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O que é um buraco negro e por que precisamos estudá-lo?

Retratado em inúmeros filmes, o Buraco Negro ainda é um mistério do universo. Acesse e descubra o que é um buraco negro e porque estudá-lo!

Muitas vezes temidos e considerados os vilões do universo, os buracos negros são retratados de diversas formas na literatura e no cinema, recebendo inúmeras teorias e hipóteses sobre o que é possível encontrar no seu interior.

Capazes de “sugar” estrelas e planetas inteiros, os buracos negros são como ralos de pia e aspiradores do espaço sideral. Portais ou não, a única certeza que temos é que ninguém sabe para onde vão as vítimas desses vilões do universo.

Claro, essa é apenas uma visão romantizada desse fenômeno natural. Mas, se você quiser saber o que é um buraco negro e por que é importante estudá-lo, continue a leitura.

O que é um buraco negro?

De modo resumido, um buraco negro é uma região do espaço-tempo supermassiva. Ele possui uma densidade tão alta que acaba distorcendo o espaço-tempo, gerando diversos fenômenos ao seu redor (no horizonte de eventos).

O horizonte de eventos de um buraco negro é a distância “sem volta”, o local onde o campo gravitacional é tão forte que se torna impossível fugir do destino final: ser arrastado para o abismo.

Para você compreender a força do horizonte de eventos, tenha em mente que nem mesmo a luz (que possui velocidade de 299.792.458 m/s) consegue escapar de sua força. Justamente por “engolir” até mesmo a luz, um buraco negro é realmente um território no espaço totalmente imerso na escuridão.

Como são formados os buracos negros?

Agora você já sabe que são extremamente densos, distorcendo completamente o espaço-tempo em que estão inseridos, vamos entender como são formados os buracos negros.

Existem apenas especulações sobre suas origens, mas, ligando a teoria de Einstein e com a de Schwarzschild, deduz-se que os buracos negros podem ser formados de qualquer objeto ultradenso presente no universo.

Segundo os cientistas, quando uma estrela chega ao fim da vida, caso ela seja pelo menos 10x maior que o nosso Sol, os seus átomos entram em colapso aumentando a densidade a ponto de criar um buraco negro, criando assim um buraco negro de massa estelar.

Quais são os tipos de buracos negros?

Existem quatro possíveis estruturas para um buraco negro, desses, apenas dois deles foram observados por cientistas, o supermassivo e o estelar. Os outros dois, o intermediário e o primordial, ainda são considerados apenas teorias, não sendo confirmados se existem ou não.

Buracos negros supermassivos

Após muita observação, os cientistas já consideram que, no centro de toda galáxia, exista um buraco negro supermassivo, e ninguém ainda compreende como ele se forma. Como o próprio nome já diz, esse buraco negro possui uma massa inimaginável, aumentando assim a sua gravidade no horizonte de eventos.

Justamente por serem tão “magnéticos”, esses buracos negros atraem muita luz, emitindo um brilho intenso em ondas de rádio e de raio-x quando “engolem” outros objetos.

Buracos negros de massa estelar

Como o próprio nome já diz, o buraco negro de massa estelar é aquele que “nasce” do colapso de estrelas de muita massa. Acredita-se que esses buracos negros possam ser tão densos quanto o limite das maiores estrelas (chegando a 65x a massa do Sol).

Buracos negros intermediários

Agora adentramos o mundo das hipóteses, já que ainda não foi visualizado nenhum buraco negro intermediário. Esse buraco negro, segundo a hipótese, estaria entre o buraco negro supermassivo e o de massa estelar, sendo maior e mais denso que qualquer estrela existente, mas menor que um buraco negro supermassivo.

Alguns cientistas acreditam que os buracos negros intermediários são “bebês” supermassivos que crescerão até se formarem os gigantes que conhecemos.

Buracos negros primordiais

Ainda não existe uma teoria preferida pelos cientistas que defenda se um buraco negro primordial é, na realidade, um buraco negro muito maior que um supermassivo ou se é um conglomerado de vários outros.

Mas, para deixar o conteúdo mais compreensível, entenda que um buraco negro primordial, hipoteticamente, surgiu após o início do universo, graças ao colapso de densidade do Big Bang.

O Paradoxo de Hawking

Hawking, conhecido pela teoria Radiação Hawking, destacou que os buracos negros colapsavam duas teorias fundamentais: a da relatividade geral e a da mecânica quântica.

Enquanto a teoria da relatividade geral afirma que toda massa que entrar em um buraco negro não conseguirá sair, a mecânica quântica afirma que esse fenômeno é impossível.

Porém, atualmente já existem cientistas que dizem ter resolvido esse problema por meio do “cabelo” de buracos negros: o “Teorema do Cabelo, sim”, de Calmet.

Em resposta à antiga Teoria de Calvície, de Wheeler, Calmet afirma ter solucionado o Paradoxo de Hawking com uma visão intermediária entre o que é defendido pela relatividade geral (nada sai do buraco negro) e a mecânica quântica (algo precisa sair do buraco negro), surgindo assim o “cabelo” de um buraco negro.

