Graus de coesão das moléculas
A nível do que é real para nós, acessível aos nossos cinco sentidos, cada um dos três estados parece apresentar a matéria como se de outra realidade se tratasse, pois, em cada um destes estados, a matéria muda radicalmente de forma, contextura, cor, tamanho e volume, sendo perscrutável a uns sentidos e não a outros; por exemplo, em estado gasoso, a matéria é invisível mas pode ser perscrutável pelo olfato ou tato; porém, a nível microscópio, não sensorial, a diferença entre os três estados em que a matéria se encontra, reside apenas no grau de coesão das moléculas que a compõem.
Não há, portanto, uma mudança qualitativa na passagem da matéria de um estado para o outro, como parece acontecer ao nível sensorial. “As aparências iludem” diz o provérbio, os nossos sentidos enganam-nos porque não estão preparados para captar a verdadeira dimensão do real. A verdade das coisas não é muitas vezes acessível aos cinco sentidos. No caso dos estados da matéria, a verdade até parece bem mais simples do que os nossos sentidos deixam antever.
A diferença entre os estados da matéria depende tão somente do grau ou nível de coesão, agregação ou organização das moléculas que compõem a matéria. O que diferencia um estado físico de outro é a forma como as moléculas estão organizadas, mais próximas ou mais afastadas umas das outras, mais ou menos coesas ou agregadas. Por isso, os estados físicos da matéria podem ser também chamados de graus de coesão das moléculas.
No estado sólido, as moléculas que compõem a matéria têm um alto grau de coesão. Por isso possuem uma forma própria e fixa e um volume constante e fixo também. Por outro lado, neste estado, as moléculas têm um baixo nível de movimentação e liberdade entre si. A potencialidade da energia cinética neste estado é muito reduzida.
No estado líquido, a coesão entre as moléculas é menor porque estão mais livres e distantes umas das outras. Como estão mais livres, a movimentação é também maior que no estado sólido em que, como vimos, a movimentação é quase nula. - Por isso, a matéria neste estado não tem uma forma definida, adapta-se e vai adquirindo a forma do recipiente que a contém.
O volume também é constante, ou seja, o espaço que o líquido ocupa é fixo, ocupando sempre o mesmo espaço, qualquer que seja o recipiente onde se encontra - não varia, portanto, consoante o espaço que ocupa. Dada a liberdade de movimentos que as moléculas possuem neste estado, a potencialidade de energia cinética excede a do estado sólido.
No estado gasoso, a dispersão ou falta de coesão entre as moléculas é ainda muito maior que no estado líquido: não há praticamente agregação, pelo que a movimentação é altíssima. Há muito espaço vazio entre as moléculas, o que faz com que se movimentem livremente. A forma respeita o recipiente que a contém ou apresenta-se disforme em espaço aberto ilimitado.
O volume também varia, pois, o gás tem uma forte tendência para se expandir. Como as moléculas se movimentam com facilidade, a potencialidade de energia cinética é altíssima também, excedendo a do estado sólido e também a do estado líquido.
O plasma
É popularmente considerado o quarto estado físico da matéria, embora tal seja discutível… Não é um estado radicalmente diferente como os três outros estados, não é uma forma alternativa de ser e estar da matéria no espaço, radicalmente diferente dos três estados que conhecemos, já que se trata de um gás; ou seja, continuamos dentro do estado gasoso da matéria.
Porém, é um gás com uma particularidade diferente que o faz singular. Está submetido a elevadas temperaturas o que faz com que os eletrões saiam disparados das suas eletrosferas, ou seja, deixem de orbitar os respetivos núcleos dentro do átomo, coexistindo com eles sem estarem ligados a eles como estavam; por isso, a matéria ou o gás neste estado liberta luz radiante. O plasma é, portanto, um gás com carga elétrica.
Como vimos, a diferença entre os três estados da matéria é o maior ou menor grau de coesão das moléculas entre si. No caso do plasma, não é o grau de coesão que está em causa, pois é um gás como outro qualquer e, neste sentido, o grau de coesão é mínimo; o que está verdadeiramente em causa é a composição desse gás. Por isso, o plasma é um tipo de gás composto por moléculas nas quais os eletrões vivem soltos e dissociados dos seus núcleos.
Para além de ser um gás com propriedades especiais, também é questionável se deve ser considerado matéria ou energia. O plasma seria o momento em que a matéria se transforma em energia, se incendeia, se transforma em luz e calor. O plasma é matéria a arder, é a fusão nuclear que ocorre no interior das estrelas.
