Grade 9
  1. Mecânica  1.1. Movimento  1.1.1. Tipos de movimento  1.1.2. Distância e deslocamento  1.1.3. Velocidade e Velocidade  1.1.4. Aceleração  1.1.5. Representação gráfica do movimento  1.1.6. Equações do movimento  1.1.7. Movimento uniforme e não uniforme  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Velocidade relativa  1.1.10. Movimento circular  1.2. Leis da força e movimento  1.2.1. O conceito de força  1.2.2. A primeira lei do movimento de Newton  1.2.3. Segunda lei do movimento de Newton  1.2.4. Terceira Lei de Newton do Movimento  1.2.5. Inércia e tipos de inércia  1.2.6. Movimento  1.2.7. Conservação do momento  1.2.8. Aplicação das leis de Newton na vida cotidiana  1.2.9. Tipos de Forças (Contato e Não Contato)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Força Gravicional  1.3.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.3.2. Importância da Força Gravitacional  1.3.3. Aceleração devido à gravidade  1.3.4. Queda livre e ausência de peso  1.3.5. Massa e peso  1.3.6. Variação de g com altura e profundidade  1.3.7. Leis do movimento planetário de Kepler  1.3.8. Satélites e suas órbitas  1.4. Trabalho, Energia e Potência  1.4.1. Conceito de trabalho  1.4.2. Ações positivas e negativas  1.4.3. Trabalho realizado por força constante e variável  1.4.4. Energia e suas formas  1.4.5. Kinetic energy and potential energy  1.4.6. Lei da conservação de energia  1.4.8. Unidade comercial de energia  1.4.9. Teorema Trabalho-Energia  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Mechanical advantage  1.5.3. Eficiência das máquinas  1.5.4. Alavancas e seus tipos  1.5.5. Polias e Planos Inclinados  1.5.6. Engrenagens e seus usos
  2. Propriedades da matéria  2.1. Estados da matéria  2.1.1. Sólidos, líquidos e gases  2.1.2. Propriedades dos diferentes estados da matéria  2.1.3. Mudança no estado da matéria  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidade e pressão  2.2.1. Conceito de densidade e densidade relativa  2.2.2. Pressão em sólidos, líquidos e gases  2.2.3. Lei de Pascal e suas Aplicações  2.2.4. Pressão atmosférica e suas variações  2.2.5. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Flutuabilidade e o princípio de Arquimedes  2.3.1. Força de flutuabilidade  2.3.2. Princípio de Arquimedes  2.3.3. Aplicações do Princípio de Arquimedes  2.3.4. Objetos flutuantes e afundantes  2.3.5. Teoria da Flotação e Princípio de Arquimedes
  3. Calor e Termodinâmica  3.1. Temperatura e calor  3.1.1. Conceito de calor e temperatura  3.1.2. Medição de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condução de calor  3.2.2. Convecção de calor  3.2.3. radiação de calor  3.2.4. Aplicações da transferência de calor  3.2.5. Condutividade térmica  3.3. Expansão térmica  3.3.1. Expansão de sólidos, líquidos e gases  3.3.2. Expansão anômala da água  3.3.3. Aplicações da Expansão Térmica  3.4. Capacidade calorífica específica e calor latente  3.4.1. Conceito de capacidade calorífica específica  3.4.2. Medição e aplicações do calor específico  3.4.3. Calor latente de fusão e vaporização  3.4.4. Motores Térmicos e Eficiência
  4. Ondas e som  4.1. Ondas e seus tipos  4.1.1. Ondas mecânicas e eletromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinais e Transversais  4.1.3. Propriedades das Ondas  4.1.4. Comprimento de onda, frequência e velocidade da onda  4.1.5. Superposição de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Natureza e transmissão do som  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Reflexão do som e eco  4.2.4. Sonar e ultrassom  4.2.5. Ressonância e pulsação  4.3. Características do som  4.3.1. Intensidade, volume e qualidade do som  4.3.2. Efeito Doppler no som
  5. Iluminação e Óptica  5.1. Reflexão da luz  5.1.1. Leis da reflexão  5.1.2. Reflexão em um espelho plano  5.1.3. Reflexão em um espelho esférico  5.1.4. Formação de imagem por espelhos côncavos e convexos  5.1.5. Aplicações da Reflexão  5.2. Refração da luz  5.2.1. Leis da refração  5.2.2. Índice de refração  5.2.3. Refração através de uma placa de vidro  5.2.4. Refração na água e no ar  5.2.5. Lentes e seus tipos  5.2.6. Formação de imagens por lentes convexas e côncavas  5.2.7. Reflexão interna total e suas aplicações  5.3. Dispersão e espalhamento de luz  5.3.1. Espectro da luz branca  5.3.2. Prismas e Dispersão  5.3.3. Efeito Tyndall e céu azul
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Carga elétrica e eletricidade estática  6.1.1. O conceito de carga elétrica  6.1.2. Carregamento por fricção, contato e indução  6.1.3. Eletroscópio e seu funcionamento  6.2. Corrente Elétrica  6.2.1. O conceito de corrente elétrica  6.2.2. Lei de Ohm e Resistência  6.2.3. Fatores que afetam a resistência  6.2.4. Circuitos em Série e Paralelo  6.2.5. Efeito térmico da corrente elétrica  6.2.6. Potência e energia elétrica  6.3. Magnetismo  6.3.1. Ímãs naturais e artificiais  6.3.2. Propriedades dos ímãs  6.3.3. Magnetismo da Terra  6.3.4. Campo magnético e linhas de campo  6.3.5. Eletroímãs e suas aplicações
  7. Física Moderna  7.1. estrutura do átomo  7.1.1. Estrutura Atômica e Partículas Subatômicas  7.1.2. Elétrons, Prótons e Nêutrons  7.1.3. Modelo de Rutherford e Bohr  7.2. Radioatividade  7.2.1. Tipos de emissões radioativas  7.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  7.2.3. Usos e perigos da radioatividade
  8. Ciência espacial e astronomia  8.1. O universo e seus componentes  8.1.1. Estrelas e galáxias  8.1.2. Planetas e Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturais e artificiais  8.2.2. Uso de satélites

