Por que a cor violeta é considerada mais fria que as cores vermelha e amarela se os fótons daquela são mais energéticos que os destas?

Para responder esta pergunta, é preciso distinguir os conceitos válidos nas artes e conceitos da física. A classificação das cores como ‘quentes’ ou ‘frias’, frequentemente empregada a uma pintura e nas artes em geral, não tem qualquer relação com a física. Poderíamos ser levados a pensar que uma cor considerada ‘quente’ nas artes, como, por exemplo, o vermelho, tem mais energia que uma cor ‘fria’ como o violeta. Entretanto, como bem observou o leitor, o que ocorre em física é exatamente o oposto: partículas de luz (fótons) que compõe a radiação de cor violeta carregam mais energia que os fótons da cor vermelha. 

Este fato decorre de um resultado bastante importante da física quântica: a radiação eletromagnética (ondas de rádio, microondas, infravermelho, luz visível, raio X e raios gama) consistem fótons que carregam um ‘pacotinho’ (que os físicos denominam quantum) de energia diretamente proporcional à freqüência de radiação. Assim, quanto maior freqüência de radiação, maior a energia de fóton – os fótons mais energéticos são os de raios gama. A intensidade da radiação é proporcional à energia total que ela transporta e, consequentemente, ao número de fótons.

Esse resultado, devido aos trabalhos de Albert Einstein (1879 – 1955), no inicio do século 20, foi fundamental para explicar experimentos da época, como o efeito fotoelétrico, no qual a luz arranca elétrons da matéria (metais, por exemplo). Foi crucial, ainda, para o desenvolvimento da mecânica quântica, teoria que lida com os fenômenos no diminuto universo atômico e subatômico.

Quando explicado o aspecto visível, ou seja, à porção espectro eletromagnético detectável pelo olho humano – que vai do vermelho (que corresponde a freqüência da ordem de 4,0 x 10(¹4) Hz) ao violeta (com freqüência até aproximadamente 7,5 x 10(¹4) Hz) -, esse principio da física quântica nos mostra que os fótons correspondentes à luz violeta carregam mais energia do que os correspondentes à luz vermelha.

Felipe A Pinheiro, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Revista Ciência Hoje, fevereiro de 2010. 

Sendo o grafite e o diamante constituídos pelo elemento carbono, por que o diamante é transparente à luz e o grafite não?

http://www.periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/5805/5327

Por que o campo magnético do planeta desloca-se com o passar do tempo?

O campo magnético da terra, isto é, o campo que os navegantes têm usado durante os últimos séculos para se orientar através de bússolas, tem a sua origem no interior da terra. Ele é produzido por um complexo movimento de cargas elétricas na parte líquida  do interior do planeta, e se acredita que seja formado fundamentalmente por ferro e níquel fundidos. A forma do campo é similar ao campo de um ímã, assemelhando-se, nos pólos, a um chafariz.

Considere um liquidificador com água e sementes de gergelim dentro dele. Apesar de a fonte de movimento ser relativamente simples (as pás metálicas girando), o movimento das sementes é bastante complexo e dificilmente será repetitivo (quer dizer, a mesma semente passar sempre pelo mesmo percurso). Imagine agora o quão complexo pode chegar a ser o movimento de cargas dentro da terra, onde, além do movimento de rotação, temos, entre muitos outros fatores, fontes de calor (elementos radioativos que se decompõem), efeitos da parte sólida do planeta (devido ao movimento de placas tectônicas) e deformações do planeta devido ao efeito da gravidade do Sol e da Lua (não só a água do mar apresenta marés).

Assim, o campo magnético da terra, longe de ser constante, varia continuamente. Essa variação não se dá só em intensidade em cada ponto, como também em direção. Com isso, o pólo norte magnético está em contínuo movimento. Em períodos curtos de tempo (algumas centenas de anos), o percurso do pólo lembra o deslocamento de uma formiga. Para períodos maiores (5 mil anos ou mais), chega a andar tanto que o que conhecemos hoje como pólo magnético Norte já foi o pólo magnético Sul. É isto que é conhecido como reversão do campo magnético terrestre. Os mecanismos que produzem todas essas mudanças são extremamente complexos e estão longe de ser completamente compreendidos. Até hoje, há um grande número de cientistas que se dedica a tentar desvendar seus segredos.