A água líquida em ebulição continua a ser a mesma água líquida. Porém, em virtude de estar a ser submetida a um considerável aumento de temperatura, já está no processo de mudar para o estado gasoso. Da mesma forma, o plasma é um gás que, por estar a ser submetido a altas temperaturas, faz com que os eletrões se libertem da órbita dos seus núcleos e emanem luz radiante, ou seja, transforma-se em energia, deixando de ser matéria para ser energia. O vapor resultante da água líquida em ebulição também é um gás visível, como o plasma, antes de desaparecer no ar. Poderíamos chamar-lhe plasma enquanto é visível porque é mais quente que o ar circundante?
O sol e as estrelas são formados basicamente por plasma, uma vez que só assim se atinge a temperatura necessária: 84 000ºC. Já não se trata de um grau maior ou menor de coesão das moléculas: é algo qualitativamente diferente. É a matéria em forma de gás, submetida a uma pressão tão alta que explode e se incendeia.
A maior parte da matéria no universo existe em forma de plasma, ou seja, em forma de energia. No nosso planeta, o efeito plasma pode ser visto naturalmente nos raios de uma trovoada e nas auroras boreais; artificialmente, nas luzes fluorescentes pois os televisores de plasma, como gastavam muita energia, desapareceram.
Auroras boreais e austrais
São uma consequência das tempestades solares. O sol atua como se fosse uma central nuclear de energia, com a única diferença de que nas centrais nucleares que conhecemos dá-se a cisão, ou seja, o núcleo do átomo do urânio parte-se com a consequente libertação de energia e lixo radioativo que cria um problema ecológico.
Na central nuclear chamada sol, como em qualquer outra estrela, a energia é criada por fusão e não produz lixo nem subprodutos radioativos. No interior do sol, a temperatura é de 14 milhões de graus; a esta temperatura, os átomos de hidrogénio fundem-se, criando um novo gás: o hélio. Esta reação nuclear cria energia que é irradiada em direção ao exterior do centro do sol.
As correntes de gás carregado eletricamente e, portanto, radiante ou luminoso que viajam do interior do sol para a sua periferia, criam campos magnéticos dentro do sol. Em alguns lugares, quando estes campos magnéticos são muito fortes, forçam o seu caminho em direção à superfície do sol. Quando chegam à superfície, arrefecem e criam dentro de si espaços vazios. O plasma arrasta o campo magnético para fora do sol, como se fosse um elástico que eventualmente se rompe, separando-se do sol e viajando pelo espaço. Milhões de toneladas de plasma, ou seja, gás incendiado, viajam livremente pelo espaço.
O fenómeno é conhecido como tempestade solar. Esta nuvem de gás viaja no espaço à velocidade de 8 milhões de km por hora, pelo que, depois de 6 horas, passa pelo planeta Mercúrio, depois de 12 horas, passa pelo planeta Vénus e, finalmente depois de 18, a tempestade solar chega ao nosso planeta. Quando chega aqui, a Terra defende-se com o seu escudo magnético invisível, desviando a tempestade que abraça o nosso planeta pelos polos, criando o efeito de aurora boreal na face que está voltada para o sol, mas que não é muito visível por ser de dia. Ao passar para o outro lado, cria a aurora boreal na face escura do polo, que é a mais visível.
Relâmpagos e trovões
O relâmpago é uma descarga elétrica natural de alta voltagem, seguida pelo som de um trovão. Tudo isto acontece no interior das nuvens. Quando as atravessamos num avião parecem inocentes, inócuas e neutras, mas muito se passa no seu interior.
Água e gelo movem-se livremente no interior de uma nuvem. Este movimento é causado tanto pelas correntes ascendentes de ar quente, como pela força descendente da gravidade. Tal como o esfregar de qualquer objeto cria energia estática, o atrito entre as partículas de água e gelo causado pelas correntes de ar quente ascendente e pela gravidade descendente, confere cargas elétricas às partículas. As cargas positivas movem-se para cima, as negativas para baixo.
Há dois tipos de descarga de raios: no interior de uma nuvem e entre uma nuvem e o solo. A maior parte das descargas elétricas ocorre tipicamente no interior das nuvens. Um canal precursor da descarga surge no núcleo negativo da parte inferior da nuvem e segue para cima, onde comummente se concentram as cargas positivas, ocorrendo a descarga.
