O Renascimento do Atomismo

   Sem a observação sistemática dos fenômenos da natureza e sem as descobertas experimentais, a ciência da natureza revolvia em torno de especulações improdutivas dominadas pelas ideias aristotélicas. Sem o estímulo das observações, o pensamento não evoluía muito.

   Isso não pode ser explicado pela “diferença” de culturas entre os antigos gregos e os povos da Idade Média, razão invocada em O Declínio do Ocidente pelo filosofo Oswald Spengler.

   A observação e a experimentação, como prática metódica de pesquisa da natureza, iniciaram com os trabalhos de William Gilbert, com as engenhosas experiências Galileu Galilei (1564 - 1642) e outros, no fim do século XVI.

   O programa de pesquisa de Galileu era:

“Meça o que for mensurável e torne mensurável o que ainda não for”.

   Com o surgimento da ciência moderna, ou seja, com o início da observação e da experimentação, como prática metódica de pesquisa da natureza, o atomismo ressurgiu. O filósofo francês Pierre Gassendi (1592-1655) adotou a visão epicuriana de Lucrécio e influenciou outros filósofos da época. Um deles foi Robert Boyle (1627-1691), com ele o atomismo entra numa nova fase; deixa de ser uma questão filosófica ou de dedução e passa a ser uma questão de experimentação e observação.

   Boyle mostrou que se pode alterar o volume de um gás (neste caso, o ar) sem alterar a sua massa. É muito difícil imaginar como isso pode acontecer se a matéria fosse realmente um contínuo. Podemos esticar uma tira de borracha, mas à medida que aumentamos o seu comprimento, ela vai se estreitando; o seu volume não é perceptivelmente alterado.

   O comportamento do ar é similar ao de uma esponja, pois podemos comprimi-la em todas as direções e alterar consideravelmente o seu volume, mantendo sua massa constante. Podemos comprimir a esponja por causa das suas cavidades que estão cheias de ar que é empurrado para fora. Ela pode expandir novamente, se permitirmos que o ar volte para as cavidades.

   Assim, não seria possível existir “cavidades” invisíveis no ar, as quais diminuiriam o volume quando comprimimos o ar? Neste processo o volume poderia ser alterado enquanto a massa permanece constante, pois esta depende apenas do número de partículas. Outras propriedades dos gases podem ser facilmente explicadas usando o raciocínio atomístico.

   As ideias do atomismo podem ser facilmente transferidas dos gases para os sólidos e líquidos, visto que é possível converte-los, usando calor, em gases ou vapores.

A pesquisa fundamental e a tecnologia

   Um tubo de descarga de gás é um tubo que permite a passagem de corrente entre o cátodo (-) e o ânodo (+), através de um gás à baixa pressão.

   a) Quando bombeamos o gás para fora do tubo, ocorrem descargas, entre os elétrodos (cátodo e ânodo), de uma ou mais correntes violetas. Com uma pressão suficientemente baixa um brilho róseo enche todo o tubo.

   b) Baixando a pressão para 670 Pa, no lugar da corrente aparecem fragmentos violetas com um espaço maior nas proximidades do cátodo.

   c) Um decréscimo continuado da pressão até 6,6 Pa causa uma concentração do brilho róseo no ânodo e um brilho azulado no cátodo. O espaço entre as regiões brilhantes é escuro (chamado de espaço escuro de Faraday).

   d) Se continuarmos diminuindo a pressão, o espaço escuro expande e as cores nos dois elétrodos vão diminuindo até desaparecer e o interior do tubo fica inteiramente escuro (espaço escuro de Crookes). Subsiste apenas um brilho verde ou violeta em torno do ânodo. Para uma pressão de 1,3 Pa ou menor, o vidro do tubo torna-se fluorescente (usualmente, uma fluorescência de cor verde).

   Este estudo deu origem à tecnologia que foi usada para construir os tubos de imagem dos aparelhos de TV durante quase um século.

A dilatação dos metais na tecnologia

   Como o latão dilata mais que o ferro para uma mesma variação de temperatura , a tira com os dois metais entorta para o lado do ferro quando a temperatura aumenta e se a temperatura diminuir ela entorta no sentido oposto. Este é o segredo do termostato usado para acionar mecanismos que evitam uma situação de uma temperatura muito baixa ou uma elevação excessiva da temperatura como, por exemplo, a válvula termostática usada nos sistemas de arrefecimento dos motores dos carros.

Calor e tempertura

   Na antiguidade, as ideias de “calor”, “fogo”, “luz” não estavam ainda bem diferenciadas uma da outra. Para Aristóteles, o fogo era um dos “elementos” fundamentais da natureza com os atributos “quente” e “seco”.

   A característica principal desse fogo era a sua leveza, sua tendência de subir e arrastar para cima os corpos próximos. Acreditava-se, também, que a luz do Sol era da mesma natureza que o fogo, pois era capaz de proporcionar calor e leveza à água. Assim, era explicado o fenômeno que hoje chamamos de evaporação, ou seja, a obtenção de um novo estado da água pela ação de qualquer “fogo”.

   Para os atomistas da Antiguidade, existia uma substância ígnea dotada de “átomos” semelhantes aos “átomos” do fogo. A ideia de que o calor e a chama era um tipo especial de matéria competia com a concepção de que são apenas características acidentais adquiridas pela matéria.

   A alternância dessas ideias conflitantes, que estavam associadas à natureza da própria matéria, orientou o desenvolvimento dos conceitos de calor e temperatura. Esse jogo de ideias provocou a emergência gradual de conceitos e definições claras de um grande número de noções que antes eram confundidas.

   Consequentemente ocorreu uma progressiva quantificação do estudo do calor e a invenção de instrumentos e o desenvolvimento de métodos de medidas para cada nova grandeza, propiciando assim a utilização científica e técnica desses novos conceitos.