André R. R. Papa, Instituto de Física, Universidade do Estado do Rio de Janeiro e Coordenação de Geofísica, Observatório Nacional.

Revista Ciência Hoje, janeiro de 2007

Pode existir água, em estado líquido, a temperaturas abaixo de 0°C?

http://www.periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/9827/15370

Quais são os efeitos da pressão sobre um mergulhador?

Sempre que um mergulhador submerge ele está sujeito ao aumento da pressão ambiente, gerado pelo peso da água sobre seu corpo. O que não é pouco. A cada 10 metros de profundidade no mar, o aumento da pressão na água equivale ao peso de toda a atmosfera sobre a superfície da terra, cerca de 1 kg/cm². Assim, a 10 metros, a pressão é igual atmosfera e assim sucessivamente.

Essa mudança radical na pressão do ambiente tem alguns efeitos sobre o organismo. Os mais óbvios são exercidos nas cavidades aéreas do corpo, como os pulmões, ouvidos, e seios da face. Estes espaços, ligados entre si, se comprimem conforme a pressão sobre eles aumenta.

Mas não sofrem maiores danos, desde que o ar flua perfeitamente entre eles, equilibrando a pressão.

O ouvido, porém, é o órgão mais vulnerável, já que sua ligação com a região da faringe se dá por canal bastante estreito, a chamada trompa de Eustáquio, que dificulta a passagem do ar. Para superar o desconforto, os mergulhadores, tanto os que praticam o mergulho livre, com snorkel, quanto o autônomo, com equipamento de respiração, usam uma manobra simples: fechar o nariz com os dedos e forçar o ar sair por ele. Mas há dificuldades que só surgem no mergulho autônomo. Uma delas é que o ar comprimido dos tanques deve chegar aos pulmões do mergulhador em uma pressão igual do ambiente. Isso significa que a quantidade de ar inalado deve ser progressivamente maior conforme a profundidade aumenta.

A 10 metros, por exemplo, são necessário 10 litros de ar para encher os pulmões, o dobro do que na superfície. Se ele subir prendendo a respiração, pode sofrer o rompimento dos pulmões, provocado pela expansão do ar comprimido no interior do órgão. Para evitar acidentes graves, deve-se respirar sempre normalmente. A chamada doença descompressiva está diretamente ligada à ação do gás nitrogênio. Este gás responde por cerca de 80% da composição do ar respirável, mas não é aproveitado pelo organismo.

Sob pressão, o gás se dissolve pelo sangue e outros tecidos do corpo. E, durante a subida para a superfície, se o mergulhador não observar os limites do tempo no fundo do mar, velocidade de ascensão e eventuais paradas estipuladas pelas tabelas de mergulho, o nitrogênio dissolvido formam bolhas, que podem causar paralisia e até morte.

Fonte: Luciano Candisani, biólogo e fotógrafo submarino.

Revista Galileu, março de 2000.

Por que ao abrirmos os olhos sob a água vemos, somente, o contorno difuso dos objetos e, ao usarmos uma máscara para mergulho, os objetos são vistos com nitidez maior?

http://www.periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/19876/18275

O ferro que circula no organismo é o mesmo de um carro?

O elemento químico é o mesmo. Há apenas uma diferença: o dos carros é insolúvel em água e o que circula pelo corpo é solúvel porque está na forma de íons (átomos com carga elétrica) que reagem com água. Caso não fosse solúvel, não se ligaria aos aminoácidos para formar a hemoglobina, o pigmento do sangue que carrega oxigênio até os tecidos do corpo. A falta de ferro resulta em anemia. “Além dessa tarefa, o ferro está envolvido na transferência de elétrons dentro das células para fabricação de energia”, diz o bioquímico Jaime A. Farfan, da Universidade de Campinas, em São Paulo.

Super interessante, Setembro de 1995.