Michael Faraday: biografia, experiências e contribuições

Michael Faraday (Newington Butt, 22 de setembro de 1791 – Hampton Court, 25 de agosto de 1867) foi um físico e químico de origem britânica, cujas principais contribuições são nas áreas de eletromagnetismo e eletroquímica.Entre suas contribuições para a ciência e, portanto, para a humanidade, podemos destacar seu trabalho em indução eletromagnética, diamagnetismo e eletrólise.

Devido às condições econômicas de sua família, Faraday recebeu pouca educação formal; portanto, a partir dos catorze anos, ele foi responsável por preencher essas lacunas fazendo um grande número de leituras durante seu aprendizado como encadernador de livros.

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Um dos livros que mais influenciou e influenciou o cientista foi 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 demonstra que Faraday foi realmente um grande matemático, de quem os matemáticos do futuro poderiam derivar métodos valiosos e férteis”.

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

Como químico, Faraday descobriu o benzeno, realizou pesquisas sobre o clatrato de cloro, o sistema de números de oxidação e criou o que seria conhecido como o antecessor 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 em eletricidade e eletromagnetismo.

Seu estudo do campo magnético foi fundamental para o desenvolvimento do conceito de campo eletromagnético e sua invenção, denominada por si mesmo como “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.Como sua família não era rica, sua educação formal não era muito ampla.

O pai de Michael se chamava James e ele era praticante de uma doutrina do cristianismo. Por outro lado, o nome de sua mãe era Margaret Hastwell e antes de se casar com James, ela trabalhava como empregada doméstica. Michael tinha três irmãos e foi o penúltimo dos filhos do casamento.

Quando Michael tinha catorze anos, ele trabalhou com George Riebau, que era vendedor de livros e encadernador de livros. Michael permaneceu neste trabalho por sete anos, durante os quais teve a possibilidade de se aproximar muito mais da leitura.

Nesse momento, ele começou a ser atraído por fenômenos científicos, especialmente aqueles relacionados à eletricidade.

Treinamento aprofundado

Aos 20 anos, em 1812, Michael começou a participar de diferentes conferências, quase sempre convidadas por William Dance, um músico inglês que havia fundado a Royal Philharmonic Society.

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

Parentesco com Humphry Davy

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

Essas anotações compunham um livro de cerca de 300 páginas e agradaram Davy. Este sofreu um acidente no laboratório algum tempo depois, o que prejudicou gravemente sua visão.

Nesse contexto, Davy contratou Faraday como seu assistente. Ao mesmo tempo – 1º de março de 1813 – Faraday conseguiu ser assistente de química na Royal Institution.

Viajar para a Europa

Entre 1813 e 1815, Humphry Davy viajou por vários países da Europa. O criado que ele tinha na época decidiu não comparecer à viagem, então Faraday foi quem teve que cumprir as tarefas do criado, mesmo que seu papel fosse o de assistente químico.

Dizem que a sociedade inglesa da época era extremamente classista, razão pela qual Faraday era visto como um homem com características inferiores.

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

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Embora essa viagem tenha sido um momento muito ruim para Faraday, como resultado do tratamento desfavorável que ele recebeu, ao mesmo tempo, significava que ele poderia ter contato direto com os campos científicos e acadêmicos mais importantes da Europa.

Dedicação à eletricidade

Desde 1821, Michael Faraday se dedicou completamente ao estudo da eletricidade, magnetismo e das possibilidades de ambos os elementos.

Em 1825, Davy estava gravemente doente, motivo pelo qual Faraday se tornou seu substituto no laboratório. Foi nessa época que ele propôs várias de suas teorias.

Uma das mais relevantes foi a noção de que eletricidade e magnetismo e luz funcionavam como uma tríade de caráter unificado.

Nesse mesmo ano, Faraday iniciou conversações na Royal Institution, denominadas Palestras de Natal da Royal Institution , voltadas especialmente para crianças e que tratavam dos mais importantes avanços científicos da época, bem como de diferentes anedotas e histórias do campo da ciências

A intenção dessas palestras era levar ciência às crianças que não tiveram a oportunidade de estudar formalmente, como aconteceu com ele.

Casamento

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

Faraday foi um homem muito religioso ao longo de sua vida e seguiu a igreja sandemaniana, derivada da Igreja da Escócia. P participou ativamente de sua igreja, desde que se tornou diácono e até sacerdote por dois anos seguidos.

Nenhum filho nasceu do casamento entre Faraday e Barnard.

Anos de invenções

Os próximos anos de Faraday foram repletos 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, ele descobriu o mesmo processo, exceto o benzeno.

Em 1831, Faraday descobriu a indução eletromagnética, a partir da qual a chamada Lei de Faraday ou Lei de Indução Eletromagnética foi gerada. Um ano depois, em 1832, ele recebeu a nomeação honorária do Diretor de Direito Civil 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 usadas até hoje.

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

Agradecimentos

A monarquia da Inglaterra ofereceu a Faraday a nomeação de Sir , à qual ele se recusou várias vezes por considerá-lo contrário às suas crenças religiosas; Faraday associou esse compromisso à busca de reconhecimento e vaidade.

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

A Academia Real 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 a incorporou a seus membros estrangeiros, que eram apenas 8 personalidades.

Anos finais

Em 1848, Michael Faraday obteve uma casa de graça e favor, que eram as casas pertencentes ao estado inglês e 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 habitava desde 1858. Foi naquela casa onde ele morreu mais tarde.

Durante esses anos, o governo da Inglaterra entrou em contato com ele e pediu que ele os ajudasse no processo de desenvolvimento de armas químicas no quadro da Guerra da Crimeia , que ocorreu entre 1853 e 1856. Faraday se recusou a essa oferta, uma vez que ele considerou antiético participar desse processo.

