 |
| Henry Cavendish |
Henry
Cavendish.
Nasceu em Nice, a 10 de Outubro de 1731, e, faleceu em Londres, a 24
de Fevereiro de 1810. Henry Cavendish foi um físico e químico
britânico nascido na França. Conhecido por ter descoberto
o hidrogênio,
que ele chamou de "ar
inflamável",
e também por ter medido a densidade da terra (na famosa Experiência
de Cavendish),
além de pesquisas em eletricidade. Cavendish é conhecido também
pela precisão de suas medições.
Henry
Cavendish nasceu em 10 de Outubro de 1731 em Nice, França, onde sua
família morava na época. Sua mãe Lady
Anne Grey
era filha do Duque de Kent, e seu pai Lord
Charles Cavendish
era filho do Segundo Duque de Devonshire. Sua mãe morreu em 1733,
três meses depois do nascimento do segundo filho do casal,
Frederick,
e pouco antes do segundo aniversário de Henry Cavendish, deixando
Lord Charles Cavendish para cuidar de seus dois filhos. Aos 11 anos,
Henry Cavendish era aluno na Dr.
Newcome's School,
em Hackney, uma escola particular perto de Londres. Em 1749, aos 18
anos, ingressou na Universidade
de Cambridge
em St
Peter's College,
agora conhecida como Peterhouse,
mas deixou-a quatro anos depois, sem ter se graduado. Cavendish era
silencioso e solitário, além de ser considerado excêntrico, fora
se sua família não formou relacionamentos pessoais próximos.
Cavendish, especialmente tímido com as mulheres, para evitar
encontrar sua empregada, construiu uma escada atrás de sua casa.
Saia socialmente apenas para o clube da Royal
Society,
cujos membros jantavam juntos antes dos encontros semanais. Cavendish
raramente perdia estas reuniões, e era profundamente respeitado por
seus contemporâneos. De comportamento anti-social e secretivo,
Cavendish frequentemente evitou publicar seu trabalho. Não foi antes
do final do século XIX, muito depois de sua morte, que James
Clerk Maxwell
leu os documentos de Cavendish e encontrou coisas pelas quais outros
receberam crédito. Exemplos das descobertas ou antecipações de
Cavendish são Lei
das Proporções Recíprocas,
de Richter, Lei
de Ohm,
Lei
das Pressões Parciais,
de Dalton, princípios
da condutividade elétrica
(incluindo a Lei
de Coulomb),
e Lei
dos Gases,
de Charles. Cavendish morreu em 1810, aos 78 anos, e foi enterrado na
Catedral
de Derby,
ao lado de vários de seus ancestrais.
 |
| Desenho de um aparelho de Cavendish para fazer o gás hidrogênio, 1766. |
Cavendish
foi um dos conhecidos químicos pneumáticos dos séculos XVIII e
XIX, junto de, por exemplo, Joseph
Priestley,
Joseph
Black,
e Daniel
Rutherford.
Combinando metais com ácidos fortes, Cavendish produziu gás
hidrogênio (H2),
que ele isolou e estudou. Embora outros, tais como Robert
Boyle,
já tinham produzido hidrogênio, o crédito pela descoberta do
hidrogênio é dado a Cavendish porque ele reconheceu que o
hidrogênio era um elemento químico. Cavendish
observou que o hidrogênio, que ele chamou de "ar
inflamável",
reagia com o oxigênio, então conhecido como "ar
deflogisticado",
formando água. James
Watt
e Antoine
Lavoisier
fizeram uma observação similar, disso resultou uma controvérsia
sobre quem deveria receber o crédito por isso. Cavendish também
determinou acuradamente a composição da atmosfera da Terra. Ele
encontrou que 79.167% era "ar flogisticado" (hoje
nitrogênio
e argônio),
e 20.8333% era "ar deflogisticado" (hoje, 20.95% oxigênio).
Cavendish também encontrou que 1/120 da atmosfera da Terra era um
terceiro gás, que foi identificado como argônio
aproximadamente 100 anos depois por William
Ramsay
e Lord
Rayleigh
(John
William Strutt)
Os
experimentos elétricos de Cavendish não eram conhecidos até que um
século depois foram coletados e publicados por James
Clerk Maxwell,
em 1879, muito depois de outros cientistas terem sido creditados
pelos mesmos resultados. Entre as descobertas de Cavendish estavam as
seguintes:
- O conceito de potencial elétrico, que ele chamou de "grau de eletrificação".
