nos edifícios.
Energias renováveis II - O que faz a Europa?
Obstáculos a eliminar.
Para vencer a batalha das energias renováveis é necessario que os grandes consumidores e a sociedade em geral aborde o problema energético de forma diferente e deixem de priveligiar os combustíveis fósseis e em alguns casos o nuclear.
Os recursos renováveis só estão disponiveis á escala local devido á sua flutuabilidade, obrigando á sua utilização em conjunto com outras fontes.
O facto de serem recursos gratuitos e a sua utilização ser descentralizada podem promover uma boa independência energética, tanto para consumidores locais como para consumo em macro-escala.
No entanto, devido aos limites de potência impostos, os investimentos iniciais necessários á exploração dessas energias são de amortização a longo prazo e os custos de manutenção ainda são elevados.
Estas tecnologias não se poderão desenvolver sem a integração na rede de distribuição eléctrica ( o que se tem vindo a verificar) o que permitirá não só absorver o excesso de produção das unidades, como compensar quebras de produção derivadas das oscilações das condições naturais das quais dependem.
Estas energias limpas, não deixam de apresentar alguns impactos negativos tais como o ruído em geradores eólicos ou alteração de ecossistemas no caso das mini-hídricas.
O que se faz
Devido ao forte avanço tecnológico, estes obstaculos têm sido eliminados pois verifica-se um aumento considerável no desempenho dos equipamentos. O aumento da eficácia dos equipamentos de exploração dos diferentes recursos renováveis - turbinas, captadores, sistemas de auto-regulação ou meios de armazenamento, constitui um amplo campo de investigação para físicos e engenheiros.
A integração deste tipo de energia em todos os sistemas possíveis de consumo constitui um enorme desafio para a Europa. Por ser uma disciplina de futuro, promove a criação de novas PME de base tecnologica, proporcionando novos postos de trabalho e aumentando a riqueza.
Para vencer a batalha das energias renováveis é necessario que os grandes consumidores e a sociedade em geral aborde o problema energético de forma diferente e deixem de priveligiar os combustíveis fósseis e em alguns casos o nuclear.
Os recursos renováveis só estão disponiveis á escala local devido á sua flutuabilidade, obrigando á sua utilização em conjunto com outras fontes.
O facto de serem recursos gratuitos e a sua utilização ser descentralizada podem promover uma boa independência energética, tanto para consumidores locais como para consumo em macro-escala.
No entanto, devido aos limites de potência impostos, os investimentos iniciais necessários á exploração dessas energias são de amortização a longo prazo e os custos de manutenção ainda são elevados.
Estas tecnologias não se poderão desenvolver sem a integração na rede de distribuição eléctrica ( o que se tem vindo a verificar) o que permitirá não só absorver o excesso de produção das unidades, como compensar quebras de produção derivadas das oscilações das condições naturais das quais dependem.
Estas energias limpas, não deixam de apresentar alguns impactos negativos tais como o ruído em geradores eólicos ou alteração de ecossistemas no caso das mini-hídricas.
O que se faz
Devido ao forte avanço tecnológico, estes obstaculos têm sido eliminados pois verifica-se um aumento considerável no desempenho dos equipamentos. O aumento da eficácia dos equipamentos de exploração dos diferentes recursos renováveis - turbinas, captadores, sistemas de auto-regulação ou meios de armazenamento, constitui um amplo campo de investigação para físicos e engenheiros.
A integração deste tipo de energia em todos os sistemas possíveis de consumo constitui um enorme desafio para a Europa. Por ser uma disciplina de futuro, promove a criação de novas PME de base tecnologica, proporcionando novos postos de trabalho e aumentando a riqueza.
Energias renováveis - O que faz a Europa ?
Factos.
O desenvolvimento das energias renováveis deu-se com as crises petrolíferas da década de 70 e com a tomada de consciência de que os recursos fósseis se esgotariam um dia.
Desde aí, a questão energética tem adquirido uma importância cada vez maior. Tornou-se evidente que a utilização do carvão e do petróleo não correspondia à nova exigência de um desenvolvimento "sustentável".
