Michael Faraday: biografia, experimentos e contribuições - Ciência - 2023

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Michael Faraday: biografia, experimentos e contribuições - Ciência
Michael Faraday: biografia, experimentos e contribuições - Ciência

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Michael Faraday (Newington Butt, 22 de setembro de 1791 - Hampton Court, 25 de agosto de 1867) foi um físico e químico britânico cujas principais contribuições estão nas áreas de eletromagnetismo e eletroquímica. Entre suas contribuições para a ciência e, portanto, para a humanidade, podemos destacar seus trabalhos sobre indução eletromagnética, diamagnetismo e eletrólise.

Pelas condições econômicas de sua família, Faraday recebeu pouca educação formal, de modo que desde os quatorze anos se encarregou de suprir essas deficiências fazendo um grande número de leituras durante sua aprendizagem como encadernador.

Um dos livros que ele encadernou e que mais influenciou o cientista foiA Melhoria da Mente (The Improvement of the Mind) de Isaac Watts.


Faraday foi um excelente experimentador e transmitiu suas descobertas em uma linguagem fácil de entender. Embora suas habilidades matemáticas não fossem as melhores, James Clerk Maxwell resumiu seu trabalho e o de outros em um grupo de equações.

Nas palavras de Clerk Maxwell: "O uso das linhas de força mostra que Faraday foi realmente um grande matemático, de quem os futuros matemáticos poderiam derivar métodos valiosos e férteis."

A unidade de capacidade elétrica do Sistema Internacional de Unidades (SI) é chamada de Farad (F) em sua homenagem.

Como químico, Faraday descobriu o benzeno, conduziu pesquisas sobre clatrato de cloro, o sistema de número de oxidação, e criou o que viria a ser conhecido como o predecessor do queimador de Bunsen. Além disso, ele popularizou os termos: ânodo, cátodo, elétron e íon.

Na área da física, suas pesquisas e experimentos se concentraram na eletricidade e no eletromagnetismo.

Seu estudo do campo magnético foi fundamental para o desenvolvimento do conceito de campo eletromagnético e sua invenção, por ele mesmo denominada “Dispositivos de Rotação Eletromagnética”, foram os precursores do atual motor elétrico.


Biografia

Michael Faraday nasceu em 22 de setembro de 1791, em um bairro chamado Newington Butt, localizado ao sul de Londres, na Inglaterra. Sua família não era rica, então sua educação formal não era muito extensa.

O pai de Michael chamava-se James e ele era um praticante de uma doutrina do Cristianismo. Por sua vez, o nome de sua mãe era Margaret Hastwell e antes de se casar com James ela trabalhou como empregada doméstica. Michael tinha 3 irmãos e era o penúltimo dos filhos do casamento.

Quando Michael tinha quatorze anos, ele trabalhou ao lado de George Riebau, que era livreiro e encadernador. Michael permaneceu neste trabalho por sete anos, durante os quais foi capaz de se aproximar muito mais da leitura.

Nessa época ele começou a se sentir atraído pelos fenômenos científicos, principalmente os relacionados à eletricidade.

Aprofundamento do treinamento

Aos 20 anos, em 1812, Michael começou a assistir a várias palestras, quase sempre a convite de William Dance, músico inglês que fundou a Royal Philharmonic Society.


Alguns dos oradores a quem Michael teve acesso foram John Tatum, um filósofo e cientista britânico, e Humphry Davy, um químico de origem inglesa.

Relacionamento com Humphry Davy

Michael Faraday era um homem muito metódico e escreveu notas bastante específicas que enviou a Davy junto com uma nota pedindo um emprego.

Essas notas compunham um livro de cerca de 300 páginas e Davy gostou muito delas. Este último sofreu um acidente de laboratório algum tempo depois, que prejudicou gravemente sua visão.

Nesse contexto, Davy contratou Faraday como seu assistente. Ao mesmo tempo - em 1º de março de 1813 - Faraday tornou-se assistente de química na Royal Institution.

Viagem para a europa

Entre 1813 e 1815, Humphry Davy viajou por vários países da Europa. O criado que ele tinha naquela época decidiu não comparecer à viagem, de modo que Faraday era quem deveria cumprir as tarefas de servo, ainda que seu papel fosse o de auxiliar químico.

Diz-se que a sociedade inglesa daquela época era extremamente voltada para as classes, razão pela qual Faraday era visto como um homem com características inferiores.