O cabelo quântico permite que informações que entrem em um buraco negro saiam novamente. Mas, por ser muito revolucionária, essa teoria ainda é muito recente para ser aceita pela ciência.

Por que precisamos estudar os buracos negros?

A possível solução do Paradoxo de Hawking é um grande exemplo do porquê precisamos estudar mais sobre os buracos negros e conseguir mais respostas. Esses gigantes do espaço tão temidos e admirados ainda possuem muito para nos ensinar.

Quem sabe daqui uns milhares de anos não estejamos viajando por galáxias por meio deles? Claro, essa é só uma hipótese defendida pelos amantes da ficção científica.

Gostou deste assunto? Você pode conferir mais assuntos sobre astronomia no Blog do Museu WEG.

Fontes:

O que é buraco negro? – Canaltech

Cientistas ‘captam’ som de buraco negro devorando uma estrela; ouça – UOL

Os buracos negros ‘cabeludos’ que explicam paradoxo identificado por Stephen Hawking, segundo cientistas – BBC

Buracos negros: vilões do universo ou distorção natural? – Techmundo

Os buracos negros e a importância de estudá-los – TV Senado

Saiba tudo sobre James Webb, o maior telescópio espacial já lançado

Estamos próximos de descobrir ainda mais sobre o surgimento do universo! Saiba tudo sobre James Webb, o maior telescópio já lançado.

Visualizar o passado e compreender o futuro do espaço com ainda mais detalhes? Agora é possível! Uma das missões recentes mais importantes da NASA já está no espaço coletando dados e fotos em qualidade que nunca foram possíveis antes: a missão do James Webb.

Esse é o nome que os amantes da ciência mais têm ouvido nos últimos dias. O telescópio lançado no dia 25 de dezembro de 2021 já está dando o que falar, reproduzindo imagens em alta resolução que, além de lindas, são carregadas de significado para o mundo da ciência.

O maior investimento que a NASA já fez em uma missão, o telescópio James Webb promete revolucionar todo o conhecimento que possuímos até agora.

Com 25 anos de desenvolvimento e investimento de US$ 10 bilhões, o telescópio James Webb abrirá portas para o que conhecemos sobre o universo. Quer saber mais? Continue a leitura!

Tá, mas o que é esse Telescópio James Webb?

O presente de Natal de 2021 foi bem memorável para os amantes da ciência. Contando com milhares de cientistas, engenheiros e técnicos, 14 países participaram da criação do telescópio James Webb.

Esse gigante foi criado com o intuito de observar objetos e eventos extremamente distantes no universo, alcançando 13,5 bilhões de anos e possibilitando que sejam vistos a formação e o nascimento das primeiras galáxias.

Outro ponto revolucionário desse telescópio está na sua capacidade de responder perguntas como “quais exoplanetas são potencialmente habitáveis”. Ou seja, o Webb pode revolucionar os conhecimentos da humanidade respondendo algumas das maiores perguntas da ciência.

Como foi criado o Telescópio James Webb?

Juntando as forças de 14 países, o Telescópio James Webb foi desenvolvido com o apoio e o investimento da NASA (Estados Unidos), que dirigiu o projeto; da ESA (Europa), que forneceu sistema de infravermelho e o foguete em sua base de lançamento; e da CSA (Canadá), que ofereceu sistema de infravermelho e o sensor responsável pela criação das imagens coletadas.

É um trabalho em equipe que trará inúmeros benefícios para o mundo da tecnologia espacial e muita ansiedade para os amantes da ciência.

Você deve estar se perguntando “por que esse telescópio tem nome de gente”. Seu nome foi inspirado em James Edwin Webb, o segundo administrador da NASA (entre 1961 e 1968), responsável pelo desenvolvimento do programa Apollo (que levou o homem à Lua).

Qual é a diferença entre o Hubble e o Webb?

As diferenças entre o Hubble e o Webb são gigantescas. O Webb é o segundo mais avançado desenvolvimento científico da humanidade, e o Hubble é seu antecessor.

Para ficar mais fácil de compreender a dimensão dessa diferença, enquanto o Hubble está localizado a 500 km da Terra, o Webb ficará a exposto a 1,5 milhões de km do nosso planeta (no Ponto de Lagrange, local onde a força gravitacional de dois corpos cancela a aceleração centrípeta).

Além da distância gritante e da evidente superioridade tecnológica: enquanto o Hubble pode (e precisa) receber manutenção de tempos em tempos, o Webb está longe demais para receber melhorias e consertos.

Justamente por isso, o lançamento do Webb causou tensão entre os cientistas. Por ser muito grande, esse telescópio precisou ser dobrado para ser acomodado dentro do foguete de lançamento, necessitando que se desdobrasse sozinho no espaço.

Outro ponto que diferencia esses dois telescópios está na sua capacidade de observação.

Enquanto o Hubble reflete imagens de galáxias que se formaram a 400 milhões de anos após o Big Bang, o Webb poderá apresentar imagens de 250 milhões de anos após o Big Bang, cerca de 150 milhões de anos mais potente que seu antecessor.