A tomada de consciência dos danos que provocam, designadamente no que se refere à qualidade do ar e às suas consequências para a saúde pública, tem vindo a aumentar. Finalmente, a mobilização em torno de novas soluções acentuou-se com a constatação do facto de o consumo excessivo de energias fósseis - especialmente nos países ricos - provocar o aquecimento global do clima do planeta.
Esta ameaça esteve na base dos Acordos de Quioto (1998). Nessa altura, a Europa comprometeu-se a reduzir em 8%, em relação ao seu nível de 1990, as emissões de dióxido de carbono (CO2) no período compreendido entre 2008 e 2012.
A conjuntura energética radicalmente nova da era pós-Quioto transforma as energias sustentáveis e não poluentes num enorme desafio. O objectivo enunciado na estratégia energética europeia de duplicação da sua quota ultrapassa o simples desejo: torna-se uma necessidade.
O desenvolvimento das energias renováveis deu-se com as crises petrolíferas da década de 70 e com a tomada de consciência de que os recursos fósseis se esgotariam um dia.
Desde aí, a questão energética tem adquirido uma importância cada vez maior. Tornou-se evidente que a utilização do carvão e do petróleo não correspondia à nova exigência de um desenvolvimento "sustentável".
A tomada de consciência dos danos que provocam, designadamente no que se refere à qualidade do ar e às suas consequências para a saúde pública, tem vindo a aumentar. Finalmente, a mobilização em torno de novas soluções acentuou-se com a constatação do facto de o consumo excessivo de energias fósseis - especialmente nos países ricos - provocar o aquecimento global do clima do planeta.
Esta ameaça esteve na base dos Acordos de Quioto (1998). Nessa altura, a Europa comprometeu-se a reduzir em 8%, em relação ao seu nível de 1990, as emissões de dióxido de carbono (CO2) no período compreendido entre 2008 e 2012.
A conjuntura energética radicalmente nova da era pós-Quioto transforma as energias sustentáveis e não poluentes num enorme desafio. O objectivo enunciado na estratégia energética europeia de duplicação da sua quota ultrapassa o simples desejo: torna-se uma necessidade.
Filmes finos em materiais fotovoltaicos.
A absorção da luz com um comprimento de onda de 660 nm é maior para o espaçamento e diâmetro dos furos na parte vermelha do gráfico. A inserção mostra o layout da célula.Imagem: Harry Atwater, CalTech.
O maior desafio da tecnologia das células de energia solar fotovoltaica é a redução do custo por watt da capacidade de geração de energia a partir do sol.
Células de semicondutores policristalinos, fabricados a partir de materiais semicondutores depositados sobre substratos de baixo custo têm maior potencial e podem baixar o custo da tecnologia da célula solar.
No entanto, a produção de celulas de alta eficiência em Si ou GaAs exige um crescimento rápido de filmes semicondutores de grãos muito grandes.
No Caltech investiga-se processos de crescimento a baixa temperatura, que envolvem o controle preciso de cristalização e crescimento de filmes finos amorfos, para conseguir grãos das dimensões pretendidas (10-100 microns) de Si e GaAs em vidro.
Pode encontrar boa informação na Technology Review do MIT.
Feynman´s Talk
Tenho de trabalhar hoje. Anda pouca gente aqui pelo Lab e dedico-me a velhos textos...
Este aqui é dos mais belos que conheço. Tão belo que não arrisco publicar aqui a tradução.
O melhor da Física, escrita por alguém que amava verdadeiramente a Física. O Professor Richard Feynman com toda a sua genialidade !!
Uma delicia !!
Este aqui é dos mais belos que conheço. Tão belo que não arrisco publicar aqui a tradução.
O melhor da Física, escrita por alguém que amava verdadeiramente a Física. O Professor Richard Feynman com toda a sua genialidade !!
Uma delicia !!
There's Plenty of Room at the Bottom
The Nobel Prize in Physics 2009
O Prémio Nobel da Física 2009 foi atribuído a três "mestres da luz" o chino-britânico Charles Kao e os Norte-Americanos Willard Boyle e George E. Smith.
