As Forças da Natureza

 Quais são as forças que reagem na natureza e como elas funcionam?

As Forças da Natureza. Há quatro forças fundamentais atuando no interior dos átomos, forças estas que determinam as interações entre as partículas individuais e o comportamento, em larga escala, de toda a matéria no universo. Estas são a força nuclear forte e a força nuclear fraca, a força eletromagnética e a força de gravidade. A Gravidade é uma força de atração que atua entre todas as partículas no universo, sendo de natureza sempre atrativa, nunca repulsiva. Esta força, que agrega a matéria, é responsável pelo peso dos corpos, por manter a Lua em sua órbita em volta da Terra, pelo confinamento dos planetas em suas órbitas ao redor do Sol, e por agregar as galáxias, entre muitos outros fenômenos da natureza. A força eletromagnética determina como ocorrem as interações entre partículas eletricamente carregadas e com campos magnéticos. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva. Cargas elétricas com o mesmo sinal repelem-se; com sinais diferentes, atraem-se. A força eletromagnética é responsável por manter os elétrons em orbitais atômicas, sendo portanto a força responsável ela existência dos átomos. A força eletromagnética também controla o comportamento de plasmas (um plasma é, por exemplo, uma mistura de quantidades iguais de íons positivos e elétrons) como em proeminências solares, laços coronais, e outros tipos de atividade solar. A força eletromagnética também governa a emissão e a absorção de luz e outras formas de radiação eletromagnética. Luz é emitida quando uma partícula com carga elétrica é acelerada (por exemplo, quando um elétron passa na proximidade de um íon ou interage com um campo magnético) ou quando um elétron atômico sofre transição de um nível mais alto de energia para outro de menor energia. Já a interação forte, também chamada de força forte, corresponde a dois níveis de interação. No primeiro nível, a força forte corresponde à interação entre os núcleons por meio da troca de mésons, confinando prótons e nêutrons em núcleos atômicos. No segundo nível, a força forte corresponde à interação entre quarks, --- partículas massivas com valores semi-inteiros de spin e de carga elétrica ---, por meio da troca de glúons, partículas nãomassivas, sem carga elétrica mas que carregam a chamada carga de cor. A interação forte entre os quarks é descrita pela cromodinâmica quântica. A interação forte é a fonte básica das vastas quantidades de energia que são libertadas pelas reações nucleares que alimentam as estrelas. A força nuclear fraca causa o decaimento radioativo de certos núcleos atômicos. Em particular, esta força governa o processo de emissão (decaimento) beta no qual um nêutron divide-se espontaneamente em um próton, um elétron e um anti-neutrino. Se um nêutron no interior de um núcleo atômico decair deste modo, o núcleo emite um elétron (partícula beta) e o nêutron transforma-se em um próton. Isto aumenta em uma unidade o número de prótons desse núcleo, mudando assim o seu número atômico e transformando-o no núcleo de um elemento químico diferente. A força nuclear fraca é responsável por sintetizar elementos químicos no interior de estrelas e em explosões de supernovas, através de processos que envolvem a captura e o decaimento de nêutrons. Um nêutron é estável (não é radioativo), e tem vida longa, quando confinado dentro do núcleo atômico. Uma vez removido do núcleo atômico, um nêutron livre sofrerá decaímento beta, tipicamente em cerca de 886,7 ± 1,9 s. O processo de decaimento beta inverso ocorre nos interiores de estrelas em colapso de supernova, quando prótons e elétrons se fundem para criarem as vastas quantidades de nêutrons que abundam, como produto final do colapso de supernova, uma estrela de nêutrons. As interações nucleares fraca e forte, somente são efetivas para distancias extremamente curtas. O alcance da força forte é de cerca de 10-15 metros e o da força fraca é de 10-17 metros. Em contraste, as interações eletromagnética e gravitacional são forças de longo alcance, sendo a sua intensidade inversamente proporcional ao quadrado da distância. Em princípio, a força gravitacional entre duas massas, ou a força eletromagnética entre duas partículas carregadas eletricamente, não se reduz completamente a zero até que a separação entre as massas ou as partículas se torne infinita. A gravitação é a mais fraca das forças em termos de intensidade. As intensidades relativas dessas interações são dadas por: Nuclear Forte ~1; Eletromagnética ~10-2; Nuclear Fraca ~10-14; Gravitacional ~10-37. No entanto, devido ao curto alcance da força nuclear e à tendência da matéria, em escalas macroscópicas, ser eletricamente neutra, é a gravitação a força que governa o movimento de corpos celestes como planetas, estrelas e galáxias. Maiores detalhes das principais características das partículas elementares e das quatro interações da natureza serão examinadas mais adiante neste curso