Parece irreal, não é? Mas, com as primeiras imagens coletadas pelo Webb, já é possível compreender a potência desse telescópio. O James Webb coletou imagens do espaço profundo, confira abaixo e veja a resolução incrível desse telescópio.

Gostou deste conteúdo? Se você gosta de ciência e está sempre buscando estar por dentro das curiosidades do mundo da tecnologia, siga o Museu WEG no Twitter e no Instagram, assim você não perderá nenhuma novidade.

Fontes:

NASA

Como o novo telescópio espacial James Webb deve revolucionar a ciência – UOL

James Webb: saiba tudo sobre o telescópio que é a missão mais cara na história da Nasa – Olhar digital

Telescópio James Webb: o arqueólogo das estrelas – Superinteressante

Telescópio espacial James Webb: saiba tudo sobre o maior observatório da NASA – Canal Tech

A Física Explica: Por que o som do trovão é percebido depois de ele cair?

Já parou para pensar no porquê de o som do trovão ser percebido depois de ele cair durante a tempestade? Leia o conteúdo e descubra!

É só dar um clarão no céu durante uma tempestade que já aguardamos o barulho do trovão, mas você já se perguntou: Por que o som do trovão é percebido depois de ele cair? Neste conteúdo, você irá descobrir o motivo de esse fenômeno físico acontecer.

Por que os raios acontecem?

Antes de entramos na questão “som” e “imagem”, é preciso primeiro compreender porque os raios acontecem. Quando o sol aquece a Terra e ocorre a evaporação da água, esse vapor sobe para a área menos densa da atmosfera.

Essa parte em específico do céu é bem mais fria que a temperatura de baixas altitudes, o que ocasiona a solidificação das minúsculas gotinhas de água que compõem uma nuvem.

Ainda não se sabe definitivamente porque as nuvens contêm eletricidade, porém, muitos pesquisadores sugerem que esse fenômeno acontece devido à colisão de partículas de água, gelo e granizo.

Acredita-se que o granizo, por ser o mais pesado dos três, ao colidir com o gelo, fica carregado negativamente enquanto os cristais de gelo ficam carregados positivamente.

Quando a quantidade de carga preenche demais a nuvem, eletrizando-a por completo, acontece algo semelhante a “estourar um balão”, e ocorrem as descargas elétricas: os raios.

Esse fenômeno pode ser tanto descendente, das nuvens para o solo, quanto ascendente, do solo para as nuvens, uma reação de outro raio.

Por que o som dos raios é “atrasado”?

A resposta é simples: a velocidade da luz é muito maior que a velocidade do som. Enquanto a velocidade da luz alcança 299.792.458 m/s, a velocidade do som apenas chega a 340 m/s.

Isso acontece devido à força gravitacional da Terra, já que, embaixo d’água, a velocidade do som é aumentada, mas não chegando à velocidade da luz.

CURIOSIDADE: O som do trovão alcança três estágios: o de curto estalo, agudo; o som intenso, que dura mais tempo; e a expansão do som grave, que se espalha pela atmosfera e dá a sensação de “tremer o ar”.

O Gerador Van der Graff

No Museu WEG, você encontra um equipamento científico que explica a capacidade de a carga elétrica se transferir integralmente de um corpo para outro.

Composto por uma esfera metálica, uma correia e um motor de alta tensão, o Gerador de Van der Graff é muito utilizado em visitas guiadas para explicar o fenômeno da eletricidade.

Ficou curioso? Venha visitar o Museu WEG e presenciar uma demonstração de seu funcionamento.

Fontes:

Os sons dos trovões – Brasil Escola

O que provoca o som dos trovões? – EBC

Por que vemos o relâmpago antes de ouvir o barulho do trovão? – CEO Porto Alegre

A Física das tempestades e dos raios – Portal Pion

Novo estado da água descoberto pode aumentar a chance de encontrar vida em outros planetas.

E se a água também tivesse um quarto estado físico? Acesse e entenda mais sobre o novo estado da água descoberto, Gelo -VIIₜ.

Você se recorda de quando aprendeu sobre os 3 estados da água na escola? E se você descobrisse que além de líquida, sólida e gasosa, a água tivesse um quarto estado?

Não é pegadinha, um novo estado da água foi descoberto. Cientistas norte-americanos descobriram que, quando pressionada, a água adquire um estado “Gelo -VIIₜ”, que não é explicado pela física clássica, já que se trata de uma espécie de “túnel quântico”.

Mas como ninguém descobriu isso antes? Porque o efeito túnel é um fenômeno que só pode ser observado em nível quântico, já que suas partículas são muito menores que uma molécula de H2O. Continue lendo a matéria para saber mais sobre o efeito túnel.

Gelo -VII: Novo estado da água descoberto

Além do Gelo-1, o gelo encontrado na natureza, o estado sólido da água pode chegar a várias fases de gelo quando pressionadas em laboratório, como é o caso do Gelo-VII e do Gelo-X, por exemplo. Testando uma pressão ainda maior nas partículas de água, foi encontrada a fase Gelo -VIIₜ.