Kao que era Reitor da Chinese University of Hong-Kong foi premiado pelo "avanço no campo da transmissão de luz através de fibras para comunicação optica."
Boyle e Smith foram premiados pela "invenção de um circuito semicondutor de imagens, o sensor CCD"
Pode ver aqui.
Kao que era Reitor da Chinese University of Hong-Kong foi premiado pelo "avanço no campo da transmissão de luz através de fibras para comunicação optica."
Boyle e Smith foram premiados pela "invenção de um circuito semicondutor de imagens, o sensor CCD"
Pode ver aqui.
Problemas do Milenio II
Apresenta-se o 2º problema do Milénio.
Teoria de Yang-Mills e a Hipotese do Intervalo de Massa
Muitos dos desenvolvimentos da matemática vêm das necessidades de outras disciplinas. A física sempre foi pródiga em dar problemas para os matemáticos partirem a cabeça (este é mais um deles). Foi graças ás necessidades da física que os matemáticos Isaac Newton e Godfried Liebniz no século XVII inventaram o calculo infinitesimal. A invenção do calculo infinitesimal proporcionou aos físicos a possibilidade de descreverem o movimento continuo de uma forma precisa. Apesar dos métodos de Newton e Leibniz funcionarem, foram precisos 250 anos para que todo o calculo subjacente fosse completamente entendido. O mesmo se passa hoje com teorias físicas desenvolvidas na segunda metade do século XX.
O segundo problema do milénio desafia os matemáticos a por-se a par com os físicos.
As equações de Yang-Mills vêm da física quântica. Foram formuladas pelos físicos Chen-Ning Yang e Robert Mills para descrever todas as forças da natureza, excepto a gravidade. Embora a teoria funcione em termos práticos, ainda não foi totalmente desenvolvida enquanto teoria matemática.
O problema pede o desenvolvimento da matemática em falta, a partir de axiomas. A matemática teria de satisfazer um certo numero de condições observadas em laboratório. Em particular estabelecer (matematicamente) a "Hipótese do Intervalo de massa", para certas soluções das Equações de Yang-Mills. A hipótese é aceite pela maioria dos físicos e explica porque os electrões têm massa. Uma boa demonstração da Hipotese do Intervalo de Massa é considerado um bom teste para o desenvolvimento da teoria de Yang-Mills. Também ajudaria os físicos, eles não conseguem explicar porque razão os electrões têm massa. Simplesmente observam
Grosso modo:
Demonstre matemáticamente que os electrões têm massa e...um milhão de dólares será seu ..:-)
Teoria de Yang-Mills e a Hipotese do Intervalo de Massa
Muitos dos desenvolvimentos da matemática vêm das necessidades de outras disciplinas. A física sempre foi pródiga em dar problemas para os matemáticos partirem a cabeça (este é mais um deles). Foi graças ás necessidades da física que os matemáticos Isaac Newton e Godfried Liebniz no século XVII inventaram o calculo infinitesimal. A invenção do calculo infinitesimal proporcionou aos físicos a possibilidade de descreverem o movimento continuo de uma forma precisa. Apesar dos métodos de Newton e Leibniz funcionarem, foram precisos 250 anos para que todo o calculo subjacente fosse completamente entendido. O mesmo se passa hoje com teorias físicas desenvolvidas na segunda metade do século XX.
O segundo problema do milénio desafia os matemáticos a por-se a par com os físicos.
As equações de Yang-Mills vêm da física quântica. Foram formuladas pelos físicos Chen-Ning Yang e Robert Mills para descrever todas as forças da natureza, excepto a gravidade. Embora a teoria funcione em termos práticos, ainda não foi totalmente desenvolvida enquanto teoria matemática.