Grade 9 → Propriedades da matéria → Estados da matéria ↓


Plasma e Condensado de Bose-Einstein


A matéria, como a vemos normalmente em nossas vidas diárias, geralmente está em um dos três estados: sólido, líquido ou gasoso. Estes são os estados comuns da matéria que estudamos na escola. No entanto, a matéria pode existir em dois estados mais incomuns e fascinantes: plasma e condensado de Bose-Einstein (BEC). Estes estados da matéria não são comumente vistos em nosso cotidiano, mas desempenham papéis importantes em vários campos científicos.

O que é plasma?

Plasma é frequentemente referido como o quarto estado da matéria. Ao contrário de sólidos, líquidos e gases, o plasma não é encontrado naturalmente sob condições normais da Terra. No entanto, é o estado mais abundante de matéria no universo. Estrelas, incluindo nosso sol, são grandes bolas de plasma. O plasma também é encontrado em luzes fluorescentes, letreiros de néon e raios.

O plasma é um estado em que a matéria é tão quente que os elétrons são arrancados dos átomos, criando uma sopa de partículas carregadas. Isso acontece quando os níveis de energia são altos o suficiente para permitir que os elétrons se libertem dos núcleos atômicos. Como resultado, o plasma contém elétrons livres e íons, que são partículas carregadas.

Energy Level > Ionization Energy

Imagine o plasma como uma coleção de partículas que são livres para se mover e interagir de forma independente. Imagine uma panela de sopa fervendo no fogão. À medida que a sopa esquenta, as partículas dançam e se movem vigorosamente, assim como as partículas no plasma. No entanto, as partículas no plasma são carregadas e podem afetar umas às outras de forma bastante diferente devido às forças eletromagnéticas.

O plasma pode ser entendido com a ajuda de exemplos como o sol e os letreiros de néon. O sol é um grande reator de fusão onde núcleos de hidrogênio se fundem para formar hélio, liberando energia, que coloca o gás em estado de plasma. Em um letreiro de néon, a eletricidade é passada através de gás néon em baixa pressão, dando energia ao gás para emitir luz, criando plasma.

Propriedades do plasma

  • O plasma não tem forma ou volume definidos e, como os gases, assume a forma e o volume de seu recipiente.
  • Eles são compostos de íons positivamente carregados e elétrons livres, o que lhes permite conduzir eletricidade efetivamente.
  • Forças eletromagnéticas no plasma podem fazer com que partículas se atraiam ou se repilam mutuamente, produzindo comportamento complexo.
  • Plasmas têm mais energia cinética do que sólidos, líquidos e gases devido à alta temperatura e alta energia das partículas.

