Ludwig Boltzmann: diferenças entre revisões
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==Obra científica ==
Boltzmann trabalhou em quase todas as aéras da física do século XIX. Ele publicou 139 documentos científicos originais assim como três manuais que resultaram de materiais preparados para suas aulas.
=== Atomística ===
==== Teoria atômica no século XIX ====
No início do século XIX, a química fez importantes progressos. [[Joseph Louis Proust]] elaborou a [[Lei das proporções definidas]]. [[John Dalton]] derivou desta lei a existência de átomos como elementos básicos estruturais de compostos químicos e determinou as massas atômicas de numerosos elementos químicos. Partindo da observação de que as massas atômicas são aproximadamente múltiplos da massa do átomo de hidrogênio, [[William Prout]] formulou a hipótese de que o átomo de hidrogênio é o elemento básico da matéria. Foi só no século XX. que se descobriu que existe, além do núcleo do hidrogênio, o [[protão]], um elemento mais que forma o núcleo do átomo - o [[neutrão]]. Na química, em meados do século XIX, a existência de átomos foi reconhecida amplamente, e, no ano de 1869, a publicação da [[tabela periódica]] por [[Dmitri Mendeleiev]] forneceu uma fundamentação sistemática à teoria atômica.
Por outro lado, a teoria atômica foi só parcialmente aceita no domínio dos físicos. Para muitas questões físicas investigadas na época, ela não era relevante. Foi só na última década do século XIX que a teoria atômica foi atacada massivamente. Entre os adversários desta teoria encontravam-se não só Ostwald e Helm, os defensores da teoria energética, mas também Ernst Mach, cuja [[Epistemologia]] [[Fenomenologia|fenomenológica]] rejeitou a existência de átomos que não fossem acessíveis aos sentidos humanos. Estas tendências eram limitadas geograficamente ao espaço da língua alemã e, parcialmente, na França ([[Pierre Duhem]]). Na Inglaterra, estas teorias tiveram poucos partidários.
==== Boltzmann e a atomística ====
Uma das primeiras investigações científicas de Boltzmann, datada no ano de 1867, analisa a quantidade de átomos em moléculas de gázes.<ref name="anzahl">Ludwig Boltzmann: ''Über die Anzahl der Atome in den Gasmolekülen und die innere Arbeit in Gasen''. Wien. Ber. 56, S. 682–690 (1867).</ref> Na maioria das suas publicações fala de átomos e moléculas, cuja existência é assumida como natural. Foi só quando começaram as hostilidades de Mach e dos defensores da teoria energética que Boltzmann escreveu vários ensaios (''Sobre a indispensabilidade da atomística nas ciências naturais'',<ref name="unentbehrlichkeit">Ludwig Boltzmann: ''Über die Unentbehrlichkeit der Atomistik in den Naturwissenschaften''. In: ''Populäre Schriften'', S. 141–157.</ref>, ''Mais uma vez sobre a atomística''<ref name="nochmals">Ludwig Boltzmann: ''Nochmals über die Atomistik''. In: ''Populäre Schriften'', S. 158–161.</ref>) nas quais discuta os argumentos fenomenológicos: a divisibilidade infinita da matéria não é acessível aos sentidos humanos tanto como a existência dos átomos, os dois são hipóteses não fundamentadas. Mas a hipótese atômica dá explicações mais claras para diversos fenômenos observáveis e por isso é a hipótese preferível:
::''A questão se a matéria é contínua ou composta por átomos se reduz à questão se as propriedades observáveis da matéria são melhor explicadas pelo pressuposto de uma quantidade extraordinariamente larga mas finita de partículas, ou pelo pressuposto do [[Limite de uma sequência|limite]] de uma quantidade sempre crescente de partículas.''<ref>Tradução libre de: ''Die Frage, ob die Materie atomistisch zusammengesetzt oder kontinuierlich ist, reduziert sich daher darauf, ob jene Eigenschaften bei Annahme einer außerordentlich großen, endlichen oder ihre Limite bei stets wachsender Teilchenzahl die beobachteten Eigenschaften der Materie am genauesten darstellen.''. Fonte: Ludwig Boltzmann: ''Über statistische Mechanik''. In: ''Populäre Schriften'', S. 345–363.</ref>
Boltzmann não parte da indivisibilidade dos átomos, mas especula sobre a sua estrutura interna:
::''… todos falam de opiniões interessantes sobre o jeito da estrutura dos átomos. A palavra 'átomo' não deve enganar-nos neste contexto porque foi adotado nos tempos mais recuados…''<ref>Tradução libre de: ''… verschiedene interessante Ansichten über die Art und Weise dieses Aufbaus sind in aller Munde. Das Wort ‚Atom‘ darf uns da nicht irreführen, es ist aus alter Zeit übernommen …''. Fonte: Ludwig Boltzmann: ''Über statistische Mechanik''. In: ''Populäre Schriften'', S. 345–363.</ref>
==== Sucesso da teoria atômica depois da morte de Boltzmann ====
Foi só depois da morte de Boltzmann na primeira década do século XX, que a teoria atômica prevaleceu. Neste processo houve importantes mudanças na física. No ano 1905, [[Albert Einstein]] derivou da teoria cinética do calor que os movimentos de moléculas em líquidos devem resultar em movimentos de partículas suspensas visíveis ao microscópio. Einstein presumiu que estes movimentos são idênticos ao [[movimento browniano]].<ref name="einstein1905">Albert Einstein: ''[http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_17_549-560.pdf Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen]''. Annalen der Physik 17, 549 (1905).</ref> Um ano mais tarde, [[Marian Smoluchowski]] chegou a um resultado semelhante.<ref name="smoluchowski1906">{{Citar periódico |autor=M. Smoluchowski |data= |ano=1906 |mes= |titulo=Zur kinetischen Theorie der Brownschen Molekularbewegung und der Suspensionen |jornal=Annalen der Physik |volume=326 |numero=14 |paginas=756–780 |editora= |local= |issn= |pmid= |doi= |bibcode= |oclc= |id= |url=http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/historic-papers/1906_326_756-780.pdf |lingua2= |lingua3= |idioma=alemão |formato=PDF |acessadoem= |aspas= |notas= }}</ref> Pouco depois, [[Jean Baptiste Perrin]] confirmou experimentalmente as profecias de Einstein:
::''Assim a teoria molecular do movimento browniano pode ser considerado como confirmada, e sera muito difícil contestar a existência objetiva de moléculas.''<ref name="perrin1909">Tradução libre de: ''Ainsi, la théorie moléculaire du mouvement brownien peut être regardée comme expérimentalement établie, et, du même coup, ''il devient assez difficile de nier la réalité objective des molécules.''. Fonte: Jean Perrin: ''[http://hermes.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Perrin_1909.pdf Mouvement brownien et réalité moléculaire]'' Annales de chimie et de physique ser. 8, 18 (1909), S. 5–114.</ref>
O descobrimento, no ano de 1912, da [[difração de raios X]] em cristais por [[Max von Laue]] foi uma prova experimental direta do arranjo de átomos em cristais. Os ensinamentos dos defensores da teoria energética foram esquecidos e hoje são consideradas um capricho da história.
