Russel, referindo-se às ciências do século XIX, disse que naquela época elas se converteram em fatores determinantes da vida cotidiana. As técnicas do século XX se introduzem no âmbito do cotidiano, mas o saber teórico aponta para objetivos universais. Surgem teorias audaciosas, abrangentes, aparecem leis totalizadoras. No campo da termodinâmica se encontram os princípios básicos que darão consistência a realidade que estaria por vir.
O homem desde a aurora das civilizações tem procurado o calor e tentado aproveitar seus benefícios. A importância do calor como elemento determinante da civilização é manifestado, e o estudo científico e sistemático de fenômeno semelhante marca uma nova marca na história que não pode escapar ao perseguidor de significados culturais.
Até aquele momento se tinham dado poucas definições sobre o que é calor. Para Boyle, calor seria o resultado da vibração das moléculas. Descartes se refere ao fenômeno como uma agitação de corpúsculos. Newton define como sendo: certas vibrações do éter causam o calor radiante. Sustentou-se que o calor não podia vir do movimento porque “este tende a extinguir-se enquanto o fogo tende a estender-se”. Cranword nos falará do “calórico” como um elemento distinto do fogo e da luz, que se manifesta como calor quando penetra na matéria. O próprio Lavoisier, em sua nomenclatura química ainda admite a existência do “calórico”. O conde Rumford, maestro da escola norte americana chamada de Benjamin Thompson que chegou a ministro da defesa na guerra da Alemanha, havia sustentado, fundamentando-se em experiências, que o calor não era uma substância e sim algo resultante do movimento.
Primeiro princípio da termodinâmica
Uma terrível tormenta havia abalado um veleiro. O médico do “Java” subiu para a proa do barco com a finalidade de averiguar se havia alguma novidade entre os marinheiros. Foi então que ouviu o timoneiro dizer “O mar se esquenta com as tormentas”. O destino havia sussurrado alguma coisa no ouvido de Robert Mayer, homem este de intermináveis reflexões.
Robert Mayer nasceu em 1814, em Heilbronn, pequena cidade wurtemburguesa. Não teve muito sorte em seus estudos, mas conseguiu graduar-se em medicina e a partir deste momento começava uma aventura que o faria sofrer bastante.
O veleiro holandês chega ao porto de Surabaya. Neste lugar, Mayer tem que praticar sangrias em certos pacientes e fica pasmo ao observar a cor pálida do sangue. Seus colegas lhe dizem que este fenômeno ocorre geralmente em países quentes. O médico alemão responde a causa deste enigma: devido ao calor elevado destes locais, o corpo, para manter sua temperatura, não precisa de uma combustão tão intensa como em outras latitudes e por isso o sangue venoso contem, em climas mais quentes, uma certa quantidade de gás oxigênio não utilizado, o que acaba lhe dando esta cor característica.
Desde então, Mayer se interessa pela relação que poderia existir, no organismo, entre alimentação, calor e trabalho. E chega a conclusão de que calor e trabalho mecânico são dois aspectos diferentes da mesma realidade física, mutuamente transformáveis: “O homem não desenvolve somente calor, mas trabalho e este pode, por sua vez, produzir calor”. Se descartamos a ideia de movimento contínuo, no caso dos seres vivos, de modo semelhante como acontece com as máquinas, é preciso buscar a origem deste trabalho e deste calor em algum corpo. Por exemplo, um cavalo que trabalha consome mais alimento que um que se encontra descansando. O trabalho do homem e do cavalo não seria nada mais que uma forma de algo que se manifesta no ser vivo como calor. A chave para esta questão pode ser entendida se admitirmos, como uma realidade, a existência de que um corpo pode apresentar dois de seus aspectos através do calor e trabalho.
As ideias de Mayer estavam indo por um bom caminho. Quando ele regressou a sua cidade natal, decidiu registrar suas reflexões em uma memória (artigo) intitulada “Determinação quantitativa e qualitativa das forças” (1841) que enviou a Poggendorff, diretor dos Anais da Física. O físico alemão nega-se a publicar o trabalho de Mayer, pois continham alguns erros ... escondendo uma importante descoberta: as bases do “Primeiro Princípio da Termodinâmica”.