Em um laboratório nos Estados Unidos, cientistas decidiram “espremer” uma quantidade de água em uma espécie de bigorna de diamante, forçando sua transformação para o estado sólido.

Antes da amostra virar gelo, a atingiram com um laser, o que resultou em um acúmulo de partículas em forma de pó cristalizado. Após aumentarem a pressão da bigorna, mantendo uma periodicidade dos ‘tiros’ de laser, conseguiram perceber uma fase intermediária entre o Gelo-VII e o Gelo-X: o Gelo -VII.

Relação entre o novo estado da água e exoplanetas

A compreensão do novo estado da água não só possibilitou uma nova descoberta científica como também abriu a possibilidade de que seja encontrada vida em planetas do nosso Sistema Solar e fora dele.

Segundo Zach Grande, o autor principal da pesquisa: “essa descoberta pode ter implicações importantes para estudar as condições interiores de outros mundos. Planetas ricos em água fora do Sistema Solar poderiam ter a variante Gelo-VII em abundância, aumentando até mesmo a chance de condições adequadas para o surgimento da vida”.

O Gelo -VIIₜ dificilmente seria encontrado na Terra, já que a pressão é muito baixa, mas em planetas gelados como Netuno e Urano, há possibilidade.

Curtiu esta matéria? Fique por dentro de novidades e curiosidades do mundo da ciência, dê uma espiada em nosso Blog.

Talvez o tempo não exista: entenda a visão do físico Carlo Rovelli

Segundo a teoria do físico Carlo Rovelli, talvez o tempo não exista. Acesse e saiba mais sobre a teoria e quais são suas implicações no mundo.

Talvez tudo o que sempre foi falado sobre medidas de tempo não seja real, sendo apenas uma ilusão criada pelo ser humano para compreender a inexistência da linha de acontecimentos do planeta. Segundo o cientista Carlo Rovelli, talvez o tempo não exista mesmo. Como assim?

Continue a leitura e saiba mais sobre a teoria de Rovelli e quais são as suas implicações no mundo da ciência caso seja comprovada como verdadeira.

Tempo como força física X Tempo como conceito humano

Muitos cientistas estão questionando se a teoria de Einsten realmente estava totalmente certa sobre a gravidade, já que essa força não faz sentido no mundo das partículas.

A pergunta que permeia a mente dos cientistas é: se as partículas fundamentais explicam todo o universo, por que a gravidade seria uma exceção à regra? Tentando responder essa pergunta, muitos questionam-se sobre a origem da gravidade (como os fótons que dão origem à luz).

Mas o que isso tem a ver com o tempo? Se existir alguma partícula que dê origem à gravidade, toda a compreensão existente sobre o espaço-tempo será anulada.

Segundo a teoria de Einstein, o tempo e o espaço criam um “tecido” no universo, mas, se a gravidade for independente do tempo, esse tecido não irá existir.

Parece confuso, mas, na realidade, pode ser interpretado pela lógica de uma touca de tricô: se você tem o fio de lã e não tem a agulhas, não vai conseguir fazer uma touca.

Efeitos da inexistência do tempo

Além da falta de toucas de lã científicas, sem a relatividade geral, tudo o que foi descoberto sobre o universo cai por terra.

Na teoria da relatividade, o espaço-tempo continua a se expandir no universo, o que faz com que a teoria de o Big Bang ser o “começo” também ser descartada.

Outro ponto complexo que será desestruturado será o filosófico, já que a sociedade trabalha com medidas de tempo. Você se lembra do seu passado, vive o presente e planeja o futuro, mas, sem o tempo, não existirá passado nem futuro.

Por outro lado, se o tempo não existe, o passado não deverá influenciar nas nossas atitudes presentes, assim como os desejos e os planos para o futuro.

Sem o tempo, talvez, como disse Stephen Hawking, o plasma de quark-glúon dos primeiros instantes do universo já estivessem determinados a gerarem a matéria que originaria as estrelas, os planetas e a vida na Terra (como um tipo de Karma cósmico).

O tempo não existe, a visão de Carlo Rovelli

Em uma entrevista com a BBC Mundo, ao ser questionado sobre a existência do tempo, o cientista Carlo Rovelli deu a seguinte resposta:

“Sim, claro que o tempo existe. Do contrário, o que é que sempre nos falta? Mas a ideia comum que temos sobre o que é o tempo e como ele funciona não serve para entendermos átomos e galáxias. Nossa concepção usual de tempo funciona apenas em nossa escala e quando vamos medir as coisas com muita precisão.”

Rovelli também contextualizou durante a entrevista que as medidas de tempo não são precisas, que o tempo corre em velocidade diferente para cada pessoa.

Segundo o cientista, o fenômeno de envelhecimento e passagem de tempo apenas significa que a Terra se move em uma velocidade lenta entre nós; por isso, as diferenças de tempo são tão pequenas.

Ficou interessado em saber mais sobre os mistérios do universo? Então confira nossa lista dos 6 mistérios que a física ainda não conseguiu explicar!