- Uma prematura unidade de capacitância, a de uma esfera de uma polegada de diâmetro.
- A equação para a capacitância de um capacitor de placas.
- O conceito de constante dielétrica de um material.
- A relação entre potencial elétrico e corrente, agora chamada Lei de Ohm (1781).
- Leis para a divisão de corrente em circuitos paralelos, agora atribuídas a Charles Wheatstone.
- A lei do inverso do quadrado da distância para a força elétrica, agora chamada Lei de Coulomb.
Experiência de Cavendish
A
Experiência
de Cavendish,
realizada em 1797–1798, teve como objetivo determinar o valor da
densidade da Terra. Cavendish publicou os resultados de seu
experimento no Philosophical
Transactions of the Royal Society
em 1798. O valor obtido por Cavendish para a densidade da Terra foi
5,448 ± 0,033 vezes a densidade da água. Apesar da constante
gravitacional
(G) ser um conceito desconhecido na época de Cavendish, seu
experimento permitiu determinar o valor de G com uma diferença menor
que 1% do valor aceito atualmente. Por isso, alguns físico atribuem
a Carvendish a primeira medição da constante gravitacional. Foi a
primeira experiência capaz de medir a força
gravitacional
entre massas no laboratório, e a primeira capaz de conseguir valores
acurados para a constante
gravitacional
e para a massa da Terra. Porém, o objetivo de Cavendish era saber o
valor da densidade da Terra, que foi o que Cavendish reportou. A
experiência foi projetada pouco antes de 1783 por John
Michell,
que construiu uma balança
de torção
para isso. Porém, Michell morreu em 1793 sem completar seu trabalho,
e após sua morte, o aparelho foi passado para Francis
John Hyde Wollaston
e então para Henry Cavendish, que reconstruiu o aparelho mas
manteve-se próximo do plano original, o de Michell. Cavendish então,
fez várias medições com o equipamento, e em 1798 reportou seus
resultados no periódico Philosophical
Transactions
da Royal Society. Não é incomum encontrar livros que erroneamente
descrevem o trabalho de Cavendish como uma medição da constante
gravitacional
(G) ou da massa da Terra, e esse erro foi apontado por vários
autores. Na realidade, o objetivo de Cavendish era medir a densidade
da Terra, e mais tarde outras pessoas usaram seus resultados para
calcular G. A primeira vez que essa constante foi usada foi em 1873,
quase 100 anos depois da experiência de Cavendish. Os resultados de
Cavendish também possibilitam calcular a massa da Terra. Ajudando-o
também a descobrir a força da gravitação universal.
O
dispositivo construído por Cavendish era uma balança de torção
feita de um bastão de madeira com dois metros de comprimento (1,8m)
suspenso por um fio, e a cada extremidade foi colocada uma esfera de
chumbo com um diâmetro de 2 polegadas (51mm) e peso de £ 1,61
(0,73kg). Próximo a cada esfera foram posicionados duas bolas de
chumbo de 12 polegadas (300mm) e 348 libras (158kg), a uma distância
cerca de 9 polegadas (230mm), e prendido no lugar com um sistema de
suspensão independente. O experimento permitiria medir a atração
gravitacional fraca entre as esferas pequenas e as maiores.
Cavendish, constatou que a densidade da Terra foi 5,448 ± 0,033
vezes a da água (devido a um erro de aritmética simples,
encontrados em 1821 por Francis
Baily
(1774-1844), o valor errado 5,48 ± 0,038 aparece na publicação de
Cavendish).
