Ciência Elementar

Uma breve, mas elementar reflexão

Luís Vítor Duarte

Iniciamos um novo ano, o oitavo da vida da Revista de Ciência Elementar (RCE), sendo tempo dos naturais desejos das melhores venturas e elevados ensejos profissionais. E em tempos cada vez mais exigentes (…). Assumindo o calendário gregoriano, o presente ano de 2020 marca o final de uma década. Decénio em que se assistiu e se consolidou uma autêntica revolução no modo como temos acesso ao conhecimento científico, como tratamos essa informação e como a comunicamos. Sendo a nossa comunidade composta de agentes na arte de ensinar, com sérias responsabilidades na transmissão do conhecimento, urge alguma reflexão sobre este tema. Aproveito este espaço para esse efeito.

Gilbert Lewis

Raquel Gonçalves-Maia

Gilbert Newton Lewis (1875–1946), químico e físico norte-americano, distinguiu-se em três áreas científicas: termodinâmica, ligação química e isótopos. O seu livro Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances foi uma obra fundamental no ensino universitário. As configurações eletrónicas de valência de acordo com a famosa notação de Lewis ilustram a ligação química e permitiram novos conceitos de ácido e de base. Os seus estudos sobre a água pesada foram relevantes no desenvolvimento da química isotópica. Lewis foi um inovador na dinâmica ensino/investigação na universidade1-3.

Equação do 2º grau

João Nuno Tavares, Ângela Geraldo

Uma equação do 2º grau (ou equação quadrática) é qualquer equação da forma ax2 + bx + c = 0 onde x representa a incógnita e a, b e c representam números conhecidos, com a = 0.

O Princípio da Incerteza

Eduardo Lage

A teoria quântica é a mais eficaz e precisa interpretação do mundo físico. Contudo, muitos dos seus conceitos e resultados parecem desafiar o senso comum, dando-lhe um ar de mistério e exoterismo só tolerados perante o seu enorme sucesso. A base fundamental da teoria é o Princípio da Incerteza – se for violado por uma experiência real ou conceptual, a teoria quântica cai sem apelo. É este Princípio que aqui é exposto e interpretado.

Arsénio

Manuel João Monte

O arsénio é um metaloide que existe combinado, geralmente, com enxofre em vários minerais. A sua descoberta como elemento químico, em 1250, é atribuída a Alberto Magno um importante erudito medieval que viria a ser canonizado, no século XX, tendo sido proclamado santo padroeiro dos cientistas. As principais aplicações industriais do arsénio devem-se às suas propriedades de semicondutor, essenciais em vários dispositivos eletrónicos. A elevada toxicidade transformou-o num discreto homicida, muito utilizado nesse sinistro papel desde a antiguidade até finais do século XIX, embora também tenha sido usado em preparações cosméticas ou como tratamento de diversas enfermidades.

A Zona de Ossa- Morena e as suas matérias-primas críticas

Noel Moreira, José Roseiro, Miguel Maia, Diogo São Pedro, Paula Afonso, Pedro Nogueira

A Zona de Ossa-Morena, que engloba grande parte do território alentejano, é uma zona paleogeográfica do território nacional. A sua complexa evolução geológica faz com que esta zona apresente uma riqueza significativa no que diz respeito à ocorrência de uma diversidade de matérias-primas, contendo 13 das 27 matérias-primas críticas presentes na lista definida pela União Europeia (não obstante as suas baixas tonelagens), para além de matérias-primas estratégicas como o ouro ou a prata. No presente trabalho, introduz-se os critérios utilizados para a definição de criticidade das matérias-primas, assim como a sua distribuição em Portugal, dando especial enfase às matérias-primas identificadas na Zona de Ossa-Morena.

Escombreiras de carvão em autocombustão

Joana Ribeiro

A exploração mineira de carvão na Bacia Carbonífera do Douro causou impactes negativos no ambiente, dos quais se destacam as escombreiras de materiais estéreis e rejeitados da exploração e beneficiação do carvão. A autocombustão das escombreiras representa um impacte ambiental ainda mais significativo que pode afetar o ambiente, ecossistemas, a biodiversidade e a saúde humana, devido à emissão atmosférica de partículas, gases que contribuem para o efeito de estufa, compostos orgânicos voláteis e poluentes, e à mobilização de compostos químicos para os solos e águas das áreas envolventes, principalmente através da percolação de águas.

As primeiras flores

Mário Miguel Mendes

Em Portugal, a flora do Cretácico (145-65 Ma) é extremamente rica e compreende formas vegetais com grande interesse paleobotânico. A boa representatividade dos andares do Cretácico português, em particular na Bacia Lusitaniana, permite acompanhar a evolução da vegetação desde o Cretácico Inferior, onde predominavam os fetos e as gimnospérmicas (plantas com sementes nuas), até ao Cretácico Superior onde passaram a dominar as angiospérmicas (plantas com flor) que rapidamente se expandiram e colonizaram praticamente todos os ecossistemas terrestres, representando, atualmente, cerca de 85% das espécies vegetais que constituem a flora moderna.

Digestão anaeróbia

Ana Júlia Cavaleiro, Madalena M. Alves

As comunidades microbianas anaeróbias são constituídas por microrganismos pertencentes aos domínios Bactéria e Arquea, que vivem em ambientes onde o oxigénio molecular está ausente. Estas comunidades desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica, num processo designado por digestão anaeróbia. São geralmente utilizadas no tratamento anaeróbio de águas residuais e resíduos sólidos em biorreator, promovendo a recuperação de energia na forma de biogás, bem como na regulação dos ciclos biogeoquímicos e na manutenção/recuperação da qualidade dos ecossistemas.