Até a esposa de Davy insistiu em tratar Faraday como um servo, recusando-se a recebê-lo em sua carruagem ou fazê-lo comer com eles.

Embora esta viagem significasse um péssimo momento para Faraday pelo tratamento desfavorável que recebeu, ao mesmo tempo implicava que pudesse ter contacto direto com os campos científicos e académicos mais importantes da Europa.

Dedicação à eletricidade

Já em 1821, Michael Faraday se dedicou inteiramente a estudar eletricidade, magnetismo e as possibilidades de ambos os elementos.

Em 1825, Davy estava gravemente doente, razão pela qual Faraday se tornou seu substituto dentro do laboratório. Foi nessa época que ele propôs várias de suas teorias.

Uma das mais relevantes era a noção de que tanto a eletricidade como o magnetismo e a luz funcionavam como uma tríade com caráter unificado.

Nesse mesmo ano, Faraday iniciou palestras na Royal Institution, denominado Palestras de Natal da Royal Institution, que se dirigiam principalmente ao público infantil e tratavam dos avanços científicos mais importantes da época, além de diversas anedotas e contos do campo da ciência.

A intenção dessas palestras era aproximar a ciência daquelas crianças que não tiveram oportunidade de fazer estudos formais, como aconteceu com ele.

Casamento

Em 1821, Faraday casou-se com Sarah Barnard. Suas famílias frequentavam a mesma igreja e foi lá que se conheceram.

Faraday foi um homem muito religioso ao longo de sua vida e era seguidor da igreja Sandemaniana, que se originou da Igreja da Escócia. Participou ativamente de sua igreja, desde que se tornou diácono e até padre por dois anos consecutivos.

Nenhum filho nasceu do casamento entre Faraday e Barnard.

Anos de invenções

Os anos subsequentes de Faraday foram cheios de invenções e experimentos. Em 1823 ele descobriu o processo de liquefação do cloro (mudança do estado gasoso ou sólido para o estado líquido) e dois anos depois, em 1825, descobriu o mesmo processo, mas para o benzeno.

Em 1831 Faraday descobriu a indução eletromagnética, a partir da qual foi gerada a chamada Lei de Faraday ou Lei da indução eletromagnética. Um ano depois, em 1832, ele recebeu a nomeação honorária de Doctor do direito civil em nome da Universidade de Oxford.

Quatro anos depois, Faraday descobriu um mecanismo que funcionava como uma caixa protetora para choques elétricos. Essa caixa foi chamada de gaiola de Faraday e mais tarde se tornou uma das invenções mais utilizadas, até hoje.

Em 1845, ele descobriu o efeito que reflete uma interação clara entre luz e magnetismo; esse efeito foi denominado Efeito Faraday.

Reconhecimentos

A monarquia da Inglaterra ofereceu a Faraday a nomeação de Senhor, ao qual recusou várias vezes, considerando-o contrário às suas crenças religiosas; Faraday associou esse encontro à busca do reconhecimento e à vaidade.

A Royal Society também propôs que ele fosse seu presidente e Faraday rejeitou a oferta, feita em duas ocasiões diferentes.

A Real Academia de Ciências da Suécia o nomeou membro estrangeiro em 1838. Um ano depois, Faraday sofreu um colapso nervoso; após um curto período, ele continuou seus estudos.

Em 1844, a Academia Francesa de Ciências incorporou-o aos seus membros estrangeiros, que eram apenas 8 personalidades.

Anos finais

Em 1848 Michael Faraday obteve uma casa de graça e favor, que eram aquelas casas que pertenciam ao estado inglês e eram oferecidas gratuitamente a essas personalidades relevantes do país, com a intenção de agradecer pelos serviços prestados à nação.

Esta casa ficava em Middlesex, em Hampton Court, e Faraday a habitou desde 1858. Foi nessa casa que ele morreu mais tarde.

Durante esses anos, o governo da Inglaterra o contatou e pediu-lhe que os apoiasse no processo de desenvolvimento de armas químicas no âmbito da Guerra da Crimeia, que ocorreu entre 1853 e 1856. Faraday recusou oferta, tendo em vista que considerou antiético participar desse processo.

Morte

Michael Faraday morreu em 25 de agosto de 1867, quando tinha 75 anos. Uma anedota curiosa desse momento é que lhe foi oferecido um cemitério na renomada Abadia de Westminster, local que ele recusou.