Nano tubo de carbono? oque são e quais suas aplicações

Um nanotubo é um cilindro feito de partículas atômicas, e cujo diâmetro é de cerca de um a alguns billionths de um metro. Elas podem ser feitas a partir de uma variedade de materiais. 


Nanotubos variam pelo número de cilindros; existem nanotubos constituídos por uma única camada cilíndrica, mas há também reforçada nanotubos composta de duas ou mais camadas cilíndrico (um nanotubo cilindro completamente Inclui outro). Espessura da parede também é diferente, alguns nanotubos são mais espessas do que outros. Desde nanotubos variar de espessura de parede e número de cilindros, o raio de nanotubos também é variável. Além disso, o comprimento dos nanotubos também não é universal. Finalmente, nanotubos podem ser orgânicos ou inorgânicos, dependendo do nanotubo partículas utilizados na construção. 

Nanotubos de carbono 
Um nanotubo de carbono (que é o mais popular tipo de nanotubo de momento) é um cilindro que tem uma única parede de grafite átomos. Seu diâmetro é de exatamente um nanometros. 

Um nanotubo de carbono tem excepcional resistência devido à sua estrutura sp2 colagem. No entanto, em um certo grau de pressão, a natureza do vínculo atômica mudanças e isso permite múltiplas nanotubos de ligação entre si e formam um longo nanotubo de carbono da cadeia. Nanotubos deste tipo são extremamente fortes, portanto, ainda assim flexível. 

Nanotubos feitas de grafite átomos também têm propriedades elétricas distintas, podendo, assim, tornar-se condutores ou semi-condutores no turno. Eles podem ser utilizados no fabrico de condensadores; usando múltiplas camadas, tornam-se capazes de nanotubos exploração carga elétrica. Eles também podem ser utilizadas na fabricação de transístores e resistências. 

Várias garrafas de um único nanotubo, foram encontradas a trabalhar bem em conjunto. O cilindro interior pode realmente mover ou girar dentro do cilindro exterior sem muita resistência por parte deste último. Esta característica pode ser aplicada para tornar especial microscópica rotores. 

Nanotubos têm um incrível potencial em uma ampla variedade de áreas tais como engenharia eletrônica (sobretudo no fabrico de chips microscópicos), tecnologias ópticas, nanotecnologia, engenharia e materiais. 

Manufatura Nanotubos 
Existem várias abordagens para a fabricação de nanotubos de carbono comercial. Elas incluem o arco quitação método, o método a laser assistida por vaporização e da deposição de vapor químico (CVD) method. 

O arco quitação método foi descoberto acidentalmente em 1991, quando os nanotubos de carbono foram encontrados no resíduo de um arco elétrico quitação. O laser assistida por vaporização método (vulgarmente conhecido como o método de ablação por laser) envolve um grafite que está dentro de bordo de um reactor de alta temperatura que câmara. Um laser é ativado e, em seguida, a bordo de grafite é consequentemente vaporizado. Todo o tempo, um gás não-reativo é permitida a sua fuga para o câmara do reactor. O vapor dentro da câmara é, então, autorizado a arrefecer e nanotubos de carbono são formados em resultado. 

O método envolve um substrato DCV camada sobre cuja superfície se encontram catalisador metálico partículas. O substrato é colocado dentro do reator e aquecida, enquanto dois tipos de gás são alimentados no reator. Como o carbono que contêm gás passa sobre o metal aquecido partículas de carbono puro é separado de sua base e os nanotubos de carbono são compostos formados.

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