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Caleidoscópio

Caleidoscópio é o nome que recebe o aparelho óptico formado por um pequeno tubo feito de cartão ou metal com alguns fragmentos de vidro colorido. Com o reflexo da luz exterior, estes apresentam a cada movimento uma combinação diferente de efeito visual. Com origem das palavras gregas καλός, que significa “belo, bonito”, είδος, que significa “imagem, figura”, e σκοπέω, que significa “olhar para, observar”, o nome caleidoscópio significa observar uma imagem bonita.

Caleidoscópio
Foto: Reprodução

História

Inventado no ano de 1817 por um físico escocês chamado Dawid Brewster, o caleidoscópio conquistou admiração universal. Foi inventado como um brinquedo, mas atualmente é usado também para fornecer padrões de desenho. No século XVII o caleidoscópio já era conhecido, e um rico francês comprou um exemplar feito com pérolas e gemas preciosas no lugar de pedaços de vidro colorido pelo valor de 20 mil francos.

Brewster fabricou o primeiro caleidoscópio com um tubo com pequenos fragmentos de vidro colorido e três espelhos formando um ângulo de 45 a 60 graus entre si. Quando feito com um ângulo de 45°, forma 8 imagens duplicadas em cada um dos três espelhos. Com 60°, formava 6 imagens e com 90° formava 4 imagens.

Como fazer?

Para fazer o seu próprio caleidoscópio, você vai precisar de:

  • Um tubo de papelão;
  • Um disco de vidro transparente de diâmetro correspondente ao interior do tubo;
  • Um disco de vidro transparente e um opaco de diâmetro igual ao externo do tubo;
  • Três espelhos de 2 cm menor que o tubo e de largura tal que possam ser dispostas em triângulo no interior;
  • Alguns cacos de vidro coloridos de tintas vivazes e contrastantes. Adicione também pedaços de papel prateado, lascas metálicas e pequenos pregos brilhantes de forma a obter desenhos mais extravagantes.

Passo a passo

  1. Una os pedaços de espelhos formando um triângulo e cole-os com um papel adesivo. Coloque-os a 2 cm do fundo.
  2. Introduza o disco de vidro menor transparente no fundo apoiando-o nas extremidades dos espelhos.
  3. Pelo fundo, coloque os cacos coloridos sobre o espelho. Procure fixar se achar necessário, o disco com um anel de papelão.
  4. Apoie sobre o anel de papelão o vidro opaco, que deve ser fixado no tubo de papelão com papel adesivo.
  5. Em seguida, cole um disco de papel com um furo circular de 1cm de diâmetro sobre o terceiro disco de vidro.
  6. Na outra extremidade, cole um disco de papel com um furo circular de 1 cm de diâmetro.

Ponto de fusão e ponto de ebulição

Ponto de fusão

O ponto de fusão é conhecido como aquela temperatura em que uma determinada substância passa do estado sólido para o estado líquido. Este é um valor constante, caracterizando uma substância pura. Sua determinação, portanto, constitui um dos métodos pelos quais podemos determinar o grau de pureza da substância.

Quando, ao determinarmos o ponto de fusão de uma substância, obtivermos um valor de temperatura superior a 1°C, essa substância não será pura. As temperaturas em que os elementos químicos entram em fusão são funções periódicas de seus números atômicos. Isso significa que esses valores variam periodicamente na mesma medida em que este número atômico aumenta.

Ponto de fusão e ponto de ebulição
Foto: Reprodução

Ponto de ebulição

Já o ponto de ebulição, é como chamamos a temperatura em que uma determinada substância líquida passa para o estado gasoso em uma determinada pressão. Assim como no ponto de fusão, uma substância pura nunca terá um ponto de ebulição com temperatura superior a 1°C. Quando isso ocorrer, em ambos os casos, trata-se de uma mistura.

A tabela periódica

Na tabela periódica, segue-se um padrão. É possível perceber que os pontos de ebulição e fusão variam de acordo com o número atômico dos elementos químicos, sendo, dessa forma, propriedades periódicas. O crescimento das temperaturas de fusão e ebulição dos elementos segue o esquema de setas a seguir.

A tabela periódica
Foto: Reprodução

Os elementos pertencentes à uma mesma família do lado esquerdo da tabela possuem os pontos de fusão e ebulição que diminuem conforme o número atômico do elemento aumenta – de baixo para cima. Do lado direito da tabela, em contrapartida, o crescimento do ponto de fusão e ebulição dos elementos de uma mesma família aumentam de cima para baixo, ou seja, os elementos que possuem menores temperaturas de fusão e ebulição estão na parte superior da tabela.

Quando falamos de elementos que pertencem ao mesmo período, ou seja, à mesma linha da tabela, podemos observar que os pontos de ebulição aumentam das laterais para o centro da tabela.

Curiosidades

Você percebeu que existem dois elementos em destaque na imagem acima?