O papel da temperatura e pressão

O plasma pode ser criado a partir de gases de várias maneiras, mas a forma mais simples é introduzir energia extrema, geralmente de calor, campos eletromagnéticos ou descargas elétricas. Vamos imaginar um balão cheio de gás normal. Se o aquecermos o suficiente além de um certo ponto (acima da energia de ionização), as partículas do gás se tornam tão energéticas que se transformam em plasma.

O que é um condensado de Bose-Einstein?

O condensado de Bose-Einstein (BEC) é o quinto estado da matéria. Foi primeiro previsto pelos físicos Satyendra Nath Bose e Albert Einstein no início do século 20, mas não foi criado em laboratório até 1995. É por vezes coloquialmente referido como "sopa quântica super fria" porque ocorre a temperaturas ligeiramente acima do zero absoluto, poucos bilionésimos de grau acima de 0 Kelvin.

Nestas temperaturas excepcionalmente baixas, alguns elementos se condensam em um novo estado de matéria onde os átomos perdem sua individualidade e se combinam em uma única entidade quântica que se comporta como uma onda ou uma partícula.

Temperature → 0 Kelvin

Você pode pensar em um condensado de Bose-Einstein como uma orquestra controlada de átomos, movendo-se em perfeita harmonia. Ao contrário da agitação de dançarinos reagindo separadamente à música, os átomos de BEC estão trancados em um estado coordenado, todos se movendo juntos.

Características do condensado de Bose-Einstein

  • Os BECs são formados em temperaturas extremamente baixas, quase zero absoluto.
  • Os átomos em um BEC não podem ser separados uns dos outros; eles agem como um todo.
  • Isso demonstra um fenômeno quântico macroscópico. Peculiaridades quânticas geralmente aparecem em pequena escala, mas nos BECs, elas aparecem em grande escala.
  • Os BECs são excepcionalmente estáveis em termos de comportamento quântico e são frequentemente usados para estudar coisas como superfluidez.

Aplicações e significado

Tanto o plasma quanto o condensado de Bose–Einstein têm propriedades únicas que os tornam úteis em uma variedade de aplicações e campos científicos.

Aplicações do plasma

  • Aplicações industriais: O plasma é usado em processos como corte a plasma e revestimento a plasma, que são essenciais nas indústrias de manufatura e construção para moldar e revestir metais.
  • Aplicações médicas: A tecnologia de plasma é usada para esterilização, coagulação sanguínea durante a cirurgia e produção de espécies reativas para tratamento de tecidos biológicos.
  • Telecomunicações: Telas de plasma, que proporcionam imagens mais brilhantes e com melhor fidelidade de cor do que telas de TV convencionais, são usadas popularmente para grandes televisões e displays de computador.
  • Aplicações ambientais: O plasma é usado para tratar poluentes nocivos em emissões de usinas de energia, incineradores e fábricas, ajudando a reduzir o impacto ambiental.

Aplicações do condensado de Bose–Einstein

  • Computação quântica: Os BECs podem ajudar os cientistas a entender propriedades quânticas cruciais para o desenvolvimento de computadores quânticos, que prometem capacidades vastas de resolução de problemas, muito além dos computadores clássicos.
  • Estudos de superfluidez: Condensados de Bose–Einstein desempenham um papel importante no estudo de superfluidez e outros fenômenos mecânicos quânticos, e fornecem insights sobre a natureza do comportamento das partículas em temperaturas extremamente baixas.
  • Medição de precisão: Os BECs ajudaram a melhorar técnicas para medir tempo e distância com maior precisão, permitindo experimentos científicos mais precisos e avanços em tecnologias como GPS.

Visualização de plasma e condensado de Bose-Einstein

Para entender melhor o plasma e os BECs, podemos observar as propriedades e o comportamento das partículas nesses estados.

        BEC

Conclusão

Plasma e condensados de Bose-Einstein representam extremos na compreensão dos estados da matéria. O plasma, uma mistura quente e energética de íons e elétrons, é ubíquo, principalmente fora de nossa experiência terrena imediata. Por outro lado, os condensados de Bose-Einstein, um estado quase no zero absoluto, oferecem insights sobre o mundo quântico em uma escala macro.

Ambos os fenômenos avançam nossa compreensão de como a matéria se comporta em condições extremas e continuam a inspirar inovações e descobertas em uma variedade de disciplinas científicas. De aplicações industriais a estudos quânticos sem precedentes, a exploração de plasmas e BECs enriquece nosso conhecimento e tem potencial para futuras tecnologias.


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Plasma e Condensado de Bose-Einstein

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