O
Hidrogênio
 |
| Linhas espectrais do hidrogênio. (Imagem: User:Jurii). |
O gás hidrogênio,
H2,
foi o primeiro produzido artificialmente e formalmente descrito por
Phillipus
Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim
(também conhecido como Paracelso,
1493–1541) por meio da reação
química
entre metais e ácidos fortes. Paracelso não tinha o conhecimento de
que o gás inflamável produzido por esta reação química era
constituído por um novo elemento químico. Em 1671, Robert
Boyle
redescobriu e descreveu a reação entre limalhas de ferro e ácidos
diluídos, o que resulta na produção de gás hidrogênio. Em 1766,
Henry Cavendish foi o primeiro a reconhecer o gás hidrogênio como
uma discreta substância, ao identificar o gás de uma reação
ácido-metal
como "ar inflamável" e descobrindo mais profundamente, em
1781, que o gás produz água quando queimado. A ele geralmente é
dado o crédito pela sua descoberta como um elemento químico. Em
1783, Antoine
Lavoisier
deu ao elemento o nome de hidrogênio
(do grego υδρώ
(hydro), água e γένος-ου
(genes), gerar) quando ele e Pierre
Simon Laplace
reproduziram a descoberta de Cavendish, onde água é produzida
quando hidrogênio é queimado. Lavoisier produziu hidrogênio pelas
suas experiências sobre conservação de massa fazendo reagir um
fluxo de vapor de metal por meio de um tubo de ferro de fogo de ferro
aquecida ao fogo. A oxidação anaeróbica de ferro pelos protões da
água a alta temperatura pode ser esquematicamente representada pelo
conjunto das seguintes reações:
- Fe + H2O → FeO + H2
- 2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2
- 3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2
 |
| O Hindenburg momentos depois de incendiar-se. |
Muitos metais, tais
como o zircônio são submetidos a uma reação semelhante com água
o que conduz à produção de hidrogênio. O Hidrogênio foi
liquefeito pela primeira vez por James
Dewar
em 1898 ao usar resfriamento regenerativo e sua invenção se
aproxima muito daquilo que conhecemos como garrafa
térmica
nos dias de hoje. Ele produziu hidrogênio
sólido
no ano seguinte. O deutério
foi descoberto em Dezembro de 1931 por Harold
Urey,
e o trítio
foi preparado em 1934 por Ernest
Rutherford,
Marcus
Oliphant,
e Paul
Harteck.
A água
pesada,
que possui deutério no lugar de hidrogênio regular na molécula de
água, foi descoberta pela equipe de Urey em 1932. François
Isaac de Rivaz
construiu o primeiro dispositivo de combustão interna movido por uma
mistura de hidrogênio e oxigênio em 1806. Edward
Daniel Clarke
inventou o cano de sopro de gás hidrogênio em 1819. A lâmpada
de Döbereiner
e a Luminária
Drummond
foram inventadas em 1823. O enchimento do primeiro balão com gás
hidrogênio, foi documentado por Jacques
Charles
em 1783. O hidrogênio provia a subida para a primeira maneira
confiável de viagem aérea seguindo a invenção do primeiro
dirigível decolado com hidrogênio em 1852, por Henri
Giffard.
O conde alemão Ferdinand
von Zeppelin
promoveu a idéia de usar o hidrogênio em dirigíveis rígidos, que
mais tarde foram chamados de Zeppelins;
o primeiro dos quais teve seu voo inaugural em 1900. Voos programados
regularmente começaram em 1910 e com o surgimento da Primeira Guerra
Mundial em Agosto de 1914, eles haviam transportado 35.000
passageiros sem qualquer incidente sério. Dirigíveis levantados por
hidrogênio foram usados como plataformas de observação e
bombardeadores durante a guerra. O primeiro cruzamento transatlântico
sem escalas foi realizado pelo dirigível britânico R34
em 1919. Com o lançamento do Graf
Zeppelin
nos anos 1920, o serviço regular de passageiros prosseguiu até
meados dos anos 1930 sem nenhum acidente. Com a descoberta de
reservas de um outro tipo de gás leve nos Estados Unidos esse
projeto deveria sofrer modificações, já que o outro elemento
prometia um aumento na segurança, mas o governo dos E.U.A. se
recusou a vender o gás para este propósito. Sendo assim, H2
foi usado no dirigível Hindenburg,
o qual foi destruído em um incidente em pleno voo sobre New Jersey
no dia 6 de Maio de 1937. O incidente foi transmitido ao vivo no
rádio e filmado. A ignição do vazamento de hidrogênio foi
atribuída como a causa do incidente, porém, investigações
posteriores apontaram à ignição do revestimento de tecido
aluminizado pela eletricidade estática.
Nenhum comentário:
Postar um comentário
Observação: somente um membro deste blog pode postar um comentário.