O problema pede o desenvolvimento da matemática em falta, a partir de axiomas. A matemática teria de satisfazer um certo numero de condições observadas em laboratório. Em particular estabelecer (matematicamente) a "Hipótese do Intervalo de massa", para certas soluções das Equações de Yang-Mills. A hipótese é aceite pela maioria dos físicos e explica porque os electrões têm massa. Uma boa demonstração da Hipotese do Intervalo de Massa é considerado um bom teste para o desenvolvimento da teoria de Yang-Mills. Também ajudaria os físicos, eles não conseguem explicar porque razão os electrões têm massa. Simplesmente observam
Grosso modo:
Demonstre matemáticamente que os electrões têm massa e...um milhão de dólares será seu ..:-)
Conversa com um microbio inteligente sobre termodinamica
Tenho um amigo chamado MIC. O Mic não é um amigo qualquer, é um micróbio que vive aqui no laboratório dentro de um recipiente com um liquido verde. O Mic é um ser inteligente, no outro dia conversamos sobre Termodinâmica. Assim:
Eu : Mic !!!
Mic : Sim...diz lá ! Não vez que estou aqui sossegado...o que queres?
Eu : Já ouviste falar em Termodinâmica ?
Mic : Termo quê ?!!! Sei lá do que estás para aí a falar?
Eu : Mas já ouviste falar em temperatura de um corpo...
Mic : Não sei...isso tem alguma coisa a ver com cor...
Eu : Não...pode ter a ver, pode estar relacionado mas não tem nada a ver com isso agora !
Mic : Se me explicares o que é isso de temperatura...
Eu : Espera lá...
Ligo o bico de Bunsen e aqueço o recipiente onde vive o Mic. Num instante as moléculas verdes que rodeiam o Mic entram numa agitação louca, uma agitação perigosa....
Mic: Eh lá !!! Pára lá com isso. Estou a ser bombardeado por todo lado !
Eu : Ok...já parei.
Mic : Uffa...agora está mais suportável. O que fizeste?
Eu : Aqueci o liquido onde vives. Não ficou mais quente ?
Mic : Isso não sei. Sei que ficou mais perigoso. As moléculas aqui á volta andam sempre a chocar comigo. Normalmente suporto bem os choques mas de repente os choques tornaram-se mais violentos e perigosos e o movimento aumentou bastante. A isso chama-se aquecer?
Eu : Sim...pelo menos á escala microscópica. Arrefecer é o processo inverso, suponho que as moléculas ficaram mais lentas. A temperatura é uma forma de medir esta propriedade dos corpos. Quanto maior a temperatura mais quente está o corpo.
Mic : Ou seja, no meu mundo quanto maior for a temperatura maior o movimento. Então aquilo a que vocês, seres macroscópicos, chamam "temperatura", nós os pequenitos chamamos energia ! Quanto mais energia tiverem as moléculas, maior será o movimento.
Eu : Só que nós não vimos esse movimento...é curioso, quando colocamos dois corpos em contacto a temperaturas diferentes, nós dizemos que há transferência de calor. Passado algum tempo eles ficam á mesma temperatura e nós dizemos que atingiram o equilíbrio térmico. Não há mais nada a não ser passagem de um lado para o outro.
Mic: Equilíbrio térmico ? Nada disso aqui se passa. Existe sempre movimento por parte das moléculas e nem todas andam á mesma velocidade, nem todas têm a mesma energia. Se assim fosse quando o corpo está á mesma temperatura as moléculas teriam todas a mesma velocidade e nada disso acontece, percebes ?
Eu: Sim, só que nós os humanos não temos maneira de ver todas as moléculas ao mesmo tempo e muito menos calcular a energia de cada uma. Falamos por isso em propriedades medias do sistema, energia, pressão...são sempre referidos valores médios ...
Mic: Anh...a pressão também...sim está sempre a acontecer, as moléculas a chocarem contra as paredes do recipiente...
Eu : Também não temos possibilidades de medir a energia das moléculas uma a uma ...
Mic : Então, vocês também falam em energia!!
Eu : Claro. Até temos leis que definem a sua conservação. Falamos de energia interna e não a conseguimos medir directamente, calculamos apenas variações dessa energia que resultam em trocas de calor ou trabalho. Uma das leis da conservação da energia diz apenas que as variações de energia resultam das trocas de trabalho ou calor. Outra diz que a variação de energia de um sistema (num conceito mais geral onde se inclui energia interna, cinética e potencial) é igual á soma das trocas de trabalho e calor com o exterior, contando de forma positiva a energia que entra. Mas olha que demoramos muito tempo a chegar a esta conclusão !!