No entanto, dentro desta igreja você pode encontrar uma placa que homenageia Faraday e está localizada perto do túmulo de Isaac Newton. Seu corpo está na área dos dissidentes do cemitério de Highgate.

Experimentos

A vida de Michael Faraday foi cheia de invenções e experimentações. A seguir, detalharemos duas das experiências mais importantes que ele realizou e que foram transcendentes para a humanidade.

Lei de Faraday

Para demonstrar a chamada Lei de Faraday ou Lei da indução eletromagnética, Michael Faraday pegou um papelão em forma de tubo ao qual enrolou um fio isolado; desta forma ele formou uma bobina.

Posteriormente, ele pegou a bobina e conectou-a com um voltímetro para medir a força eletromotriz induzida enquanto fazia um ímã passar pela bobina.

Como consequência dessa experiência, Faraday determinou que um ímã em repouso não é capaz de gerar força eletromotriz, embora em repouso gere um alto campo magnético. Isso se reflete no fato de que, através da bobina, o fluxo não varia.

Conforme o ímã se aproxima da bobina, o fluxo magnético aumenta rapidamente até que o ímã esteja efetivamente dentro da bobina. Depois que o ímã passa pela bobina, esse fluxo diminui.

Gaiola de Faraday

A gaiola de Faraday era a estrutura pela qual este cientista conseguia proteger os elementos de descargas elétricas.

Faraday realizou esse experimento em 1836, percebendo que o excesso de carga de um condutor afetava o que estava fora dele e não o que estava encerrado por esse condutor.

Para demonstrar isso, Faraday revestiu as paredes de uma sala com papel alumínio e gerou descargas de alta tensão por meio de um gerador eletrostático fora da sala.

Graças à verificação com eletroscópio, Faraday pôde verificar que, de fato, não havia cargas elétricas de nenhum tipo dentro da sala.

Esse princípio pode ser observado hoje em cabos e scanners, e existem outros objetos que, por si só, funcionam como gaiolas de Faraday, como carros, elevadores ou mesmo aviões.

Principais contribuições

Construção de dispositivos de "rotação eletromagnética"

Depois que o físico e químico dinamarquês Hans Christian Ørsted descobriu o fenômeno do eletromagnetismo, Humphry Davy e William Hyde Wollaston tentaram e não conseguiram projetar um motor elétrico.

Faraday, após discutir com os dois cientistas sobre isso, conseguiu criar dois dispositivos que levaram ao que ele chamou de "rotação eletromagnética".

Um desses dispositivos, hoje conhecido como "motor homopolar", gerava um movimento circular contínuo, produzido pela força magnética circular em torno de um fio, que se estendia até um recipiente de mercúrio com um ímã em seu interior. Ao fornecer corrente ao fio com uma bateria química, ele giraria em torno do ímã.

Este experimento forneceu a base para a teoria eletromagnética moderna. Tal foi a empolgação de Faraday após essa descoberta que ele publicou os resultados sem consultar Wollaston ou Davy, resultando em controvérsia dentro da Royal Society e na atribuição de Faraday a outras atividades além do eletromagnetismo.

Liquefação e refrigeração de gás (1823)

Com base na teoria de John Dalton, na qual afirmava que todos os gases poderiam ser levados ao estado líquido, Faraday demonstrou a veracidade dessa teoria por meio de um experimento, além de ter assumido as bases de funcionamento dos modernos refrigeradores e freezers. .

Por meio da liquefação ou liquefação (aumento da pressão e diminuição da temperatura dos gases) do cloro e da amônia no estado gasoso, Faraday conseguiu levar essas substâncias ao estado líquido, que antes era considerado "estado gasoso permanente".

Além disso, ele conseguiu retornar a amônia ao seu estado gasoso, observando que durante este processo foi gerado um resfriamento.

Essa descoberta demonstrou que uma bomba mecânica poderia transformar um gás à temperatura ambiente em líquido, produzir resfriamento ao retornar ao estado gasoso e ser novamente comprimido em líquido.

Descoberta do benzeno (1825)

Faraday descobriu a molécula do benzeno ao isolá-la e identificá-la a partir de um resíduo oleoso, derivado da produção do gás luminoso, ao qual deu o nome de "Bicarbureto de hidrogênio".

