Por que os átomos se movem mais rapidamente quando aquecidos?

Escrito por jason thompson | Traduzido por alisson dantas
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Por que os átomos se movem mais rapidamente quando aquecidos?
Um átomo é um núcleo denso de matéria orbitado por elétrons menores (Atom image by Sergey Tokarev from Fotolia.com)

Quando o botânico Robert Brown propôs estudar os grãos de pólen na década de 1820, ele descobriu que podia ter uma melhor visão deles se os olhasse através de um microscópio, em suspensão na água. Para sua surpresa, encontrou os grãos de pólen se movendo para trás e para frente de forma aleatória. Quanto mais quente a água estava, mais o pólen se movia. Muitos anos depois, Einstein descobriu que o movimento Browniano é o resultado dos átomos que se deslocam na água e colidem nos grãos de pólen, empurrando-os ao redor de si. Aparentemente, quanto mais quente fica, mais rápido os seus átomos se movem.

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Átomos e força

Há na sua essência dois tipos de coisas que compõem o mundo material: matéria e energia. A matéria são "coisas" físicas composta de átomos, que são partículas microscópicas minúsculas. Estas partículas estão sempre tanto em movimento quanto em vibração. Como acontece com qualquer objeto em movimento, cada átomo exerce uma força sobre outro objeto que colide com ele. Quanto mais rápido ele se move, maior será a sua força. Quanto maior for o objeto em movimento, maior será a força. Quanto mais o átomo vibrar, maior será a força da sua vibração.

Tipos de Energia

Energia é a medida da quantidade de força que é aplicada ao longo de uma determinada distância. Uma grande força que empurra algo em uma curta distância, gasta menos energia do que a mesma força empurrando a mesma coisa sobre uma distância maior. Uma pequena força que atua sobre uma longa distância pode gastar tanta energia quanto uma grande força atuando sobre uma distância curta. Existem muitos tipos diferentes de energia. A energia cinética é a medida de energia que um corpo tem em movimento. A energia química é a medida da quantidade de átomos que se movem para resultar em reações químicas. A energia da luz é uma medida de quanto as partículas de luz estão vibrando. A energia térmica é uma medida da quantidade de calor que tenha sido absorvido por algo.

Calor e luz

O calor é, na verdade, um tipo de luz. Toda a luz é composta de pequenos pacotes de ondas chamados "fótons". Elas são partículas de pura energia. O olho humano só pode ver certos comprimentos de onda de vibração. Se os fótons vibram muito rápidos ou muito lentos, o olho não pode enxergá-los. O calor é um tipo de luz com vibração lenta, que não pode ser vista pelo olho humano.

Átomos e luz

Átomos podem interagir com os fótons, ou absorvê-los ou emiti-los. Quando um fóton é absorvido, o átomo aumenta suas vibrações e se movimenta por si só à medida que se tornam uma parte desse átomo, e a energia não pode ser criada nem destruída. Quanto maior o movimento do fóton, maior o movimento do átomo depois de absorvê-lo.

Átomos e calor

Assim, quando alguma coisa está quente, está cheia de fótons de calor. Os átomos da substância aquecida encontram por acaso esses fótons térmicos e os absorve. Isso faz com que eles se movam mais rapidamente do que eles estavam se movendo antes de serem alimentados pela energia térmica dos fótons.

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