Mic : Nós nunca lá chegamos...
Eu : Graças a isto conseguimos construir máquinas térmicas, que funcionando por ciclos conseguem transformar calor em trabalho, mas isto não pode ser feito de qualquer maneira...
Carnot, que estudou o fenómeno, afirmou que não é possível produzir trabalho trocando calor com uma única fonte, o que é o mesmo que dizer que não se pode fazer passar calor de um corpo mais frio para um mais quente sem gastar trabalho no processo. É aquilo a que chamamos o 2º Principio da Termodinâmica...
Mic : E o 1º qual é?
Eu : É o da conservação da energia que falamos antes. Mas voltando aos ciclos de Carnot, ele imaginou uma máquina térmica perfeita que poderia andar para trás e para diante. O seu funcionamento percorria um ciclo de transformações com várias etapas, umas a temperatura constante, outras sem trocas de calor com o exterior ( isotérmicas e adiabáticas). Graças ao Ciclo de Carnot, podemos definir uma nova grandeza a entropia...
Mic: Entropia ! Nunca ouvi falar...
Eu : Quando colocamos dois corpos em contacto a diferentes temperaturas, esperamos um bocado e a temperatura fica igual.o que estou a dizer é que eles não podem voltar ao estado inicial espontaneamente. O processo é irreversível...
Mic : Curioso esse conceito de entropia..também sei o que são processos irreversíveis. Se deixares cair uma gota de tinta azul neste liquido verde, os milhões de moléculas que o compõem não demoram muito tempo a espalhar-se pelo recipiente devido aos choques entre as moléculas. O processo é irreversível. A probabilidade das moléculas de tinta azul se reunirem e voltarem a juntar é praticamente nula...nós os micróbios associamos a entropia á desordem molecular.
Eu : De certa forma tens razão...podes considerar a entropia como a desordem do sistema !
Mic: Nos sistemas isolados, processos irreversíveis são aqueles que levam á desordem maxima...Concordo com tudo o que me disseste, agora explica-me o que é a Termodinâmica ?
Eu: Termodinâmica é tudo aquilo de que estivemos a falar. Sempre que se fala em temperatura e fenómenos térmicos estamos a falar de termodinâmica. basta ver o conceito de entropia.
Mic : Para nós microbios não faz sentido falar em termodinâmica. O vosso conceito de temperatura não faz sentido na nossa escala. Nós só vimos partículas microscópicas em movimento...pra nós é mecânica. A entropia é só uma medida de ordem e de dispersão...
O que é curioso é verificar que á vossa escala tudo isto se modifica. Não fazia ideia que o choque de todas estas moleculas, com as moléculas das paredes deste recipiente desse origem a algo constante á vossa escala...aquilo a que chamaram pressão. Para nós é incompreensível. Aprecio a vossa termodinâmica, mas nós micróbios não precisamos delas, não construímos máquinas.
Eu : Ah pois...as máquinas !
Mic : Desliga lá isso que as moléculas estão aqui aos pontapés...estão a tornar-se violentas !!
Eu : Desculpa, esqueci-me.
Eu : Mic !!!
Mic : Sim...diz lá ! Não vez que estou aqui sossegado...o que queres?
Eu : Já ouviste falar em Termodinâmica ?
Mic : Termo quê ?!!! Sei lá do que estás para aí a falar?
Eu : Mas já ouviste falar em temperatura de um corpo...
Mic : Não sei...isso tem alguma coisa a ver com cor...
Eu : Não...pode ter a ver, pode estar relacionado mas não tem nada a ver com isso agora !
Mic : Se me explicares o que é isso de temperatura...
Eu : Espera lá...
Ligo o bico de Bunsen e aqueço o recipiente onde vive o Mic. Num instante as moléculas verdes que rodeiam o Mic entram numa agitação louca, uma agitação perigosa....
Mic: Eh lá !!! Pára lá com isso. Estou a ser bombardeado por todo lado !
Eu : Ok...já parei.
