Eletrica e Eletronica Básica Aplicada - Apostilas - Engenharia Elétrica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Ronaldinho890
Ronaldinho8904 de Março de 2013

Eletrica e Eletronica Básica Aplicada - Apostilas - Engenharia Elétrica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia elétrica sobre o estudo da elétrica e da elétronica básica aplicada, modelo atómico de Niels Bohr.
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Eletrica e Eletronica Básica Aplicada

A visão dos antigos gregos sobre a constituiçao da matéria.

O modelo atómico de Niels Bohr.

23 de Fevereiro de 2010

Engenharia Mecânica Bacharelado 3NA

A visão dos antigos gregos sobre a constituição da matéria.

Tudo começou com o pai do pensamento científico ocidental - Tales de Mileto, mais precisamente há 2.500 anos na Grécia antiga.

Foi neste período que ele viveu, na cidade grega de Mileto - onde fica a atual Turquia. Tales buscava a resposta para a constituição básica de tudo que existe ao nosso redor, e formulou uma teoria. Ao contemplar as conchas marinhas encravadas muito acima do nível do mar concluiu -corretamente - que o nível do mar teria sido muito mais alto antigamente.

Ele também observava a chuva cair sobre o mar Egeu, e a névoa costumeira desta região. Com base em suas observações, ele concluiu que tudo era feito de água. Sua teoria dizia que tudo se originava de um único elemento, a água. Um de seus discípulos discordava de seu mestre - como todo bom discípulo. Para Anaxímenes o elemento do qual todo o resto deriva não era a água, e sim o ar. Ele dizia o seguinte: tudo era constituído

de uma substância básica que, quando rarefeita, constituía o ar. Logo tudo era ar, em uma fase de maior ou menor compressão.

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Na cidade grega de Éfeso viveu por volta de 500 a.C. um grande filósofo da antiguidade: Heráclito. Ele tinha sua própria teoria para a grande diversidade de matéria ao nosso redor: tudo era originado pelo fogo, pois para ele a matéria está em constante mudança e o fogo é o agente desta mudança. Em uma colônia grega na ilha da Sicília, viveu por volta do século V a.C. o filósofo Empédocles. Para ele a idéia de que tudo era feito a partir de um único elemento não poderia estar correta; então ele propôs

que tudo era constituído não de um, mas de quatro elementos: ar, água, terra e fogo.

Aos nossos olhos modernos, poderíamos olhar os elementos básicos de Empédocles como sendo cada um deles representante de uma fase ou estado da matéria. O ar é a fase gasosa, a terra a sólida, a água a líquida. E o fogo?

O fogo também pode ser considerado como uma fase da matéria. Os gregos antigos não tinham como saber isto, mas o fogo não se enquadra em nenhuma das três fases citadas antes porque não tem as características das mesmas. Ele está em uma quarta fase da matéria chamada de plasma. A idéia de que tudo era formado destes quatro elementos foi duradoura, em parte porque foi defendida pelo filósofo que influenciou o pensamento humano durante mais tempo, Aristóteles, cujas idéias foram aceitas durante 2000 anos (as idéias de Galileu e Newton são aceitas há menos de 500 anos!).

Por este fato, os quatro elementos são ditos aristotélicos. Aristóteles ainda introduziu um quinto elemento, pois para ele os céus, que abrangiam

tudo que não estivesse no nosso planeta, não eram feitos dos mesmos elementos deste. Para Aristóteles os céus eram imutáveis, diferente da Terra, onde a matéria poderia sofrer modificações. O mundo celeste era preenchido por um quinto elemento - o ‘éter’ ou ‘quinta- essência’.

Chega então a pergunta feita por Leucipo, no século V a.C. Seus questionamentos eram: a matéria é contínua ou é constituída de unidades mínimas? Se pudéssemos cortar um corpo, chegaríamos a uma porção que seria indivisível? Leucipo acreditava que existia esta unidade mínima que seria indivisível, a qual ele chamou de ‘átomo’, que em grego significa ‘indivisível’. Sua idéia foi refinada por um discípulo chamado Demócrito.

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Para ele, os átomos eram em número infinito e estavam em constante movimento. Existiria um número gigantesco de átomos diferentes, e estas diferenças estariam nas formas, massas e tamanhos. A idéia dos átomos nos parece extremamente moderna, só que foi esquecida durante dois milênios em detrimento da teoria dos quatro elementos aristotélicos.

Modelo atómico de Niels Bohr.

Na física atômica, o átomo de Bohr (1885-1962) é um modelo que descreve o átomo como um núcleo pequeno e carregado positivamente cercado por elétrons em órbita circular.

Ernest Rutherford, no início do século XX, faz o experimento de bombardear uma folha de ouro e, a partir da análise dessa experiência, afirma que átomos fossem constituídos de uma nuvem difusa de elétrons carregados negativamente que circundavam um núcleo atômico denso, pequeno e carregado positivamente.

