O MUNDO MACROSCÓPICO E O MUNDO MICROSCÓPICO

A Física, como ciência experimental, baseia-se na realização de medidas e na definição precisa de escalas.

Estas últimas foram estabelecidas no decorrer da História em função da prática diária do homem e do desenvolvimento científico e tecnológico.

Não é por acaso que o metro e a hora foram adotados como padrão de comprimento e medida de tempo; afinal, nosso tamanho normalmente está entre 1,5 e 2 metros, e o dia é composto por algumas dezenas de horas.

Entre o grama e o quilograma, está a escala na qual medimos as quantidades de alimentos que consumimos diariamente.

Outros padrões de medidas, como o da corrente elétrica (volt e ampère) e o de energia (caloria e joule), só foram claramente estabelecidos com os avanços científicos e tecnológicos ocorridos nos séculos XVIII e XIX, no início da Revolução Industrial.

Também é decorrência de nossa prática diária a definição de uma escala macroscópica (aquilo que enxergamos) e de uma escala microscópica (aquilo que não enxergamos).

A definição de nossa visão vai até aproximadamente o tamanho de um fio de cabelo, ou um traço em uma régua, da ordem de um milímetro (10-3 m).

Consideramos microscópico tudo o que está aquém desta dimensão.

Entretanto, com o conhecimento da natureza atômica e molecular da matéria, podemos considerar macroscópicos, sobretudo do ponto de vista das grandezas termodinâmicas, como temperatura, pressão ou energia térmica, todos os corpos que contenham um grande número de átomos ou moléculas.

Enquanto o mundo atômico descrito pela Física Quântica se ocupa dos átomos e de seus constituintes (prótons, nêutrons, elétrons e outras partículas subatômicas) em dimensões menores que o angström (10-10 m), o mundo macroscópico da Termodinâmica envolve um conjunto muito grande de átomos e se refere à gama de dimensões que vão desde a ordem do metro (1m) – que corresponde à dimensão humana – até dimensões do nanômetro (nm = 10-9m), que corresponde aproximadamente à espessura de uma membrana biológica, passando por escalas como a do milímetro (mm = 10-3m) (limite da visão humana) e do micrômetro (μm = 10-6 m), correspondente às dimensões de uma célula biológica.

Uma célula humana pode ter dimensões da ordem de 100 μm e uma bactéria tem, em geral, dimensões da ordem de alguns micrômetros.

Isso significa que em geral os processos biológicos podem ser tratados no âmbito da Física Clássica (Mecânica, Ótica e Eletricidade), da Físico-Química e da Termodinâmica.

A exceção é feita ao estudo de fenômenos que envolvam as transformações químicas com quebra das ligações covalentes, a absorção da luz e os fenômenos de radioatividade, que devem ser compreendidos com o auxílio da Física Quântica.

Como exemplo do número enorme de moléculas envolvidas nos corpos com que estamos habituados em nosso mundo macroscópico, vamos calcular o número de moléculas em um copo de água.

Sabendo que 1 mol contém 6 x 1023 moléculas, e 1 mol de água pesa 18g e ocupa 18cm3 (em condições normais de pressão e temperatura, a densidade da água é de 1g/cm3), um copo de água contém 300ml, ou seja, 300cm3, o que corresponde a aproximadamente 16,66 mol de H2O (300/18 = 16,66), ou ainda 16,66 x 6 x 1023 = 1025 moléculas de água! Este é um número extraordinariamente elevado!

 

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