O que é física quântica?

Conheça o ramo da ciência que estuda os fenômenos ocorridos com partículas atômicas e subatômicas.

A física quântica é um dos ramos mais bem-sucedidos da ciência. Ela é capaz de estudar o comportamento de diversos fenômenos que ocorrem em escalas moleculares, atômicas e nucleares. 

Ao longo dos anos, muitas teorias foram sendo difundidas sobre a física quântica, passando pela física, química e até mesmo pela espiritualidade. Graças ao surgimento da mecânica quântica, por exemplo, temos tecnologias de ponta que cabem na palma das nossas mãos.

Mas afinal, o que é física quântica? Você sabe por que ela é conhecida por ser “impossível” de entender? É isso que vamos ver!

O que é a física quântica?

A física quântica é o ramo da ciência que estuda os fenômenos ocorridos com partículas atômicas e subatômicas, isto significa que essas partículas são do mesmo tamanho ou menores que os átomos. Como: os elétrons, os fótons, as moléculas e os prótons.

Essas micropartículas não são influenciadas pelas leis que compõem a física clássica, como a gravidade, a lei da inércia, ação e reação, etc. Isso quer dizer que ao contrário da física clássica, a física quântica é classificada como “não intuitiva”. 

Neste ramo teórico, determinadas coisas são tidas como verdade mesmo quando aparentam não ser. 

Como surgiu a física quântica?

A física quântica tem sua origem no início de 1920, com os estudos de Max Planck (1858 – 1947). Na sua teoria quântica, Planck explica o fenômeno da emissão de radiação por um corpo negro ao sugerir a quantização da energia contida na radiação térmica.

Max Planck: o pai da física quântica

A palavra quântico (quantização) indicava que cada átomo emitido pelo corpo negro só poderia trocar pequenos pacotes de energia (hoje chamados de fótons). 

Ela se refere à alteração instantânea dos elétrons que contém um nível mínimo de energia para um superior, caso sejam aquecidos. 

Assim, a teoria de Planck contrariava a física clássica que afirmava que quaisquer valores de energia estavam ligados a ondas eletromagnéticas.

Planck utilizava o argumento da quantização da energia para explicar seus experimentos e essa ideia foi adotada um tempo depois por outro físico brilhante, Albert Einstein.

Para Einstein a quantização não se aplicava exclusivamente à radiação térmica, mas também às demais frequências de ondas eletromagnéticas. Foi, inclusive, Albert Einstein que batizou a equação de Planck de quantum (do latim, que significa “quantidade”). 

A partir desse momento, Einstein explicou com sucesso o mecanismo por trás do efeito fotoelétrico, que sugeriu que a luz e as demais ondas eletromagnéticas tinham capacidade para se comportar ora como onda, ora como partículas.

Em seguida foi a vez do físico francês Louis de Broglie entrar em cena e sugerir que partículas como prótons, nêutrons e elétrons pudessem se comportar como ondas.

De Broglie calculou o comprimento de onda relacionado a cada partícula e com o resultado do seu experimento, mostrou que as partículas podiam sofrer interferência, difração, reflexão etc., da mesma forma que sofrem as ondas. Nascia assim a mecânica quântica.

O princípio da incerteza

Mesmo com muitos experimentos, por muito tempo não era possível entender como um elétron podia se comportar como uma partícula e como uma onda (o que chamamos de “dualidade onda-partícula”). 

A resposta veio com o estudo de Werner Heisenberg, que apresentou o princípio da incerteza. O princípio da incerteza de Heisenberg mostra que é impossível de se obter, com precisão, a velocidade e a posição de uma partícula no mesmo instante.

Isso quer dizer que se fosse possível saber, com certeza, a posição da partícula, a informação sobre sua velocidade seria perdida e vice-versa. O princípio de Heisenberg nos mostrou que a física quântica não é determinística como a física clássica, ela é probabilística.

Werner Heisenberg apresentou a teoria conhecida como “O princípio da incerteza”

Além dos já citados, diversos outros cientistas e físicos contribuíram para o desenvolvimento da física quântica ao longo do século XX, como: 

  • Niels Bohr (1885 – 1962),
  • Erwin Schrödinger (1887 – 1961),
  • Max Born (1882 – 1970),
  • John von Neumann (1903 – 1957),
  • Wolfgang Pauli (1900 – 1958),
  • Richard Feynman (1918 – 1988),
  • entre outros.

Aplicações da física quântica

Agora que já entendemos o mundo improvável da física quântica, vamos conferir algumas de suas aplicações no dia a dia:

  • Espectroscopia: é o estudo da interação entre a radiação eletromagnética e a matéria, analisando a luz emitida e absorvida por átomos. A técnica é largamente utilizada na detecção de materiais, desde gases a sólidos.
  • Datação por carbono-14: é possível estimar a idade de uma amostra de qualquer material orgânico medindo o percentual de carbono-14 em seu interior. Ele está presente em toda a matéria, mas sua quantidade total diminui pela metade a cada 5700 anos.
  • Energia solar: a energia que é obtida através dos painéis solares só existe graças à descoberta e à interpretação do efeito fotoelétrico explicado por Einstein. Nesse fenômeno os fótons colidem com os elétrons do material, ejetando-os para fora do próprio material.

