Revolução Industrial na Física

A Revolução Industrial tem início no século XVIII na Inglaterra com a mecanização dos sistemas de produção. Caracteriza-se pela passagem da manufatura à indústria mecânica. A introdução de máquinas fabris multiplica o rendimento do trabalho e aumenta a produção global. A Inglaterra adianta sua industrialização em 50 anos em relação ao continente europeu e sai na frente na expansão colonial.

Com o advento da chamada “revolução industrial” o estudo das máquinas a vapor foi fortemente estimulado. Na verdade, a idéia do uso do vapor para produzir movimento vem de Heron de Alexandria na Grécia Antiga, em cerca de 100 DC. Na Renascença, Leonardo da Vinci também inventou um dispositivo explorando esse tipo de idéia. Nenhum desses artefatos prestava-se a uso industrial.
O primeiro homem a inventar, com propósitos industriais, uma máquina a vapor foi Thomas Newcomen, em 1712. Ele desenvolveu tal máquina através do uso de um cilindro ajustado a um pistão. Em aproximadamente 1750 foram produzidas pelo menos uma centena de tais máquinas. Elas eram utilizadas em minas de carvão e cada uma era chamada “amigo do mineiro”. Apesar do seu grande valor na indústria mineira elas tinham alguns defeitos que as impediam de ser utilizadas para fins industriais gerais. Um deles era que desperdiçavam grande quantidade de combustível, como força. Após cada impulso do pistão o vapor deveria ser condensado pela aspersão de água fria no cilindro.
Assim, o cilindro devia ser novamente aquecido antes do novo impulso e a seqüência de aquecimento e resfriamento alternados reduzia enormemente a velocidade da máquina. Um
outro defeito era que elas só se adaptavam ao movimento em linha reta exigido pelo bombeamento.
O próximo grande passo foi dado por James Watt, em 1765 construindo uma máquina a vapor mais aperfeiçoada. Após tais estudos tornou-se amigo de vários cientistas, em especial, de Joseph Black que foi o primeiro a desenvolver o conceito de calor latente, na Termodinâmica. Instigado por seu sócio Boulton, Watt interessou-se em desenvolver novo tipo de máquina gerando a rotação de um eixo em lugar de produzir um simples movimento para cima e para baixo. Para tal observou-se que era necessário um dispositivo transformando um movimento retilíneo em outro, circular. Tais dispositivos viriam a ser essenciais ao desenvolvimento por exemplo dos barcos a vapor e das locomotivas. A questão fundamental da conversão do movimento retilíneo em um movimento circular conduziu Watt a criar o chamado “paralelogramo de Watt” dispositivo que daria tal conversão,apenas, em forma aproximada.

Segunda Lei da Termodinâmica

William Thomson (1824 - 1907), mais tarde conhecido como Lord Kelvin, é um dos cientistas mais notáveis e ecléticos da segunda revolução industrial.Como filósofo natural, contribuiu para as teorias do calor, da eletricidade e do magnetismo, estabelecendo relações entre as teorias do calor e da eletricidade.Ele promoveu a sua reconciliação com as idéias de conservação de energia, e explicou magistralmente a segunda lei da termodinâmica.
A termodinâmica estuda as relações entre calor e trabalho. Baseia-se em dois princípios: o da conservação de energia e o de entropia. Estes princípios são à base de máquinas a vapor, turbinas, motores de combustão interna, motores a jato e máquinas frigoríficas.A partir de uma máquina concebida para retirar a água que inundava as minas de carvão, o inglês Thomas Newcomen cria em 1698 a máquina a vapor, mais tarde aperfeiçoada pelo escocês James Watt. É em torno do desempenho dessas máquinas que o engenheiro francês Sadi Carnot estabelece uma das mais importantes sistematizações da termodinâmica, delimitando a transformação de energia térmica (calor) em energia mecânica (trabalho). Toda máquina térmica realizando ciclos contínuos tem de operar entre duas fontes térmicas: uma quente e outra fria. A máquina não consegue converter o calor recebido da fonte quente inteiramente em trabalho. Uma parte desse calor é transformada em trabalho e o restante é inevitalmente cedido para a fonte fria.O Primeiro princípio - É o da conservação da energia. Diz que a soma das trocas de energia em um sistema isolado é nula. Se, por exemplo, uma bateria é usada para aquecer água, a energia da bateria é convertida em calor, mas a energia total do sistema, antes e depois de o processo começar, é a mesma. No segundo princípio - Em qualquer transformação que se produza em um sistema isolado, a entropia do sistema aumenta ou permanece constante. Não há, portanto qualquer sistema térmico perfeito no qual todo o calor é transformado em trabalho. Existe sempre uma determinada perda de energia. Uma outra maneira de expressar a segunda lei é dizer que calor não pode fluir livremente de um material mais frio para um material mais quente. Se ele pudesse, então o calor eliminado à temperatura T2 poderia fluir de volta ao reservatório à temperatura T1 e o efeito final seria uma quantidade de calor DQ = Q1 - Q2 tomado à T1 e convertido em calor com nenhuma mudança no sistema. A invenção de máquinas e mecanismos como a lançadeira móvel, a produção de ferro com carvão de coque, a máquina a vapor, a fiandeira mecânica e o tear mecânico causam uma revolução produtiva. Com a aplicação da força motriz às máquinas fabris, a mecanização se difunde na indústria têxtil e na mineração. As fábricas passam a produzir em série e surge a indústria pesada (aço e máquinas). A invenção dos navios e locomotivas a vapor acelera a circulação das mercadorias.
Se por um lado a máquina substituiu o homem, gerando milhares de desempregados, por outro baixou o preço de mercadorias e acelerou o ritmo de produção.
Com os meios de transportes, foi possível transportar mais mercadorias e pessoas, num tempo mais curto e com custos mais baixos.
Com o surgimento das máquinas muitos acreditavam que a miséria no mundo acabaria, pois, para alguns teóricos, a máquina facilitaria o trabalho dos homens e, segundo o liberalismo econômico, como a produção seria muito maior, os preços dos produtos cairiam e todos teriam acesso a eles. Mas, os fatos não seguiram nesta ordem. A máquina trouxe o desemprego para muitas pessoas. Em algumas regiões da Inglaterra, a chegada da máquina revoltou os trabalhadores que perderam seu emprego, várias fábricas foram destruídas. Além disso, as máquinas também trouxeram novas relações entre os homens. Os trabalhadores tiveram de se adaptar ás novas formas de produção, os trabalhadores não ajustavam às máquinas à sua capacidade de produção, pelo contrário, era a máquina quem ditava o ritmo de trabalho.
A revolução industrial marcou o inicio de uma nova fase da Física. As áreas de estudos se especializaram e a ligação com o modo de produção torna-se cada vez mais estreito. Alem disso, é bem provável que nos próximos anos o numero crescente de maquinas nas indústrias contribua ainda mais para a agilização da produção, mas o desemprego vai ser cada vez maior, pois as pessoas (trabalhadores) estão sendo trocados por maquinas cada vez mais inteligentes.

Escrito por Jéssica Resende Pereira