sábado, 8 de março de 2014

Biografia de Robert Boyle


Robert Boyle, por Johann Kerseboom, ca. de 1689.
Robert Boyle. Nasceu em Lismore, a 25 de Janeiro de 1627, e, faleceu em Londres, a 31 de Dezembro de 1691. Robert Boyle foi um filósofo natural, químico e físico irlandês que se destacou pelos seus trabalhos no âmbito da física e da química.


Biografia

Filho mais velho de Richard Boyle, primeiro Conde de Cork, um dos homens mais ricos e influentes da Grã-Bretanha. Sua formação foi tradicional: em parte em casa, em parte no Eton College, complementado por viagens a França, Itália e Suíça. É durante esta estadia no continente que se converteu religiosamente, o que ele comentou muito na sua autobiografia. Voltou à Inglaterra em 1644 e começou uma carreira de escritor no campo da moral e da filosofia e da religião. Em 1649-50, as suas preocupações mudam. Ele constrói um laboratório na sua casa em Sailbridge e se descobre um entusiasta da experimentação, o que mudará sua carreira. Intelectualmente, é influenciado por autores do século XVI e início do século XVII, como Paracelso, Bernardino Telesio, Francis Bacon, Tommaso Campanella e Jan Baptista van Helmont. Ele também é atraído pela química, notadamente no seu tratado Of the Atomicall Philosophy onde aparecem idéias atomísticas. Emite também críticas ao "Químico Vulgar", aquele que não
Placa em Lismore Castle, o local de nascimento de Robert Boyle. 
(imagem: chb).
tem um método filosófico para estudar a natureza. Neste período, é muito próximo do reformador social Samuel Hartlib. O comprometimento de Boyle com a experimentação aumenta, e sua visão filosófica se atualiza na ocasião da mudança para Oxford em 1655-56 para se juntar a um grupo de filósofos naturais dirigido por John Wilkins. Este grupo foi considerado como a prefiguração da Royal Society e influenciou muito Boyle. Nas reuniões, ele estudou os filósofos naturais continentais como Pierre Gassendi e René Descartes. Ele declara que a figura que mais lhe fez entender a filosofia de Descartes foi Robert Hooke, que o apoiou nas principais experiências. É com este último que montou os seus principais equipamentos e que estudou a natureza do ar: a câmara de vácuo e a bomba de ar. Durante esta estadia em Oxford, antes de sua ida para Londres em 1668, sua atividade literária foi intensa. A lista das publicações é grande e elas foram feitas pela recente criada Royal Society nas "Philosoficals Transactions" cujo primeiro secretário, Henry Oldenburg, iniciou em 1665. Suas obras foram também publicadas em latim, que era a língua científica da época. Boyle multiplicou as obras experimentais durante a vida inteira. Sua obra a mais notável é "Experiments, Notes, &c., about the Mechanical Origin or Production of Divers Particular Qualities (1675)". Publicou também obras de Medicina como "Memoirs for the Natural History of Human Blood (1684)". Nas duas últimas décadas de sua vida publicou trabalhos de Teologia como "Excellency of Theology, Compared with Natural Philosophy (1674) ".

Lei de Boyle-Mariotte

A Lei de Boyle-Mariotte (geralmente citada somente como Lei de Boyle) enuncia que a pressão absoluta e o volume de uma certa quantidade de gás confinado são inversamente proporcionais se a temperatura permanecer constante em um sistema fechado. Em outras palavras, ela afirma que o produto da pressão e do volume é uma constante para uma devida massa de gás confinado enquanto a temperatura for constante. A lei recebe o nome de Robert Boyle, que publicou a lei original em 1662 e de Edme Mariotte que posteriormente realizou os mesmo experimento e publicou seus resultados na França em 1676. A Lei de Boyle-Mariotte (enunciada por Robert Boyle e Edme Mariotte) diz que: Em um gráfico pressão x volume, sob uma temperatura constante, o produto entre pressão e volume deveria ser constante, se o gás fosse perfeito. Existe uma temperatura em que o gás real aparentemente obedece à lei de Boyle-Mariotte. Esta temperatura é chamada de temperatura de Mariotte.

História

Animação exibindo a relação entre pressão e volume a temperatura e quantidade constante.
A relação entre pressão e volume foi primeiramente observada por dois cientistas amadores, Richard Towneley e Henry Power. Boyle confirmou a descoberta de ambos e publicou os resultados. De acordo com Robert Gunther e outras autoridades foi Robert Hooke, assistente de Boyle, quem construiu os aparelhos para os experimentos. As leis de Boyle são baseadas em experimentos com ar, que ele considerou ser um fluído de partículas em repouso entre pequenas molas invisíveis. Naquela época, ar ainda era considerado como um dos quatro elementos, embora Boyle discordasse. O interesse de Boyle era provavelmente compreender o ar como um elemento essencial da vida; por exemplo, ele publicou trabalhos sobre o crescimento de plantas sem ar. O físico francês Edme
Gráfico dos dados originais de Boyle.
Mariotte
(1620–1684) descobriu a mesma lei independentemente de Boyle em 1676, embora Boyle já houvesse publicado os dados em 1662. Portanto esta lei referida como Lei de Boyle-Mariotte ou simplesmente como Lei de Mariotte. Mais tarde em 1687 na Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, Isaac Newton exibiu matematicamente que, se um fluído elástico constituído de partículas em repouso, entre as quais existem forças repulsivas inversamente proporcionais a sua distância, a densidade será diretamente proporcional a pressão, mas esta prova matemática não é a explicação física para a relação observada. Ao invés de uma teoria estática, é necessária uma teoria cinética que foi fornecida dois séculos depois por James Clerk Maxwell e Ludwig Boltzmann.