A génese de um raio entre a nuvem e o solo começa com pequenas descargas elétricas no interior da nuvem: estas descargas libertam eletrões que começam a descer vertiginosamente em direção ao solo. Esta busca de uma ligação com a terra é muito rápida e muito pouco luminosa para ser vista a olho nu. Quando os eletrões chegam perto do solo, atraem uma outra descarga elétrica de carga oposta, chamada de descarga conectante; é a união destas duas descargas que dá origem ao raio que vemos.
O trovão
O relâmpago atinge 20 000ºC, aquecendo e elevando instantaneamente o ar que atravessa a caminho do solo. O ar assim aquecido repentinamente em tão curto espaço de tempo provoca uma onde de choque, ou seja, uma explosão, causando o trovão que ouvimos muito depois de vermos o relâmpago. Tal acontece, por um lado, porque o trovão é consequência do relâmpago, por outro, porque a velocidade do som - 300 m por segundo - é muitíssimo inferior à velocidade da luz 300 milhões de metros por segundo.
Factos acerca da trovoada
- No mundo inteiro, acontecem cerca de 2 000 trovoadas todos os dias, o que corresponde a mais de 8 milhões de relâmpagos
- Cada relâmpago mede cerca de 6 km por 1 centímetro de diâmetro
- A descarga elétrica de um raio varia entre 100 milhões e um milhar de milhão de volts e daria para iluminar durante um minuto uma cidade de 200 000 habitantes.
Considerações filosóficas sobre os estados da matéria
É nosso entender que todos os campos do real são governados pelas mesmas leis; ou seja, as mesmas leis que regem o macrocosmo, regem também o microcosmo. Esta é a base da metáfora que indica que o que se verifica num determinado campo do real, tem a sua correspondência em todos os outros campos.
A ontogénese recapitula a filogénese; a história da vida e da sua evolução recapitula-se em cada indivíduo que vem a este mundo. Desde a sua conceção até ao seu nascimento, recapitula-se a história da vida no nosso planeta, desde o primeiro ser unicelular até ao aparecimento do ser humano. Do nascimento de um bebé até este bebé ser autoconsciente, recapitula-se a evolução da humanidade desde que apareceu há cinco milhões de anos no Vale de Rift, até ser consciente de si mesma depois de aprender a andar e a falar.
Podemos ver uma perfeita correspondência entre organização e o grau de coesão das moléculas nos diferentes estados da matéria e a organização e grau de coesão dos indivíduos nos diferentes sistemas políticos.
Estado sólido - comunismos da Coreia do Norte
O estado sólido caracteriza-se pela pouca movimentação das moléculas e por uma coesão máxima: o antigo comunismo soviético. De certa forma, a China de hoje e sobretudo a Coreia do Norte onde os indivíduos não gozam de nenhuma liberdade e onde a coesão é um valor absoluto, ilustram bem este estado, até pela forma como marcham as suas tropas. Caracterizam-se por uma falta de liberdade, sendo a igualdade o seu único valor. É um sistema político tão rígido como o estado sólido da matéria. A falta de liberdade faz com que a sociedade não cresça, não produza riqueza. No entanto, a pouca riqueza que há está melhor distribuída que nos países capitalistas.
Estado gasoso – capitalismo liberal dos Estados Unidos
O estado gasoso da matéria caracteriza-se pela absoluta liberdade das moléculas e por uma coesão mínima. O estado gasoso está para o sólido como a Coreia do Norte está para os Estados Unidos; no capitalismo liberal dos EUA, o valor fundamental é a liberdade a todos os níveis.
Aqui reina a lei da selva ou da sobrevivência do mais forte: os mais dotados vivem bem e são ricos, os menos dotados ficam para trás. A coesão é mínima e todo o nacionalismo americano se concentra no culto à bandeira, uma vez que o próprio Estado nada dá aos seus cidadãos. Apesar de os americanos pagarem impostos como acontece em todas as democracias ocidentais, pouco ou nada recebem do Estado - nada é garantido, nada é gratuito, nem sequer a saúde.
Estado líquido - socialismos da Escandinávia
O estado líquido da matéria é um estado intermédio entre o sólido e o gasoso. Neste estado, as moléculas não têm tanta liberdade de movimentos como no estado gasoso nem estão privadas de movimento e liberdade, como no estado sólido.
O tipo de socialismo que existe nos países escandinavos é o “medio virtus” ou “ in medio veritas” dos sistemas políticos. Procura-se harmonizar os valores da igualdade com a liberdade, por intermédio da educação para a partilha. Neste sentido, fuga ao fisco atinge o nível mais reduzido nestes países. Não é mal visto denunciar alguém que foge ao fisco; a qualidade de vida destes países excede a de qualquer outra democracia ocidental.