Assumindo essa descoberta uma importante conquista da química, devido às aplicações práticas do benzeno.

Descoberta da indução eletromagnética (1831)

A indução eletromagnética foi a grande descoberta de Faraday, que ele alcançou conectando dois solenóides de fio em torno das extremidades opostas de um anel de ferro.

Faraday conectou um solenóide a um galvanômetro e observou-o conectar e desconectar o outro da bateria.

Ao desconectar e conectar o solenóide, ele foi capaz de observar que ao passar a corrente por um solenóide, outra corrente era temporariamente induzida no outro.

A causa desta indução é devido à mudança no fluxo magnético que ocorreu ao desconectar e conectar a bateria.

Este experimento agora é conhecido como "indução mútua", que ocorre quando a mudança de corrente em um indutor induz uma tensão em outro indutor próximo. Este é o mecanismo pelo qual os transformadores funcionam.

Leis da eletrólise (1834)

Michael Faraday também foi um dos principais criadores da ciência da eletroquímica, a ciência responsável por criar as baterias usadas atualmente por dispositivos móveis.

Enquanto conduzia pesquisas sobre a natureza da eletricidade, Faraday formulou suas duas leis da eletrólise.

O primeiro deles afirma que a quantidade de substância depositada em cada eletrodo de uma célula eletrolítica é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que passa pela célula.

A segunda dessas leis estabelece que as quantidades de diferentes elementos depositados por uma dada quantidade de eletricidade estão na proporção de seu peso químico equivalente.

Descoberta do efeito Faraday (1845)

Também conhecido como rotação de Faraday, esse efeito é um fenômeno ótico-magnético, que é a interação entre a luz e um campo magnético em um meio.

O efeito Faraday provoca a rotação de um plano de polarização, que é linearmente proporcional à componente do campo magnético na direção de propagação.

Faraday acreditava firmemente que a luz era um fenômeno eletromagnético e que, portanto, deveria ser afetada por forças eletromagnéticas.

Então, após uma série de tentativas malsucedidas, ele passou a testar um pedaço de vidro sólido contendo vestígios de chumbo, que ele fez em seus dias de fabricação de vidro.

Dessa forma, ele observou que quando um raio de luz polarizado passava pelo vidro, na direção de uma força magnética, a luz polarizada girava em um ângulo proporcional à força do campo magnético.

Ele então testou isso com diferentes sólidos, líquidos e gases, obtendo eletroímãs mais fortes.

Descoberta do diamagnetismo (1845)

Faraday descobriu que todos os materiais têm uma repulsão fraca em direção aos campos magnéticos, que ele chamou de diamagnetismo.

Ou seja, eles criam um campo magnético induzido na direção oposta a um campo magnético aplicado externamente, sendo repelido pelo campo magnético aplicado.

Ele também descobriu que os materiais paramagnéticos se comportam de maneira oposta, sendo atraídos por um campo magnético externo aplicado.

Faraday mostrou que esta propriedade (diamagnética ou paramagnética) está presente em todas as substâncias. O diamagnetismo induzido com ímãs extraforte pode ser usado para produzir levitação.

Referências

  1. Michael Faraday. (2017, 9 de junho). Recuperado de en.wikipedia.org.
  2. Michael Faraday. (2017, 8 de junho). Recuperado de en.wikipedia.org.
  3. Benzeno. (6 de junho de 2017) Recuperado de en.wikipedia.org.
  4. Liquefação de gás. (7 de maio de 2017) Recuperado de en.wikipedia.org.
  5. Leis da eletrólise de Faraday. (2017, 4 de junho). Recuperado de en.wikipedia.org.
  6. Gaiola de Faraday. (2017, 8 de junho). Recuperado de en.wikipedia.org.
  7. Experiência do balde de gelo de Faraday. (2017, 3 de maio). Recuperado de en.wikipedia.org.
  8. Efeito Faraday. (2017, 8 de junho). Recuperado de en.wikipedia.org.
  9. Efeito Faraday. (2017, 10 de maio). Recuperado de en.wikipedia.org.
  10. Quem é Michael Faraday? Qual foi a sua descoberta no campo da ciência? (2015, 6 de junho). Recuperado de quora.com
  11. As 10 principais contribuições de Michael Faraday para a ciência. (2016, 16 de dezembro). Recuperado de learnodo-newtonic.com.