=== Boltzmann, físico experimental ===
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=== Teoria cinética, termodinâmica e mecânica estatística ===
Já em meados do século
A aplicação de métodos estatísticos por Boltzmann era revolucionária. Por consequência, ele é considerado, junto com [[James Clerk Maxwell]] e [[Josiah Willard Gibbs]], como fundador da [[mecânica estatística]]. Já no ano de 1860, Maxwell havia determinado a distribuição dos átomos de um gás no equilíbrio térmico.<ref name="illustrations">James Clerk Maxwell: ''Illustrations of the Dynamical Theory of Gases'', [[Philosophical Magazine]], Januar und Juli 1860. Nachdruck in ''[https://archive.org/details/scientificpapers01maxw The scientific papers of James Clerk Maxwell]'', Vol. 1, [[Cambridge University Press]] 1890 und Dover Publications 1965.</ref> Boltzmann generalizou os resultados do trabalho de Maxwell de jeito que hoje sejam conhecidos por [[Distribuição de Maxwell-Boltzmann]]. Mais tarde, Gibbs conseguiu generalizar ainda mais as revelações de Maxwell e Boltzmann que na época eram limitadas a gases, tornando-as mais extensivas e introduzindo o conceito de [[ensemble estatístico|ensembles estatísticos]].
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Aqui, <math>S</math> representa a entropia, <math>k</math> a [[constante de Boltzmann]], <math>W</math> a "probabilidade termodinâmica" e <math>\log</math> o logaritmo natural. A denominação "probabilidade", neste contexto, é enganadora. Ela representa aqui o número de [[microestado]]s, caraterizados por lugar e impulso de todas as partículas, que correspondem a um estado do sistema abrangente, ou seja, o [[macroestado]], no caso de um gás caraterizado por pressão, volume e temperatura. A equação mesma nunca era escrita deste jeito por Boltzmann. Ela foi criada por Max Planck,<ref name="planck1901">{{Citar periódico |autor=Max Planck |data= |ano=1901 |mes= |titulo=Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum |jornal=Annalen der Physik |volume= |numero=4 |paginas=553–563 |editora= |local= |issn= |pmid= |doi= |bibcode= |oclc= |id= |url=http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/historic-papers/1901_309_553-563.pdf |lingua2= |lingua3= |idioma=alemão |formato=PDF |acessadoem= |aspas= |notas= }}</ref> mas de forma implícita faz parte dos cálculos muito mais complexos por Boltzmann. Apesar deste fato, ela está gravada no seu túmulo.
=== Leis da radiação ===
Nos seus experimentos de 1879, Josef Stefan chegou à conclusão de que a potência irradiada <math>P</math> de um [[corpo negro]] (energia emitida por unidade de área e tempo) é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta.<ref name="stefan-strahler">Josef Stefan: ''Über die Beziehung zwischen der Wärmestrahlung und der Temperatur.'' In: ''Sitzungsberichte der mathematisch-naturwissenschaftlichen Classe der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften.'' Band 79 (Wien 1879), S. 391–428.</ref> Apoiando-se nas leis da termodinâmica e da eletrodinâmica de Maxwell, Boltzmann desenvolveu, em 1884, uma fundamentação teorética,<ref name="boltzmann-strahler">Ludwig Boltzmann: ''Ableitung des Stefan’schen Gesetzes, betreffend die Abhängigkeit der Wärmestrahlung von der Temperatur aus der electromagnetischen Lichttheorie.'' In: ''Annalen der Physik und Chemie.'' Band 22, 1884, S. 291–294, [[doi:10.1002/andp.18842580616]].</ref> designada mais tarde por [[Hendrik Lorentz]] como uma verdadeira pérola da física teorética.<ref name="fasol14">{{citar livro |ultimo1=Fasol-Boltzmann |primeiro1=Ilse M. |ultimo2=Fasol |primeiro2=Gerhard Ludwig |data= |title=Ludwig Boltzmann (1844-1906). Zum hundertsten Todestag |titulotrad= |url= |urlmorta= |formato= |lingua=de |local=Wien/New York |editora=Springer |isbn=978-3-211-33140-8 |arquivourl= |arquivodata= |via= |subscricao= |página=14 }}</ref> A equação
<math>
P = \sigma T^4
</math>
é conhecida como [[Lei de Stefan-Boltzmann]], e o fator de proporcionalidade <math>\sigma</math> é chamado [[constante de Stefan-Boltzmann]].
== Vida privada ==
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