Plasma – guerra
Também para o dito quarto estado da matéria podemos encontrar uma correspondência na sociedade ou no mundo dos vivos. O plasma é matéria incandescente resultante da saída de órbita dos eletrões das respetivas eletrosferas ao redor dos seus núcleos. A guerra é um fenómeno parecido: povos desavindos rompem a harmonia e o equilíbrio existente. A guerra é plasma, em que o trovão se vê representado nas bombas e o calor e destruição dos raios nas rajadas dos mísseis.
Metamorfoses da matéria
Conforme a pressão e a temperatura, assim a matéria se encontra em estado sólido, líquido ou gasoso.
Entre o sólido e o líquido
Fusão - Passagem do estado sólido para o estado líquido, por meio do aquecimento. A uma determinada temperatura, as moléculas em estado sólido vibram com tanta intensidade que algumas chegam a vencer a força de coesão e passam ao estado líquido. Cada substância tem a sua temperatura de fusão característica a uma determinada pressão. Essa temperatura chama-se ponto de fusão.
A nível social, utilizamos a ideia ou conceito de fusão quando duas realidades parecidas se fundem numa outra. Vemos isso a nível das empresas que se fundem em monopólios, seguindo o princípio “se não podes vencer o teu inimigo une-te a ele”.
Solidificação – Passagem do estado líquido para o estado sólido, por arrefecimento. Quando se arrefece um corpo, as suas moléculas vibram menos. A uma determinada temperatura, as substâncias líquidas transformam-se em sólidas porque a força de coesão aumenta e a agitação molecular diminui. Essa temperatura, o ponto de solidificação, é igual à temperatura do ponto de fusão dessa mesma substância.
A nível social ou humano, o conceito de consolidar traduz-se em dar forma a um projeto, uma empresa, tornar mais forte, mais sólido, mais contundente.
Entre o líquido e o gasoso
Evaporação - Passagem do estado líquido para o estado gasoso, por meio do aquecimento. O líquido absorve o calor e transforma o líquido em vapor. Quando um líquido é sujeito a aquecimento, as moléculas que o compõem começam a movimentar-se mais rapidamente. As moléculas da superfície do líquido ficam mais quentes, pois estão em contacto mais próximo com a fonte de calor. Movimentam-se tão rapidamente que levantam voo, levando consigo o calor que absorveram, da mesma maneira que um avião rola pela pista até se erguer no espaço. Uma vez livres do estado líquido da matéria e como são mais quentes que as moléculas do ar, sobem até desaparecerem, fundindo-se na humidade atmosférica.
Muito se evapora quando o dinheiro desaparece as pessoas desaparecem e fogem.
Condensação - Passagem do estado gasoso para o estado líquido, por meio do arrefecimento; por exemplo, a formação do orvalho. Este é o processo contrário pelo qual - o vapor, ao ser arrefecido, perde o calor que tinha, fazendo com que as moléculas se movimentam menos rapidamente, - perca velocidade e movimento, até voltarem ao estado líquido, com a consequente redução de movimento e liberdade, característicos deste estado da matéria.
Não há liquidez, ou seja, o dinheiro não aparece, está investido, não há dinheiro vivo; o dinheiro não flui.
Entre o sólido e o gasoso
Sublimação - Passagem direta do estado sólido para o estado gasoso (sem passagem pelo estado líquido) e vice-versa; pode ocorrer pelo aquecimento ou arrefecimento da matéria; por exemplo, o gelo seco é dióxido de carbono solidificado.
Eis uma palavra que tem muitas aplicações para além da mudança de estado entre o sólido e o gasoso. A sublimação pode ser entendida como o aproveitamento cultural de uma energia ou instinto natural. A transformação de calor em energia mecânica pode ser entendida como sublimação; o aproveitamento da água numa barragem para produzir energia elétrica, assim como o aproveitamento do vento para o mesmo fim, podem ser entendidos como sublimação.
Freud utilizou este termo no seu livro “O MAL-ESTAR NA CIVILIZAÇÃO” para dizer que a energia sexual ou eros pode ser sublimado, tirando-se partido dessa energia para fins mais culturais. Acrescentou ainda que São Francisco de Assis foi quem melhor soube sublimar a energia natural do Eros, desviando-a do seu fluir natural no ato sexual para a converter em amor universal.
Pe. Jorge Amaro, IMC
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