Mic : Uffa...agora está mais suportável. O que fizeste?
Eu : Aqueci o liquido onde vives. Não ficou mais quente ?
Mic : Isso não sei. Sei que ficou mais perigoso. As moléculas aqui á volta andam sempre a chocar comigo. Normalmente suporto bem os choques mas de repente os choques tornaram-se mais violentos e perigosos e o movimento aumentou bastante. A isso chama-se aquecer?
Eu : Sim...pelo menos á escala microscópica. Arrefecer é o processo inverso, suponho que as moléculas ficaram mais lentas. A temperatura é uma forma de medir esta propriedade dos corpos. Quanto maior a temperatura mais quente está o corpo.
Mic : Ou seja, no meu mundo quanto maior for a temperatura maior o movimento. Então aquilo a que vocês, seres macroscópicos, chamam "temperatura", nós os pequenitos chamamos energia ! Quanto mais energia tiverem as moléculas, maior será o movimento.
Eu : Só que nós não vimos esse movimento...é curioso, quando colocamos dois corpos em contacto a temperaturas diferentes, nós dizemos que há transferência de calor. Passado algum tempo eles ficam á mesma temperatura e nós dizemos que atingiram o equilíbrio térmico. Não há mais nada a não ser passagem de um lado para o outro.
Mic: Equilíbrio térmico ? Nada disso aqui se passa. Existe sempre movimento por parte das moléculas e nem todas andam á mesma velocidade, nem todas têm a mesma energia. Se assim fosse quando o corpo está á mesma temperatura as moléculas teriam todas a mesma velocidade e nada disso acontece, percebes ?
Eu: Sim, só que nós os humanos não temos maneira de ver todas as moléculas ao mesmo tempo e muito menos calcular a energia de cada uma. Falamos por isso em propriedades medias do sistema, energia, pressão...são sempre referidos valores médios ...
Mic: Anh...a pressão também...sim está sempre a acontecer, as moléculas a chocarem contra as paredes do recipiente...
Eu : Também não temos possibilidades de medir a energia das moléculas uma a uma ...
Mic : Então, vocês também falam em energia!!
Eu : Claro. Até temos leis que definem a sua conservação. Falamos de energia interna e não a conseguimos medir directamente, calculamos apenas variações dessa energia que resultam em trocas de calor ou trabalho. Uma das leis da conservação da energia diz apenas que as variações de energia resultam das trocas de trabalho ou calor. Outra diz que a variação de energia de um sistema (num conceito mais geral onde se inclui energia interna, cinética e potencial) é igual á soma das trocas de trabalho e calor com o exterior, contando de forma positiva a energia que entra. Mas olha que demoramos muito tempo a chegar a esta conclusão !!
Mic : Nós nunca lá chegamos...
Eu : Graças a isto conseguimos construir máquinas térmicas, que funcionando por ciclos conseguem transformar calor em trabalho, mas isto não pode ser feito de qualquer maneira...
Carnot, que estudou o fenómeno, afirmou que não é possível produzir trabalho trocando calor com uma única fonte, o que é o mesmo que dizer que não se pode fazer passar calor de um corpo mais frio para um mais quente sem gastar trabalho no processo. É aquilo a que chamamos o 2º Principio da Termodinâmica...
Mic : E o 1º qual é?
Eu : É o da conservação da energia que falamos antes. Mas voltando aos ciclos de Carnot, ele imaginou uma máquina térmica perfeita que poderia andar para trás e para diante. O seu funcionamento percorria um ciclo de transformações com várias etapas, umas a temperatura constante, outras sem trocas de calor com o exterior ( isotérmicas e adiabáticas). Graças ao Ciclo de Carnot, podemos definir uma nova grandeza a entropia...
Mic: Entropia ! Nunca ouvi falar...
Eu : Quando colocamos dois corpos em contacto a diferentes temperaturas, esperamos um bocado e a temperatura fica igual.o que estou a dizer é que eles não podem voltar ao estado inicial espontaneamente. O processo é irreversível...