Física quântica e espiritualidade

Muito se fala sobre a ligação entre a física quântica e conceitos filosóficos e espirituais, entretanto, do ponto de vista da física, não existe qualquer relação entre os temas.

Para os defensores desta relação, a resposta é o princípio da causalidade e incerteza da teoria, que diz ser possível existir duas situações diferentes e simultâneas para determinado corpo subatômico. 

E, já que o assunto é física, que tal continuar no blog e conhecer 10 descobertas premiadas pelo Nobel de Física?

O que é eletroquímica?

Você sabe do que se trata a eletroquímica?

A eletroquímica está muito presente no nosso dia a dia, inclusive, se você está lendo este artigo, é porque a eletroquímica está em ação.

Ela é encontrada em pilhas e baterias, celulares, lanternas, calculadoras, computadores e muitos outros objetos do nosso cotidiano. Trata-se de um dos ramos da físico-química que estuda as relações existentes entre reações químicas e a corrente elétrica.

As reações estudadas na eletroquímica podem ser divididas em oxirredução (oxidação e redução), pilhas, baterias e a eletrólise. Lendo sobre cada uma dessas reações, você terá uma compreensão mais aplicada sobre o que é a eletroquímica. Vamos lá?

Reações da eletroquímica

Para entender melhor e observar a aplicação da eletroquímica no nosso dia a dia, confira abaixo como cada uma das reações estudadas por esse ramo da físico-química funciona. 

Reações de oxirredução

A oxirredução é um fenômeno químico. Nele, há a produção de energia elétrica a partir da ocorrência da oxidação e da redução de espécies químicas. Suas reações são caracterizadas pela perda e pelo ganho de elétrons:

  • Oxidação é a perda de elétrons. É provocada pelo elemento chamado de agente oxidante.
  • Redução é o ganho de elétrons. É provocada pelo elemento chamado de agente redutor.

Em resumo, isso significa que, no processo de oxirredução, ocorre a transferência de elétrons de uma espécie para outra. 

Quando um átomo ou íon recebe elétrons e tem a sua carga ou o seu número de oxidação (Nox) diminuído, dizemos que ele sofreu uma redução. Já a espécie que perde os elétrons sofre a oxidação, tendo o seu Nox aumentado.

As ações de oxirredução estão presentes no cotidiano, como na oxidação do ferro (quando forma a ferrugem), na redução de minérios metálicos para a produção de metais, formação do aço, corrosão de navios, etc.

Pilhas e baterias

Em resumo, a pilha converte energia química em energia elétrica de modo espontâneo. Ela também é chamada de célula eletroquímica, é composta por dois eletrodos e um eletrólito. Quando conectamos duas ou mais pilhas, forma-se uma bateria.

A conversão de energia química em energia elétrica ocorre por meio de uma reação de oxirredução. 

Esse processo acontece espontaneamente, pois há a transferência de elétrons entre um metal que tem a tendência de doar elétrons (lado negativo: ânodo) por meio de um fio condutor para um metal que tem a tendência de receber elétrons (lado positivo: cátodo).

Algumas pilhas ou baterias não podem ser recarregadas, essas são chamadas de primárias. Nelas, a reação de oxirredução funciona por determinado período, fornecendo energia ao sistema até que a reação química se esgote e o dispositivo pare de funcionar.

No entanto, as pilhas ou as baterias secundárias são recarregáveis e podem ser utilizadas diversas vezes. Um exemplo disso é a bateria usada em automóveis (baterias chumbo/óxido de chumbo ou chumbo/ácido).

Esse tipo de bateria é recarregada quando recebe uma corrente elétrica contínua, a diferença de potencial recebida é capaz de inverter os polos e mudar o sentido da reação química, fazendo com que a bateria funcione e grande parte do ácido sulfúrico se regenere.

Conheça o inventor da pilha voltaica.

Eletrólise

Ao contrário das pilhas, a eletrólise é a reação de oxirredução que ocorre de modo não espontâneo e converte energia elétrica em energia química.

Existem dois tipos de eletrólises:

Eletrólise ígnea: é aquela que se processa a partir de um eletrólito fundido, ou seja, pelo processo de fusão. É feita com ausência de água. A corrente elétrica passa pela substância iônica na fase líquida (fundida). 

Um exemplo disso é a eletrólise do cloreto de sódio (sal de cozinha) fundido, que produz o gás cloro e o sódio metálico – este último é tão reativo que chega a explodir em contato com a água.

Eletrólise aquosa: neste caso, temos íons fornecidos pela substância dissolvida na água. Em solução aquosa, a eletrólise pode ser realizada com eletrodos inertes ou eletrodos ativos (ou reativos).

Um exemplo da utilização da eletrólise aquosa é no revestimento de peças com metais que se oxidam mais facilmente que o metal que constitui a peça para protegê-la contra a corrosão. 