Mayer não desanimou. Escreveu outra memória. Desta vez, mais exato e conciso. O famoso químico Liebig publicou o trabalho nos Anais de Farmácia e Química com o título de “Observações sobre as forças da natureza inorgânica” (1842). Nele se estabelece o princípio da conservação de energia (que Mayer denomina força) com os seguintes termos: “Só existe uma força que através de trocas eternas circula pelos corpos animados e inanimados. Não existe a possibilidade de conceber um processo sem a mudança de suas formas”.
O médico foi ignorado pelos físicos. Suas ideias não foram aceitas. Seus familiares lhe viam como um megalomaníaco insuportável que desejava impor estranhas ideias que os cientistas recusavam. Mayer caiu em uma depressão profunda, e por isso tentou suicidar-se. Sua família o internou em um manicômio em 1850, época em que seu trabalho acabou sendo reconhecido como “Equivalente mecânico do calor”. Aos poucos foi recuperando-se de sua triste situação: chegou até a intervir em alguns congressos, mas a fatalidade o atingiria novamente. Certo jornal criticou duramente os organizadores do congresso de Innsbruck de 1869 “por tolerar a presença de um demente naquela assembleia científica”. Depois deste fato, Mayer entra mais uma vez em depressão.
Robert Mayer recebeu algumas honras acadêmicas, mas acabaram chegando tarde e também não foram honras unânimes. Em 1878 escapou de todas as desgraças mundanas.
James Prescott Joule (1818-1891), herdeiro de uma grande cervejaria localizada em Salford, nas proximidades de Manchester, ele dispunha de um excelente laboratório instalado na fábrica de seu pai. Se não bastasse, teve Dalton como mestre e guia em sua jornada pela ciência. Prescott Joule foi um grande cientista experimental. Lembremos que o diretor dos Anais da Física, Poggendorff, recusava sistematicamente aqueles trabalhos que eram demasiadamente teóricos.
O ponto de partida dos estudos do jovem industrial foi a observação do calor gerado nos fios da pilha voltaica. Em 1840, descobre que a quantidade de calor liberado por um condutor, em um segundo, é proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica e a resistência do condutor, daí foi proposta a Lei de Joule. Pouco depois, se estabelece a existência de uma relação invariável entre a quantidade das substâncias químicas que consome a bateria, o calor que os fios produzem e o trabalho rendem uma máquina acionada por corrente elétrica. Os resultados de suas investigações adquiriram notáveis divulgações graças a certo artigo que publicou na revista Philosophical em 1843. Joule tenta determinar o valor numérico do equivalente mecânico do calor. A tarefa experimental foi bem elaborada. Discorre os mais variados tipos de experiências para evitar um sério inconveniente: a dissipação do calor. Este inglês não desiste. Demoraram sete anos até que ele conseguisse obter um número aceitável, 424 kgm/cal que representa uma respeitável aproximação aos 427 kgm/cal atualmente aceitos.
Fig.1 - Esquema do experimento utilizado por Joule.
Hermann Von Helmholtz (1821-1894) inicia sua carreira como médico, mas se pode dizer que aventurou-se na maioria dos campos da física. Realizou importantes descobertas em fisiologia, se destacou como matemático e filósofo. Em sua dissertação “Sobre a conservação da força” (1847) ele amplia o princípio de energia a todos os ramos da física e da expressão matemática. Admite a hipótese “da conservação da força” como algo plausível, e deseja dar uma versão mecânica a todos os fenômenos que envolvam energia. Poggendorff recusou o manuscrito da conferencia por considerar que não se ao critério que havia de prevalecer nos Anais da Física.
Referências: FONT, Juan García; Historia de la Ciencia; Ediciones Danae; 1970.
Nenhum comentário:
Postar um comentário