terça-feira, 8 de novembro de 2011

A forma correcta de determinar as massas relativas das várias moléculas

Gay-Lussac na sua Memória sobre a combinação das substâncias gasosas propõe, com base nas suas observações experimentais, a lei que estabelece uma razão racional entre os volumes de espécies químicas no estado gasoso que se combinam. Por exemplo, 100 unidades de volume de oxigénio combinam-se com 200 unidades de volume de hidrogénio para formar 100 unidades de volume de vapor de água, isto é, um volume de oxigénio combina-se com o dobro do de hidrogénio. As proporções de todas as outras combinações químicas no estado gasoso são também de um para um ou de um para dois, ou de um para três, ou de dois para três, em suma, admitem sempre um valor racional.
Foi com base nesta descoberta experimental que Avogagdro apresentou, no seu artigo Uma forma de determinar as massas relativas das moléculas elementares dos corpos, e as proporções segundo as quais estas entram nas combinações, uma alteração à teoria das combinações de Dalton (o qual reintroduziu a teoria atómica de modo a explicar a lei das combinações de Proust). Segundo Dalton, as substâncias elementares combinar-se-iam átomo a átomo levando-o a propôr valores erróneos para os pesos atómicos. Por seu turno, Avogadro assumiu que mesmo as substâncias elementares poderiam ser constituídas por combinações de átomos em moléculas, aventando também a hipótese de que números iguais de moléculas de gases ocupam iguais volumes. Estas ideias permitiram a determinação de pesos atómicos mais exactos.
As descobertas de Gay-Lussac e as ideias de Avogadro foram rejeitadas pela comunidade científica de então. Um pouco mais tarde, desconhecendo o trabalho de Avogrado, o físico e matemático Ampère (cujo trabalho mais conhecido versa sobre electromagnetismo) sugere a agregação de moléculas em partículas obtendo uma explicação muito semelhante à de Avogrado. Encontra-se no texto Memória sobre a combinação das substâncias gasosas o excerto duma carta que Ampère dirigiu a Berthollet expondo as suas ideias sobre o assunto.

quarta-feira, 2 de novembro de 2011

Memória sobre a Teoria das Ondas

Uma onda consiste numa perturbação que se propaga no espaço, com o auxílio ou não de um suporte material. Um flagrante exemplo constitui as ondulações produzidas à superfície da água originadas pela submersão de um corpo sólido onde a perturbação causada pelo sólido no ponto onde este é mergulhado se propaga na superfície do líquido. Um exemplo de ondas que não supõem a existência de um suporte material é-nos proporcionado pelos fenómenos electromagnéticos aos quais pertence a luz e as ondas de rádio.
É frequente descrever a forma e evolução de uma onda por uma função sinusoidal. Esta visão, apesar de simplicista, atavia-se de uma carácter geral motivado por um resultado desenvolvido por Fourier aquando do seu estudo analítico do calor. Os métodos apresentados por este último autor permitiram a Poisson apresentar uma teoria elaborada das ondas à superfície de um fluido na sua Memória sobre a teoria das ondas na qual o autor critica os resultados de Newton e Lagrange sobre o tema.

terça-feira, 1 de novembro de 2011

Medição da velocidade da luz à superfície da Terra

Galileu é vulgarmente creditado com sendo o primeiro cientista a tentar determinara velocidade da luz. No tempo que lhe precedeu, os estudiosos acreditavam que o conceito de velocidade da luz era absurdo uma vez que esta era capaz de percorrer qualquer distância instantaneamente. A experiência de Galileu consistiu basicamente em enviar um sinal de luz a um assistente afastado de si de uma distância conhecida, o qual, após a sua recepção enviaria um sinal de volta. O intervalo de tempo entre o instante em que o sinal era enviado para o assistente e o instante em que o sinal era recebido de volta iria permitir determinar a velocidade da luz. Este método mostrou-se obviamente infrutífero, o que levou Galileu a concluir que se a luz não for instantânea, pelo menos a sua velocidade é extraordinariamente grande.
A primeira determinação efectiva desta velocidade foi feita por Roemer com base na observação de eclipses das luas de Júpiter. Este cientista verificou que a duração de um eclipse dependia da posição relativa entre a Terra e Júpiter, explicando o fenómeno com base na existência de um valor finito para a velocidade da luz. Assim, quando a Terra se encontra mais afastada de Júpiter, a transmissão dos sinais que indicam o início e o fim de um eclipse levam mais tempo para atingir a Terra.
A primeira medição à superfície da Terra que levou a um resultado relativamente preciso foi elaborada por Fizeu numa experiência que descreveu no seu artigo Sobre uma experiência relativa à velocidade da luz. Fizeu construiu um sistema de duas lunetas, colocando um espelho no foco de uma delas e um vidro transparente, inclinado a 45 graus entre o foco e a ocular da outra que permite receber a luz do Sol ou de uma lâmpada.
A luz é gerada por uma fonte, é reflectida pelo vidro transparente passando pelo foco, é reflectida a 8633 metros de distância e volta a passar pelo foco, atravessando o vidro transparente até uma ocular. No foco é interposta uma roda dentada com 720 dentes de modo que uma reentrância permita a passagem da luz enquanto um dente a bloqueia. A roda é colocada em rotação com o auxílio de um sistema mecânico de pesos.
Existe uma velocidade de rotação mínima para a qual não se dá qualquer passagem de luz através da roda dentada. Supondo que, quando a luz parte da fonte chega ao foco e encontra uma reentrância da roda e, enquanto a luz percorre os 17266 metros (ida e volta), a roda dentada revolve 1/720 de volta. Deste modo, quando a luz regressar ao foco irá ser bloqueada por um dente.
Se aumentarmos a velocidade de rotação, iremos ter uma velocidade múltipla da primeira segundo a qual, enquanto a luz percorre os 17266 metros, a roda gira de 2/720 de volta. Neste caso também nenhuma luz atravessa a roda dentada para a ocular.
Se w for a menor velocidade de rotação em rotações por segundo do disco para a qual não é observada luz pela ocular então a velocidade da luz vem dada por v=172266.720/w.