quarta-feira, 5 de fevereiro de 2014

Os Estados Físicos da Matéria

Desde o tempo de Einstein,
sabe-se que os estados da matéria
não são somente
sólido, líquido e gasoso.


Quando alguém lhe pergunta quais são os estados físicos conhecidos da matéria, você respondo "sólido, líquido e gasoso"? Se você disser que sim, saiba que está errado. Estes são apenas três entre os muitos estados físicos que existe. O pior é que apesar de ensinar-se assim em muitas escolas brasileiras, há mais de 100 anos que já se sabe que os estados físicos não são apenas três.
Para se ter uma ideia do quanto esse ensinamento está atrasado, basta dizer que que estes eram os três estados da matéria conhecidos até o final do século XIX. A partir do início do século XX, foram descobertos outros dois: o plasma, uma matéria semelhante ao gás, mas que não é gás (portanto, não é gasoso), em  temperatura tão elevada que desmancha os átomos, separando seus núcleos dos elétrons. É por isto que o plasma não pode ser considerado um estado gasoso: nos gases, os átomos se mantêm em condições normais.
A descoberta do quinto estado físico foi vista como uma revolução científica. Em 1925, o físico alemão Albert Einstein havia publicado resultados de suas pesquisas que revelavam que a matéria comum, composta de átomos, e a luz tinham características semelhantes. Isto significava que, em certas condições, a matéria comum poderia tornar-se luz. Baseados na descoberta de Einstein, os físicos norte americanos Carl Wieman e Eric Cornell comprovaram isto quando conseguiram criar, em laboratório, um frio extremo. Eles conseguiram obter o recorde ainda hoje não ultrapassado, chegando ao quase zero absoluto, usando apenas uma pequena amostra com 2 mil átomos de rubídio, um metal alcalino de oxidação muito rápida.
Segundo os cientistas, se o zero absoluto fosse atingido, os átomos permaneceriam totalmente parados. Porém, como tal marca ainda não foi atingida, esta ainda é apenas uma teoria. Entretanto, o resultado obtido na pesquisa de Wieman e Cornell foi como o da pesquisa de Einstein, como se se os átomos se desmanchassem, porque deixaram de agir como partículas e se tornaram uma onda luminosa. 
As descobertas não pararam por aí. Há outros que são chamados de "estados físicos intermediários" e  muitos que, embora já confirmados, ainda são muito desconhecidos. Os vapores, por exemplo, são confundidos com gases, mas na verdade são estados intermediários da matéria durante a passagem do estado líquido para o gasoso. Por isto, a condição chamada "vapor de água" tem este nome porque já não é mais água mas ainda não chegou a ser gás.
Considerando-se os estados físicos da matéria em "ordem crescente", se pudermos dizer assim, tem-se: condensado de Bose-Eisntein, sólido, líquido, gasoso e plasma, incluindo apenas estes cinco porque os demais são intermediários. O condensado de Bose-Einstein possui características dos estados sólido e líquido ao mesmo tempo, com supercondutividade e super-fluidez, mas possui temperaturas extremamente baixas, próximas do zero absoluto. No estado sólido considera-se a forma macroscópica (vista a olho nu) da matéria e as posições relativas de suas partículas. No estado líquido, a quantidade de matéria é aproximadamente igual à do volume do corpo estudado, mas a forma e a posição relativa das partículas variam. No estado gasoso, o corpo mantém a quantidade de matéria mas a forma é o volume podem variar amplamente. O plasma é o estado em que a maior parte da matéria conhecida se encontra no Universo, e sua condição física já está descrita acima.
Outros estados conhecidos:
  • Fluido supercrítico - qualquer substância com temperatura cima de seu ponto crítico. O ponto crítico ocorre quando há condições em que certos valores (estados específicos de temperatura, pressão, etc.) não tem limites de fases.
  • Colóide - sistema no qual um mais componentes apresentam pelo menos uma dimensão dentro de um intervalo de 1 milimicro (1 milionésimo de 1 milímetro) a 1 micrometro.
Há muitos outros ainda em estudos. Sua existência já foi confirmada, mas suas características ainda são pouco conhecidas. O mais interessante com relação a isto é que, ao que parece, enquanto avançam os conhecimentos sobre os estados físicos até então desconhecidos, descobrem-se evidências de outros estados antes inimagináveis.

Fontes:


  • Almanaque Superinteressante - Editora Abril
  • "Pequena Enciclopédia da Física Nuclear", de R. Gladkov

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