Mic : Curioso esse conceito de entropia..também sei o que são processos irreversíveis. Se deixares cair uma gota de tinta azul neste liquido verde, os milhões de moléculas que o compõem não demoram muito tempo a espalhar-se pelo recipiente devido aos choques entre as moléculas. O processo é irreversível. A probabilidade das moléculas de tinta azul se reunirem e voltarem a juntar é praticamente nula...nós os micróbios associamos a entropia á desordem molecular.
Eu : De certa forma tens razão...podes considerar a entropia como a desordem do sistema !
Mic: Nos sistemas isolados, processos irreversíveis são aqueles que levam á desordem maxima...Concordo com tudo o que me disseste, agora explica-me o que é a Termodinâmica ?
Eu: Termodinâmica é tudo aquilo de que estivemos a falar. Sempre que se fala em temperatura e fenómenos térmicos estamos a falar de termodinâmica. basta ver o conceito de entropia.
Mic : Para nós microbios não faz sentido falar em termodinâmica. O vosso conceito de temperatura não faz sentido na nossa escala. Nós só vimos partículas microscópicas em movimento...pra nós é mecânica. A entropia é só uma medida de ordem e de dispersão...
O que é curioso é verificar que á vossa escala tudo isto se modifica. Não fazia ideia que o choque de todas estas moleculas, com as moléculas das paredes deste recipiente desse origem a algo constante á vossa escala...aquilo a que chamaram pressão. Para nós é incompreensível. Aprecio a vossa termodinâmica, mas nós micróbios não precisamos delas, não construímos máquinas.
Eu : Ah pois...as máquinas !
Mic : Desliga lá isso que as moléculas estão aqui aos pontapés...estão a tornar-se violentas !!
Eu : Desculpa, esqueci-me.
Coisas sérias - Os problemas do Milénio
Introito
No ano de 2000 a Fundação Clay, de Cambridge (Massachusetts) anunciou um concurso histórico: Quem conseguisse resolver um dos sete problemas matemáticos ainda sem resolução e ver a demonstração confirmada pelos especialistas receberia um milhão de dólares como prémio.
Esta decisão tinha um precedente: em 1900, David Hilbert, propusera 23 problemas, agora conhecidos como Problemas de Hilbert, que definiram grande parte da ocupação matemática do Sec. XX. Os problemas do Milénio adquirirão, provavelmente, o mesmo estatuto neste inicio de Sec. XXI e a sua solução ou não dará o rumo á matemática deste inicio de Século.
Portanto, inteligentes, espertos, curiosos ou mesmo sortudos da matemática é a vossa oportunidade, um milhão de dólares faz sempre jeito.
Deixo então os quebra cabeças. Nos proximos posts escreverei alguma coisa sobre os problemas.
Vá lá...por um milhão de dolares !!! Divirtam-se
Afinal consigo escrever sobre coisas sérias...
No ano de 2000 a Fundação Clay, de Cambridge (Massachusetts) anunciou um concurso histórico: Quem conseguisse resolver um dos sete problemas matemáticos ainda sem resolução e ver a demonstração confirmada pelos especialistas receberia um milhão de dólares como prémio.
Esta decisão tinha um precedente: em 1900, David Hilbert, propusera 23 problemas, agora conhecidos como Problemas de Hilbert, que definiram grande parte da ocupação matemática do Sec. XX. Os problemas do Milénio adquirirão, provavelmente, o mesmo estatuto neste inicio de Sec. XXI e a sua solução ou não dará o rumo á matemática deste inicio de Século.
Portanto, inteligentes, espertos, curiosos ou mesmo sortudos da matemática é a vossa oportunidade, um milhão de dólares faz sempre jeito.
Deixo então os quebra cabeças. Nos proximos posts escreverei alguma coisa sobre os problemas.
- A hipotese de Reinmann
- Teoria de Yang-Mills e a Hipótese do Intervalo de massa.
- O Problema P versus NP.
- As Equações de Navier-Stokes
- A conjectura de Poincaré.
- A conjectura de Birch e Swinnerton-Dyer.
- A conjectura de Hodge.
Vá lá...por um milhão de dolares !!! Divirtam-se
Afinal consigo escrever sobre coisas sérias...
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