A partir dessa descrição, é fácil imaginar uma concepção de um modelo planetário para o átomo, com elétrons orbitando ao redor do "núcleo-sol". Porém, a problema mais séria desse modelo é a perda de energia dos elétrons por radiação síncrotron: uma partícula carregada eletricamente e acelerada emite radiações eletromagnéticas que têm energia; fosse assim, ao orbitar em torno do núcleo atômico, o elétron deveria gradativamente emitir radiações e cada vez mais aproximar-se do núcleo, em uma órbita espiralada, até finalmente chocar-se com ele. Um cálculo rápido mostra que isso deveria ocorrer quase que instantaneamente.

Como o "colapso" atômico da forma descrita anteriormente não acontece, o físico dinamarquês Niels Bohr,em 1912, baseando-se também nas ideias de Albert Einstein e Max Planck, propõe as seguintes ideias-chave:

1.Os elétrons que circundam o núcleo atômico existem em órbitas que têm níveis de energia quantizados

2.As leis da mecânica clássica não valem quando o elétron salta de uma órbita a outra

3.Quando ocorre o salto de um elétron entre órbitas, a diferença de energia é emitida (ou suprida) por um simples quantum de luz (também chamado de fóton), que tem energia exatamente igual à diferença de energia entre as órbitas em questão

4.As órbitas permitidas dependem de valores quantizados (discretos) de momento angular orbital, L.

Nesta ocasião Bohr determinou suas duas leis para o que realmente ocorre.

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Dizia : "Aqui estão algumas leis que parecem impossíveis, porém elas realmente correspondem ao modo como os sistemas atômicos parecem funcionar, de forma que vamos usá-las.

Primeira Lei: os elétrons podem girar em órbita somente a determinadas distâncias permitidas do núcleo.

Entretanto, as órbitas extremamente distantes, tais como a décima, a vigésima ou a centésima órbita, são improváveis. É bastante provável que um elétron em uma órbita distante fosse perdido pelo átomo. Em outras palavras outro átomo o arrebataria, ou uma onda de energia eletromagnética o deixaria a esmo como um "elétron livre" movendo-se através do espaço entre os átomos. Por conseguinte, as órbitas mais importantes, aquelas que desempenham um papel principal na produção do espectro linear de um átomo, são as órbitas mais internas.

Assim, a lei de Bohr afirma que os elétrons agem como se o espaço ao redor do núcleo atômico possuísse trajetos invisíveis. Mas Bohr não deu justificativa para esta estranha situação.

Segunda Lei: um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.

Além disso, um átomo absorve energia quando um elétron é deslocado de uma órbita de menor energia para uma órbita de maior energia.

Em outras palavras, os elétrons saltam de uma órbita permitida para outra à medida que os átomos irradiam ou absorve energia. As órbitas externas do átomo possuem mais energia do que as órbitas internas. Por conseguinte, se um elétron salta da órbita 2 para a órbita 1, há emissão de luz, por outro lado, se luz de energia adequada atingir o átomo, esta é capaz de impelir um elétron da órbita 1 para a órbita 2. Neste processo, a luz é absorvida.

A luz vermelha no espectro atômico é causada por elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita.

A luz verde-azulada no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quarta órbita para a segunda órbita.

A luz azul no espectro atômico é causada por elétrons saltando

da quinta órbita para a segunda órbita.

A luz violeta mais brilhante no espectro atômico é causada por elétrons saltando

da sexta órbita para a segunda órbita.

É interessante notar que o comprimento de onda da luz encontrada no espectro do hidrogênio corresponde a diferentes órbitas. (O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e maior energia). Por exemplo, a linha verde-azulada no espectro linear do hidrogênio é causada por elétrons que

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saltam da Quarta órbita para a Segunda órbita. O salto de mais baixa energia é o da terceira órbita para a segunda, e este salto produz a linha vermelha a 6, 563 Angstrom. Finalmente, existe uma série de linhas na extremidade violeta do espectro, produzida por elétrons que saltam de órbitas externas distantes para a Segunda órbita.

No caso dos átomos de hidrogênio, somente os saltos para a Segunda órbita produzem linhas espectrais na parte visível do espectro. Os saltos para a primeira órbita produzem irradiação ultravioleta ondas mais curtas do que as luminosas, ao passo que os saltos para a Terceira, Quarta e Quinta órbita produzem irradiação infravermelha (ondas mais longas do que as luminosas).

As órbitas determinadas por Bohr e a forma pela qual os elétrons saltam entre estas destruíram a antiga imagem dos elétrons girando em espiral em direção do núcleo. Também anulara a existência de radiação atômica ser um espectro luminoso contínuo, e responsável pelo espectro linear.

Era tudo muito estranho. As idéias arrojadas e imaginativas de Bohr engendraram algo que funcionava muito bem. Mas nem Bohr nem ninguém poderiam compreender exatamente como funcionava.

Bibliografia:

Sitios: www.wikipedia.com.br

www.rossetti.eti.br

www.algosobre.com.br

www.brasilescola.com.br

www.sbfisica.com.br

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