Definição

A lei pode ser definida da seguinte forma:
Para uma quantidade fixa de um gás ideal mantido a uma temperatura constante, a pressão P e o volume V são inversamente proporcionais (enquanto um dobra, o outro fica a metade).

 

Relação para teórica cinética e os gases ideais


Robert Boyle
A lei de Boyle-Mariotte afirma que a temperatura constante para uma quantidade fixa de massa, a pressão absoluta e o volume de um gás são inversamente proporcionais. A lei também pode ser definida de uma maneira um pouco diferente, que o produto entre volume e pressão é sempre constante. A maioria dos gases se comporta como gases ideais a pressões e temperaturas moderadas. A tecnologia do século XVII não podia produzir pressões altas ou temperaturas muito baixas. Portanto, a lei não aparentava ter limitações no momento da publicação. Conforme avanços tecnológicos permitiam pressões maiores e temperaturas menos, desvios do comportamento de gás ideal tornaram-se notáveis, e a relação entre pressão e volume e a relação entre pressão e volume somente pode ser descrita com precisão utilizando-se a teoria do gás ideal. O desvio é relacionado com o coeficiente de compressibilidade. Robert Boyle (e Edme Mariotte) obtiveram a lei somente de forma experimental. A lei pode ser obtida também de forma teórica baseada na existência de átomos e moléculas e assumindo colisões perfeitamente elásticas (veja teoria cinética dos gases). No entanto estas suposições eram vistas com enorme resistência entre a comunidade científica positivista da época, sendo vistas somente como construções puramente teóricas para as quais não havia a menor evidência observacional. Daniel Bernoulli em 1737-1738 deduziu a lei de Boyle-Mariotte utilizando as Leis de Newton com aplicação a nível molecular. Ela permaneceu ignorada até por volta de 1845, quando John Waterston realizou uma publicação construindo os maiores princípios da teoria cinética; este foi rejeitado pela Royal Society. Posteriormente trabalhos de James Prescott Joule, Rudolf Clausius e em particular de Ludwig Boltzmann estabeleceram firmemente a teoria cinética dos gases e trouxe o foco para ambas as teorias de Bernoulli e Waterston. O debate entre defensores do Energética e Atomismo levaram Boltzmann a escrever um livro em 1898, que enfrentou criticas até o seu suicídio em 1906. Albert Einstein em 1905 mostrou como a teoria cinética se aplicava ao Movimento Browniano de uma partícula de fluído suspenso, que foi confirmada em 1908 por Jean Perrin.

Equação
 
A equação matemática da lei de Boyle-Mariote é:


 pV = k
onde:
p representa a pressão do sistema.
V representa o volume do gás.
k é a constante que representa a pressão e volume do sistema.
Enquanto a temperatura permanecer constante a mesma quantidade de energia permanece através da operação e portanto, teoricamente, o valor de k permanecerá constante. No entanto, devido a derivação da pressão como força perpendicular aplicada e a probabilística probabilidade de colisão com outras partículas através da teoria das colisões, a aplicação de força a uma superfície pode não ser infinitamente constante para certos valores de k, mas terá um limite quando tais valores são diferenciados em um dado tempo. Forçando a aumentar o volume V de uma quantidade fixa de gás, mantendo o gás a temperatura inicial, a pressão p deve diminuir proporcionalmente. Reciprocamente, reduzir o volume do gás aumenta a pressão. A lei de Boyle é usada para prever o resultado de se introduzir uma mudança, somente de volume ou pressão, a um estado inicial de uma quantidade fixa de gás. O volume e a pressão antes e depois da quantidade fixa de gás, onde as temperaturas antes e depois são iguais (aquecimento ou resfriamento serão necessários para alcançar essas condições), estão relacionadas pela equação:

p_1 V_1 = p_2 V_2. \,
Aqui p_1\,\! e V_1\,\! representam a pressão e volume originais, respectivamente, e p_2\,\! e V_2\,\! representam a segunda pressão e volume.
A Lei de Boyle, Lei de Charles, e Lei de Gay-Lussac formam, juntamente com a Lei de Avogadro, formam a Lei dos Gases Ideais. Dentre as descobertas científicas de Boyle podemos citar:

  • a lei dos gases que tem seu nome.
  • um indicador colorido para os ácidos ( xarope de violeta).
  • o enxofre.
  • um melhoramento da máquina de Otto von Guericke, a "Bomba de Ar" ou "Bomba de Vácuo".
  • um melhoramento do termômetro de Galileu.
  • o abaixamento do ponto de ebulição dos líquidos no vácuo.
  • uma explicação do paradoxo hidrostático.
  • uma refutação das teorias de Aristóteles sobre os quatro elementos.
  • a acetona.
  • o isolamento do hidrogênio.
  • a prova que o ar é uma mistura.
  • o primeira aparecimento da noção de elemento químico.
  • a fosfina.
  • o sulfato de mercúrio.
  • o álcool metílico.
  • a descoberta da sublimação da água.

Referências


Nenhum comentário:

Postar um comentário

Observação: somente um membro deste blog pode postar um comentário.