Aplicações da eletroquímica

Para visualizar melhor todos os exemplos citados neste artigo, descrevemos mais algumas circunstâncias do nosso cotidiano nas quais a eletroquímica entra em ação, são elas:

  • – Reações no corpo humano.
  • – Fabricação de aparelhos eletrônicos.
  • – Carregamento de pilhas e baterias.
  • – Galvanoplastia: revestimento de peças de ferro e aço com zinco metálico, impedindo a ferrugem de materiais.
  • – Dezenas de aplicações na indústria química.

Agora já descobrimos um pouco mais sobre a eletroquímica, que ela estuda as relações entre reações químicas e a corrente elétrica e está muito presente no nosso dia a dia. 

Leia também sobre o eletromagnetismo terrestre. 

Férias escolares com o Museu WEG

Um passeio virtual no Museu WEG com uma convidada especial!

O período das férias escolares chegou, e, como de costume, o Museu WEG preparou algo especial para todo mundo brincar e aprender nessa época do ano. As atividades são virtuais, mas os alunos podem seguir as experiências e replicá-las em casa.

A programação conta com um tour virtual pelo Museu WEG apresentando as salas com uma participação super especial: a Sofia, uma criança que, acompanhada de um profissional, mostrará o Museu de criança para criança.

O objetivo é proporcionar uma visita amigável e o aprendizado sobre eletricidade, eletromagnetismo, história e cultura geral para os pequenos que estão de férias escolares.

Durante o passeio, os alunos podem acompanhar experiências que também podem fazer em casa. São elas: erupção colorida, areia mágica e tornado colorido. Ficou curioso? Então, prepare-se para dar o play e acompanhar essa aventura!

Se você gostou do vídeo compartilhe com sua turma e ajude a espalhar as maravilhas da Ciência e Tecnologia. E, se fizer a experiência na sua casa, poste nas redes sociais e marque o @museuweg. Vai ser um prazer ver as experiências de vocês! 

Continue no blog e confira nossas dicas de leitura e canais para aprender sobre ciência durante as férias.

Supervelocidade: o que aconteceria se alguém corresse tão rápido quanto o Flash?

O que aconteceria se alguém corresse tão rápido quanto o Flash?

O personagem dos quadrinhos The Flash, criado por Gardner Fox e Harry Lampert, é um super-herói que possui uma velocidade sobre-humana. Além de correr com uma incrível velocidade, o herói pode criar vácuo, fazer leituras em supervelocidade, suportar controles telepáticos, criar clones, escalar paredes e andar sobre a água. Já imaginou o que poderia acontecer se você também corresse tão rápido quanto ele? 

Segundo o físico Rhett Allan, que observou vídeos e filmes com o personagem, a estimativa de velocidade do herói deve ser algo em torno de 1.100 km/h, ou aproximadamente 305,5 m/s. Em alguns episódios de filmes ou quadrinhos, Flash já atingiu velocidades muito superiores à da luz. Na vida real, você sabe por que nada pode ir mais rápido que a velocidade da luz?

Surgimento do poder de supervelocidade do Flash

No universo da DC Comics, Barry Allen, formado em química orgânica e criminologia, estava trabalhando em seu laboratório quando um raio acertou a janela. O químico foi atingido pelos destroços e banhado por vários produtos químicos. Aos poucos, ele foi descobrindo que aquele acidente havia lhe dado uma velocidade sobre-humana.

Se por acaso algum dia isso acontecer com você, por motivos que com certeza serão muito estranhos, é importante saber os efeitos e os desafios que a supervelocidade traria para sua vida. Vamos lá?

Efeitos físicos da supervelocidade

Inúmeros efeitos ocorreriam em uma pessoa que atingisse velocidades tão elevadas quanto as atingidas pelo super-herói. Falaremos sobre alguns deles a seguir:

1. Você ficaria sempre descalço

A força de atrito entre nossos pés e o solo é o que nos permite caminhar. Ao empurrar o chão para trás, a força de atrito estabelecida entre o calçado e o solo faz com que a gente vá para frente. Ao correr em uma velocidade tão elevada, o atrito entre o chão e seus pés poderia desintegrar totalmente o material dos seus calçados. 

2. Sairia do planeta com facilidade

Com sua supervelocidade, seria possível atingir a velocidade de escape, ou seja, a mínima velocidade necessária para que um corpo abandone um planeta, algo em torno de 40.000 km/h. Se corresse em qualquer direção com uma velocidade igual ou superior a essa, você poderia ir para o espaço.

3. Viajaria no tempo

Atingindo velocidades próximas à da luz, o herói sofreria os efeitos da dilatação temporal, prevista na Teoria da Relatividade Especial de Einstein. Os objetos que estão em velocidades muito altas marcam intervalos de tempo mais baixos que os que estão em repouso.

Ou seja, caso corresse com 99% da velocidade da luz, um ano de corrida para você corresponderia a sete anos para alguém que estivesse parado. Ao atingir o repouso, você estaria sete anos no futuro!

