Tópicos em termo e hidrodinâmica

A termodinâmica foi uma ciência que surgiu da necessidade de explorar os aspectos formais afins às máquinas movidas a calor. Só adquiriu o seu estatuto com o engenherio Sadi Carnot, o qual, no seu livro Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres a développer cette puissance, lança os fundamentos desta ciência, à semelhança do que fizera Lagrange no seu famoso livro Mécanique Analytique. De facto, as hipóteses assumidas por ambos nas diferentes áreas têm um ponto em comum: a impossibilidade conceptual do movimento perpétuo.

A hidrodinâmica, por seu turno, tem raízes bastante demarcadas na antiguidade. A lei da impulsão de Arquimedes é o exemplo mais conhecido. Como a matemática, esta ciência levou um grande impulso na renascença com físicos como Galileu. A experiência de Torricelli veio trazer algumas dúvidas sobre a teoria do Horror Vacui segundo a qual, a natureza manifesta uma aversão ao vazio. Foi Pascal quem se dedicou a desenvolver outro tipo de experiências que o conduziram ao conceito de pressão. Veja-se, por exemplo, as suas Oeuvres nas quais as apresenta e discute, para além de importantes textos em matemática. O tema foi definitivamente encerrado pela famigerada experiência dos hemisférios de Magdburgo por Otto Van Guericke, o inventor da bomba de ar.

Os cientistas Boyle e Mariotte estabeleceram uma relação entre o volume de um gás e a respectiva pressão, relação que, mais tarde viria a ser incluída na equação de estado dos gases ideiais em sintonia com a lei de Charles e Gay-Lussac e a teoria atómica da matéria. Um importante marco em física, constui os Principia Matemathica de Newton, o qual, para além de formalizar e unificar os estudos dos seus predecessores tais como Keppler, Descartes ou Huygens, aplica os princípios mecânicos no estudo dos fluidos. Este estudo foi aprofundado por Clairaut, D’Alembert e Bernoulli. No seu livro Hydrodynamica, Daniel Bernoulli veio apresentar importantes considerações no seio desta teoria, bem como aventar uma teoria cinética, explicando a pressão como choques entre partículas. Contudo, foi Euler, com o seu toque característico de génio, quem formulou as equações dos fluidos numa forma actual. Estas equações encontram-se nos seus trabalhos E258, E396 e E409 nos arquivos compilados e disponibilizados publicamente.

Nos trâmites do desenvolvimento da termodinâmica, é interessante considerar os trabalhos de Papin e de Leibnitz na área. De facto, estes dois homens despoletaram a primeira revolução industrial e o subsequente invento da máquina-a-vapor por Savery, Newcomen e Watt.

No seguimento do trabalho de Carnot, Clapeyron traduz as descobertas em linguagem matemática, as quais foram exploradas por Kelvin, Clausius e Maxwell. Um livro que tem um papel central em termodinâmica é o livro Teoria mecânica do calor de Clausius, no qual o autor já discute o conceito de entropia a conservação da energia como tinha sido já proposto por Leibnitz.

Com o intuito de aprender um pouco a história destas ciências, respiguei os trabalhos de vários autores e elaborei um pequeno resumo intitulado Termo e Hidrodinâmica por considerar uma estreita relação entre ambas.

Sobre Sérgio O. Marques

Licenciado em Física/Matemática Aplicada (Astronomia) pela Faculdade de Ciências da Universidade do Porto e Mestre em Matemática Aplicada pela mesma instituição, desenvolvo trabalho no PTC (Porto Technical Centre) - Yazaki como Administrador de bases-de-dados. Dentro o meu leque de interesses encontram-se todos os temas afins às disciplinas de Matemática, Física e Astronomia. Porém, como entusiasta, interesso-me por temas relacionados com electrónica, poesia, música e fotografia.
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