Morte

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

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

Experiências

A vida de Michael Faraday estava cheia de invenções e experimentos. A seguir, detalharemos dois dos experimentos mais importantes que ele realizou e que foram transcendentes para a humanidade.

Faraday Law

Para demonstrar a chamada Lei de Faraday ou Lei de Indução Eletromagnética, Michael Faraday pegou um papelão na forma de um tubo no qual o fio isolado estava enrolado em volta dele; desta forma, formou uma bobina.

Posteriormente, ele pegou a bobina e conectou-a com um voltímetro para medir a força eletromotriz induzida enquanto fazia com que um ímã passasse através da bobina.

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

Na medida em que 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 cai.

Gaiola de Faraday

A gaiola de Faraday era a estrutura através da qual esse cientista conseguiu proteger elementos de choques elétricos.

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

Com a intenção de demonstrar isso, Faraday revestiu as paredes de uma sala com papel alumínio e gerou descargas de alta tensão através de um gerador eletrostático fora da sala.

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

Agora, esse princípio pode ser observado em cabos e scanners, e existem outros objetos que, por si só, agem como gaiolas de Faraday, como carros, elevadores ou até 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 falharam ao tentar projetar um motor elétrico.

Faraday, depois de discutir com os dois cientistas sobre isso, conseguiu criar dois dispositivos que deram lugar a produzir o que ele chamou de “rotação eletromagnética”.

Um desses dispositivos, atualmente conhecido como “motor homopolar”, gerava um movimento circular contínuo, produzido pela força magnética circular em torno de um fio, que se estendia a um recipiente de mercúrio com um ímã dentro. Fornecendo energia ao fio com uma bateria química, ele giraria em torno do ímã.

Esse experimento foi a base da teoria eletromagnética moderna. A emoção de Faraday foi tal após essa descoberta, que ele publicou os resultados sem consultar Wollaston ou Davy, o que resultou em uma controvérsia dentro da Royal Society e na atribuição de Faraday a outras atividades que não o eletromagnetismo.

Liquefação e refrigeração de gás (1823)

Baseado na teoria de John Dalton , na qual afirmou que todos os gases poderiam ser levados ao estado líquido, Faraday demonstrou através de um experimento a veracidade dessa teoria, além de ter assumido a base sobre a qual os modernos refrigeradores e freezers funcionam. .

Por liquefação ou liquefação (aumento da pressão e diminuição da temperatura dos gases) de cloro e amônia no estado gasoso, Faraday conseguiu levar essas substâncias ao estado líquido que havia sido considerado como “estado gasoso permanente”.

Além disso, ele conseguiu devolver a amônia ao seu estado gasoso, observando que durante esse processo era gerado um resfriamento.

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

Descoberta do benzeno (1825)

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Faraday descobriu a molécula de benzeno ao isolá-la e identificá-la a partir de um resíduo oleoso, derivado da produção de gás de iluminação, ao qual deu o nome de “Bicarbureta de hidrogênio”.

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

Descoberta da indução eletromagnética (1831)

A indução eletromagnética foi a grande descoberta de Faraday, que ele conseguiu ao conectar dois solenóides de arame nas extremidades opostas de um anel de ferro.

Faraday conectou um solenóide a um galvanômetro e observou-o enquanto conectava e desconectava o outro da bateria.

Ao desconectar e conectar o solenóide, ele podia ver que, quando passava corrente por um solenóide, outra corrente era temporariamente induzida na outra.

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

Atualmente, esse experimento é conhecido como “indução mútua”, que ocorre quando a mudança de corrente em um indutor induz uma tensão em outro indutor próximo. Esse é o mecanismo pelo qual os transformadores funcionam.

Leis da eletrólise (1834)

Michael Faraday também foi um dos principais responsáveis ​​pela criação da ciência da eletroquímica, a ciência responsável pela criação das baterias atualmente usadas 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 através da célula.

A segunda dessas leis afirma que as quantidades de diferentes elementos depositados para uma determinada quantidade de eletricidade estão na proporção de seu peso químico equivalente.

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Descoberta do efeito Faraday (1845)

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

O efeito Faraday causa a rotação de um plano de polarização, linearmente proporcional ao componente do campo magnético na direção da propagação.

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

Portanto, depois de uma série de testes sem êxito, ele testou um pedaço de vidro sólido contendo vestígios de chumbo, que ele fazia em seus dias de fabricação de vidro.

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

Depois, ele testou isso com diferentes sólidos, líquidos e gases, obtendo eletroímãs mais fortes.

Descoberta do diamagnetismo (1845)

Faraday descobriu que todos os materiais têm uma repulsa fraca em relação 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 repelidos 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 extra fortes pode ser usado para produzir levitação.

Referências

  1. Michael Faraday (9 de junho de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  2. Michael Faraday (8 de junho de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  3. Benzeno (6 de junho de 2017) Recuperado de en.wikipedia.org.
  4. Liquefação de gases. (7 de maio de 2017) Recuperado de en.wikipedia.org.
  5. Leis de Faraday da eletrólise. (4 de junho de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  6. Faraday cai. (8 de junho de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  7. Experiência do balde de gelo de Faraday. (3 de maio de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  8. Efeito Faraday (8 de junho de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  9. Efeito Faraday (10 de maio de 2017). Recuperado de en.wikipedia.org.
  10. Quem é Michael Faraday? Qual foi sua descoberta nos campos da ciência? (6 de junho de 2015). Recuperado de quora.com
  11. As 10 principais contribuições de Michael Faraday para a ciência. (16 de dezembro de 2016). Recuperado de learnodo-newtonic.com.

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