4. Precisaria de uma aura antiatrito

A supervelocidade seria muito perigosa se não viesse acompanhada de uma aura antiatrito. Isso porque, quanto mais rápido estamos correndo, maior é a força de resistência do ar. No caso de correr como o super-herói, o ar poderia se tornar o grande vilão do seu principal poder. 

A medida que uma pessoa corre, ela empurra o ar à sua frente fazendo-o condensar em uma massa de ar cada vez mais densa. Com velocidades muito altas, o ar se tornaria quase como uma parede, o que faria qualquer pessoa comum ser completamente esmagada por ele.

A explicação para isso não acontecer com o Flash, segundo os editores, é que ele possui uma aura anti-atrito, que cria uma espécie de blindagem aerodinâmica, impedindo que ele sofra qualquer dano com a força do ar.

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O poder do Flash é realmente fascinante e desafia algumas leis da ciência, em particular da física. Aparentemente, um banho de produtos químicos e a aquisição de uma supervelocidade não seriam o suficiente para sairmos correndo próximo a velocidade da luz por aí. Ah, se você tiver supervelocidade, evite abraçar pessoas quando estiver em alta velocidade, a força do atrito poderia arrancar algum membro dela… Vá com calma!

Já que o assunto é velocidade, que tal aprender sobre aceleradores de partículas e o que eles fazem? 

Por que o navio não afunda?

Por que o navio fica sob a superfície da água e não vai para o fundo do mar?

Um carro, um avião ou até mesmo uma pessoa que não sabe nadar afundam. Mas então por que o navio fica sob a superfície da água e não vai para o fundo do mar? Descobrir o funcionamento das coisas é uma de nossas paixões, assim como já desvendamos o funcionamento do helicóptero, hoje vamos desvendar o funcionamento de um navio.

Para nosso entendimento, podemos começar fazendo um experimento com uma bolinha de gude: se você colocá-la num recipiente com água vai ver que, mesmo sendo tão pequena, ela vai direto para o fundo. O mesmo acontece com uma bolota de massinha: vai direto para o fundo. Mas se a gente achatar a bolota de massinha e moldar igual a um barquinho ela flutua! E podemos até mesmo colocar a bolinha de gude dentro da massinha, ela vai afundar um pouquinho, mas continuar flutuando, mesmo com este peso a mais.

Por que isso acontece?

A bolinha de gude e a bolota de massinha afundam porque são mais pesadas que a água que está no mesmo lugar que elas ocupam. Mas ao fazer um barquinho de massinha ela se torna mais leve do que a água que estava naquele lugar, mesmo carregando a bolinha de gude. Ao ser colocado na água, o objeto desloca a água para o fundo e para os lados. A água deslocada exerce uma força sobre o corpo, empurrando-o para cima, tentando, desta forma, voltar ao lugar que ocupava. É esta força que impede que o navio afunde. Mas para isso, ele precisa afundar o suficiente para que a força da água deslocada permita que ele flutue.

Por que a bolinha afunda e o barquinho não? Imagem: novaescola.org.br

O formato do barco ajuda a manter o equilíbrio e a compensar a pressão. Quando ele está na água, vazio, boa parte do casco fica para fora da água. Conforme vai recebendo peso, o casco vai afundando. Assim, se tiver peso demais em cima do barco, o peso não ficará igual à pressão e vai acabar afundando. Por isso é preciso distribuir bem o peso e conhecer o limite do navio. 

O local onde acontece a flutuação também é importante, já que nem toda água é igual. A salgada, por exemplo, é mais densa e ajuda a flutuar mais que a água doce (como dos rios, lagos e até da piscina). Apesar de ser um diferença pequena, cerca de 3%, os sais dissolvidos na água ajudam o barco a flutuar. É o que chamamos de densidade da água: quanto mais densa, quanto mais salgada no caso do mar, maior sua flutuabilidade. 

Eureka!

O matemático grego Arquimedes foi a primeira pessoa que respondeu de maneira correta a esta pergunta sobre o navio. Ele foi o maior matemático da antiguidade e exercia muitas outras atividades, entre elas estava a curiosidade a respeito dos fenômenos da natureza.

Há uma lenda diz que ao tomar banho numa bacia, Arquimedes teve a inspiração para explicar a ação da água sobre os corpos nela colocados. Entusiasmado, levantou da bacia e saiu gritando pelas ruas “— Eureka!”, uma palavra grega que em português significa “Achei!”. 

Construir uma grande embarcação é uma tarefa complexa

Construir e projetar uma embarcação de grande porte é uma tarefa complexa. A WEG experimentou essa complexidade ao fornecer equipamentos, como geradores e motores elétricos para uma embarcação de dragagem marítima de 15.000 m³, Bonny River.

Além do formato do casco que vimos acima, um navio necessita de motores para que os propulsores de proa e popa funcionem e ele se movimente. Alguns dos maiores motores do mundo são responsáveis por moverem grandes embarcações. A WEG busca oferecer mais eficiência e sustentabilidade para esses projetos. Você pode ler mais sobre o assunto clicando aqui.