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El “Quantum” de Acción de Planck Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947) Nelson Studart - UFSCar.

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2 El “Quantum” de Acción de Planck Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947) Nelson Studart - UFSCar

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4 Tropeçavas nos astros desastrada Quase não tínhamos livros em casa E a cidade não tinha livraria Mas os livros que em nossa vida entraram São como a radiação do corpo negro Apontando pra a expansão do Universo Porque a frase, o conceito, o enredo, o verso (E, sem dúvida, sobretudo o verso) É o que pode lançar mundos no mundo. Caetano Veloso em Livros

5 O que significa a radiação do corpo negro e como se relaciona com a expansão do Universo?

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7 Um corpo aquecido emite radiação eletromagnética em um largo espectro contínuo de comprimentos de onda principalmente na região do infravermelho. Ex. O Sol.

8 Questões ao final do Século XIX Eletrodinâmica dos corpos em movimento Radiação do corpo negro Espectro discreto dos elementos químicos Calor específico dos sólidos

9 Corpo Negro

10 Preliminares Ritchie (1833) Kirchhoff (1859)

11 Wien (1893) Stefan (1879) – Boltzmann (1884)

12 Resultados experimentais Altas freqüências (Pequenos comprimentos de onda) Fórmula de Wien

13 Resultados Experimentais  = 51,2  m Desvios significativos - Baixas freqüências Lummer- Pringsheim Rubens- Kurlbaum

14 Fórmula de Planck Como radiação e matéria interagem até atingir o equilíbrio térmico? Teorema (1899) Energia média dos ressonadores (matéria)

15 Da experiência ( pequeno) Da fórmula de Wien ( grande) Lei da Termodinâmica

16 Born: Uma das mais decisivas e significativas interpolações jamais feita na história da física: revela uma quase descuidada intuição física Sociedade Alemã de Física – 19/10/1900

17 Caminho até o quantum Rubens comparou a minha fórmula com suas medidas e encontrou uma concordância satisfatória para todo ponto [da curva]. Medidas posteriores também confirmaram a minha fórmula de radiação mais e mais e quanto mais precisos os resultados, mais acurada era a fórmula. A partir do dia em que formulei a lei, comecei a me dedicar à tarefa de dar-lhe um significado físico real

18 Que argumentos teóricos podiam ser empregados para dar um significado físico à nova fórmula empírica?

19 Idéias de Boltzmann: Entropia e Probabilidade W - número de maneiras que o sistema pode ser re-arranjado no nível microscópico sem mudar o estado macroscópico

20 Questão: De quantas maneiras n unidades de energia podem ser distribuídas entre os N osciladores?      N ressonadores com energia E tal que E T = NE n unidades de energia  indivisíveis e tal que E T = n 

21 Resposta Passos seguintes: 1. Calcula-se a entropia: S = k ln W 2. Usa-se dS/dE = 1/T

22 Planck (1908): A energia do ressonador é gh , g = 1,2  Akt der Verzweiflung

23 E a expansão do Universo? T = 3000 K - hidrogênioElétrons + prótons em equilíbrio com radiação com todos Big - Bang

24 T = 2,73 K Radiação fóssil remanescente do Universo primordial e principal evidência do Big-Bang

25 Dados Biográficos  Nasceu em Kiel (23/04/1858)  Membro da Academia Prussiana de Ciências ( )  Professor da Universidade de Berlim ( )  Privatdozent em Munique ( )  Doutor em Filosofia em Munique (1879)

26  Morreu em Göttingen (3/10/1947  Posições políticas: Manifesto de apoio ao Kaiser Durante o nazismo, se opôs à perseguição aos judeus Criticou a corrente da “física ariana”  Prêmio Nobel de Física (1918)  Interesse inicial: Termodinâmica (2a. Lei e Entropia)  Grande prestígio na Alemanha

27 Referências Nelson Studart  Revista Brasileira de Ensino de Física 22 (4), 523 (2000)  Física na Escola 2 (1) 23 (2001)


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