O elemento da tabela periódica representado pela letra C, o carbono, deveria, devido à sua posição na tabela periódica, ter um ponto de fusão baixo. No entanto, a variedade grafite apresenta ponto de fusão muito alto no valor de 3.727°C’’². Em destaque na imagem acima, da mesma forma como o carbono, o tungstênio, representado pela letra W na tabela periódica, é o elemento metálico com o maior ponto de fusão no valor de 3.410°C.

Temperatura

Temperatura é a medida estatística do nível de agitação entre moléculas, relacionado com o deslocamento da energia cinética de um átomo ou molécula. No campo da física, a temperatura está relacionada diretamente com a energia interna de um sistema termodinâmico.

As escalas termométricas são mecanismos utilizados para medir a temperatura dos corpos. A temperatura de um corpo se eleva conforme se aumenta a velocidade de movimento das partículas presentes no mesmo, está alteração é o que chamamos de temperatura. As escalas termométricas surgiram da necessidade de registrar e quantificar o quanto um corpo está quente ou frio.

Escalas termométricas

Atualmente as três escalas termométricas mais utilizadas são: Celsius (°C), Fahrenheit (°F) e a Kelvin (K). Cada escala adota pontos fixos diferentes, por exemplo, a Celsius é muito utilizada na maioria dos países, a Fahrenheit é mais utilizada na Europa, e a Kelvin é uma escala absoluta, sendo destinada ao uso técnico e científico.

Escala Celsius: é a escala utilizada no Brasil, e na maioria dos outros países, foi oficializada em 1742 pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius, esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0°C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100°C).

Escala Fahrenheit: escala muito utilizada em países de língua inglesa, foi criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit, tendo como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0°F) e a temperatura do corpo humano (100°F).

Escala Kelvin: Conhecida como escala absoluta, desenvolvida pelo físico inglês William Thompson (1824-1907), conhecido como Lorde Kelvin, a escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0k) e é calculada a partir da escala Celsius. Na escala kelvin lê-se zero Kelvin (0K), e não zero grau Kelvin.

Temperatura
Foto: Reprodução

No quadro acima podemos verificar que o ponto de fusão é diferente nas três escalas, isto é, Celsius (0°C), Fahrenheit (32°F) e Kelvin (273k). O mesmo ocorre em relação ao ponto de ebulição entre as três escalas, sendo, Celsius (100°C), Fahrenheit (212°F) e Kelvin (373k).

Algumas temperaturas

Escala Celsius Escala Fahrenheit Escala Kelvin
Ar liquefeito -39 -38,2 243
Maior temperatura na superfície da Terra 58 136 331
Menor temperatura na superfície da Terra -89 -128 184
Ponto de combustão da madeira 250 482 523
Ponto de combustão do papel 184 363 257
Ponto de fusão do ferro 1535 2795 1808
Ponto de fusão do gelo 0 32 273,15

Gravidade

Todos nós já percebemos que qualquer objeto que deixamos cair tem um destino certo: o chão. Esta ocorrência nos parece lógica, no entanto, isto só acontece graças à existência de uma força física denominada gravidade.

A gravidade, também denominada gravitação, é o fenômeno natural pelo qual todos os corpos físicos se atraem. É uma das quatro forças fundamentais da natureza, ao lado do eletromagnetismo, força forte e força fraca.

A atração gravitacional exercida pela Terra confere peso aos objetos fazendo com que eles caiam no chão quando são soltos.

Gravidade
Foto: Reprodução

A gravidade mantém a Terra, os demais planetas e os satélites em suas respectivas órbitas, além de ser responsável pela formação das marés, pelo aquecimento do interior de estrelas e planetas em formação e outros fenômenos não só no planeta Terra, mas em todo o Universo. Esta força existe de diferentes formas em todos os planetas do sistema solar. Na Lua, por exemplo, a gravidade é menor que na Terra.

A descoberta da gravidade e a Lei da gravitação universal

O cientista inglês Isaac Newton descobriu a força da gravidade por volta do ano de 1660. Não se sabe da veracidade da história, mas conta-se que, certo dia, ao repousar sob uma macieira e ser acertado por uma maçã, Newton decidiu estudar o motivo pelo qual os corpos são atraídos para a superfície do planeta.

De acordo com a Lei da gravitação universal do cientista inglês, a força da gravidade é proporcional às massas dos corpos em interação e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre si.

Peso é a denominação dada à força de atração entre dois objetos.

A aceleração da gravidade

A região ao redor da Terra é conhecida como campo gravitacional e, quando os corpos chegam até lá, sofrem variação em sua velocidade, pois adquirem aceleração, denominada aceleração da gravidade.

Essa aceleração, representada pela letra g, é dividida em duas, a saber: aceleração da gravidade na superfície da Terra e aceleração da gravidade para corpos externos à Terra.

A representação matemática da força que atrai os corpos para o centro da Terra (força peso) é dada pela seguinte equação:

P = m.g

Onde temos que:

P = peso do corpo;

m = massa do corpo;

g = aceleração da gravidade.

A Teoria de Newton postula que a força de atração gravitacional entre o corpo e a Terra é dada pela seguinte equação:

F = G m.M / R²