Biomanipulação para o controlo da eutrofização

Filipe Pinto, Sara C. Antunes

A eutrofização é o processo derivado do enriquecimento em nutrientes num meio aquático provocando desequilíbrios neste ecossistema. Para solucionar este problema, que afeta massas de água por todo o mundo, pode ser usado um processo biológico denominado biomanipulação. Esta técnica consiste no manuseamento dos níveis tróficos mais elevados, de forma a desencadear uma cascata trófica. No contexto de um ecossistema aquático, este processo tem como finalidade mitigar os efeitos da eutrofização de uma forma ecológica. Em Portugal, esta técnica promissora foi aplicada, com pouco sucesso, nalguns casos devido sobretudo à excessiva entrada de nutrientes nas massas de água estudadas.

Histórias geológicas de Peniche

Luís Vítor Duarte

Sendo um país de tamanho liliputiano no panorama do mapa mundial, Portugal exibe, inegavelmente, uma grande geodiversidade, tanto na natureza litológica como na idade geológica, que se reflete nas múltiplas diferenças paisagísticas. Numa relação estreita, que nos parece óbvia, com outros aspetos culturais e os próprios costumes das populações. Até no sotaque das gentes e na gastronomia! É um facto que os lugares geológicos de excelência, entre os vários critérios de avaliação, são muitos1. A começar pelos arquipélagos vulcânicos, neogénicos, dos Açores e da Madeira, pelas altas montanhas graníticas, paleozoicas e de feição quaternária, da Estrela e do Gerês, ou pelo recorte das arribas sedimentares, meso-cenozoicas, da nossa zona costeira continental. Apenas alguns exemplos. E que lugares! Por tendência profissional, ou seja, pelas responsabilidades na investigação que temos realizado ao longo de quase três dezenas de anos, a nossa proposta é fazer uma incursão pelo Jurássico Inferior português, patente num lugar representativo em termos científicos à escala internacional, e de elevadíssimo valor cénico e patrimonial da nossa zona costeira e do que é considerado como Bacia Lusitânica2, 3: a península de Peniche (FIGURA 1). E que atrai multidões por outras boas e objetivas razões.

O lado invisível das rochas

Alexandre Lopes de Magalhães , Luís Vítor Duarte

Toda a imagem é um enigma que cristaliza num ponto singular o movimento perpétuo do Mundo. Mesmo que de rochas estejamos a falar, sabem bem os nossos colegas geólogos que a acinesia é ilusória. A relatividade do movimento assenta sempre numa escala espacial. No caso particular desta imagem a ausência de uma referência dimensional desorienta o observador no espaço levando à perda de objetividade na sua interpretação. Numa primeira abordagem vi nela uma linda fotografia de satélite de uma região costeira pintalgada por alvas formações nebulosas de onde se destaca uma ilha num círculo quase perfeito. Por fim, a leitura da explicação dada pelo autor provocou-me uma queda vertiginosa de 9 ou 10 ordens de grandeza para a escala das imagens micrométricas de rochas obtidas sob luz polarizada que, quase sempre, se revelam assaz belas.

Notícias

A Geologia de Portugal e da Ibéria • Alterações climáticas • Patinar sobre gelo!

Ciclos termodinâmicos e rendimentos de máquinas térmicas

Eduardo Lage

As origens da Termodinâmica coincidem com o dealbar da revolução industrial no início do sec. XIX. Essa coincidência não é fortuita – na verdade, as primeiras máquinas que vieram a substituir o esforço humano funcionavam na base da conversão de calor em trabalho, levantando logo a questão do seu rendimento: quantos joules posso obter a partir de uma caloria? O primeiro grande desenvolvimento deve-se a James Joule que reconheceu, em 1843, não só que qualquer trabalho pode ser integralmente convertido em calor como estabeleceu as bases para o Primeiro Princípio da Termodinâmica: num sistema isolado, a energia total conserva-se. O segundo grande passo deve-se a Lord Kelvin que, em 1851, especulou não ser possível converter integralmente calor em trabalho, um resultado que viria a fundamentar o importante conceito de entropia introduzido, em 1865, por Rudolf Clausius, e a estabelecer o Segundo Princípio da Termodinâmica: num sistema isolado, a entropia não pode decrescer. Estes dois Princípios balizam completamente a Termodinâmica Clássica e permitem responder à questão: qual o rendimento máximo de uma máquina térmica?

Vibrações

Eduardo Lage

Uma vibração é uma oscilação localizada, em geral, numa pequena região do espaço e efectuando-se em torno de um centro de equilíbrio. O seu modelo mais simples é o oscilador harmónico, com uma frequência própria bem definida, que se mostra capaz de uma boa descrição de vibrações moleculares, de simples circuitos eléctricos, etc.. A sobreposição de vibrações com diferentes frequências fundamenta fenómenos de interferência e batimento, e a consideração de vários osciladores harmónicos acoplados conduz ao importante conceito de modos normais de vibração, bem como à propagação das vibrações no espaço, um fenómeno que antecipa o conceito de ondas.

Ondas

Eduardo Lage

Uma onda é, na maioria dos casos, uma vibração que se propaga no espaço. São inúmeros os exemplos no electromagnetismo, na mecânica dos fluidos, de que a acústica é um importante caso particular, em sólidos deformáveis e geofísica, na teoria quântica ou na relatividade. As ondas de choque e os solitões são, talvez, as principais excepções a esta definição e não serão aqui consideradas.