Arte e Ciência: dois lados da mesma moeda

As vezes, uma série de acontecimentos nos levam a pensar sobre o mundo como ele realmente é, esta semana por exemplo, terminei a leitura de uma biografia do Steve Jobs, e dentre muitas outras passagens, uma em particular me fez refletir sobre a interseção da arte e da ciência. Não bastando este tópico do livro, encontrei uma reportagem do G1 mostrando as fotografias de um concurso promovido pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), que visava premiar as melhores fotos ciêntificas do Brasil, o que retomou a questão de arte e ciência. 

Mas do que afinal estou falando? Arte e Ciência podem parecer assuntos distantes e desconexos, porém se analisarmos historicamente, no início do pensamento cientifico não existia divisão clara entre ciência, arte e religião. Nos primórdios havia apenas a dúvida do Homem frente aos fenômenos da natureza, permitindo que se explorasse diversas formas de entender e retratar o mundo. Grandes personagens históricos da ciência tinham fortes características científicas e artísticas, como por exemplo Leonardo da Vinci, que entregou a humanidade importantes estudos científicos e íncriveis obras de artes.

O Homem, porém, resolveu segmentar o conhecimento e engessar o pensamento criativo, moldando nosso pensamento de forma particionada em áreas de conhecimento e criando os esteriótipos de pesquisador e de artista, como água e óleo. No entanto, ambas profissões provém da necessidade humana de conhecer a verdadeira realidade do universo e de nossa existência. O que fazia de Leonardo da Vinci um grande cientista, engenheiro e artista era sua capacidade de observar o mundo e conectar informações e experiências de forma criativa,  produzindo grandes ideias e importantes obras de arte.


Conectando e juntando as coisas, buscando a arte na ciência e a ciência na arte, pessoas extremamente criativas conseguiram propor as mais simples e geniais ideias para os grandes problemas. A interdisciplinaridade dos conhecimentos é clara quando analisamos diversos casos de sucesso na ciência e na tecnologia. No caso do Steve Jobs, ele conseguiu juntar design artístico, tecnologia e a necessidade da sociedade de se comunicar, produzir e transmitir conhecimento.Usou a ciência e a tecnologia de forma prática, utilitária e criativa.

Escrevendo este post lembrei de uma palestra que assisti na Unicamp, oferecida pelo famoso químico Peter Atkins. Nessa ocasião, quando um dos ouvintes pediu um conselho para os novos pesquisadores, o químico aconselhou a sempre procurar olhar, sentir e ouvir o mundo admirando-o, se perguntando o porque do mundo ser como é. Observar o mundo não apenas pela ótica de uma determinda área de ciência, mas sim de modo generalista, pensando em conexão de todas as ciências, incluindo inclusive a arte. Nos dias atuais, as vezes nos esquecemos de olhar para o mundo com este olhar generalista, e esquecemos de admirar como o Universo é uma grande obra de arte que junta e unifica tudo.

Um post bem filosófico que espero que tenham gostado! Gostaria de deixar um video muito legal que mostra de forma criativa a conectividade que gera grandes ideias. Até a próxima!

Por Bruno Firmino

Aprendendo Excel - Solver

Um dos assuntos mais procurados no blog são os tutoriais de Excel. Afinal não é por acaso que este programa é tão usado, ele tem uma série de ferramentas úteis para qualquer profissional, como por exemplo a função ProcV ( VLookUp) e as Tabelas Dinâmicas. Nesta postagem vou falar sobre uma  importante ferramenta do Excel, utilizada para realizar cálculos iterativos, trata-se do Solver.

O Solver não passa de uma ferramenta que realiza um método de cálculo iterativo, afim de resolver alguns problemas matemáticos de difícil resolução analítica. Através de um "chute" inicial o método numérico programado pelo Excel realiza inúmeras iterações té chegar a uma condição que satisfaça o problema com uma certa precisão.

Para começar deve-se habilitar a ferramenta. Na versão 2007 do Excel vá ao botão principal do Office. Após clicar no botão, será expandido um menu. Na parte inferior, clique em Opções do Excel. Abrirá uma caixa de diálogo na qual deve-se selecionar no menu esquerdo a opção de suplementos, conforme a figura. Nas opções de suplementos deve-se clicar em "ir..." na parte inferir. Será aberta outra caixa, na qual deve-se selecionar a ferramenta Solver e clicar em OK.

 

Adicionada a ferramenta esta deverá ser acessada através da aba Dados, na qual  um novo ícone escrito Solver deverá aparecer no canto direito.

Basta clicar em cima deste novo ícone e aparecerá a caixa de diálogo, a qual pode ser visualizada abaixo:

Nesta caixa de diálogo encontramos os principais parâmetros que devemos informar ao programa. Deve-se informar primeiro a célula de destino, contendo a equação matemática que deverá ser satisfeita (escrita na forma de fórmula do excel). Selecionando o botão de seleção desejado em "Igual a:", defini-se para que valor a função deve convergir, no caso podemos maximizar ou minimizar a função, ou ainda definir um valor específico para a função. Após informa-se as células que o programa deverá variar, estas devem conter números inicialmente "chutados" e devem estar referênciadas na fórmula contida na célula de destino.

Pode-se ainda entrar com restrições, como por exemplo, definir uma faixa de valores para o programa variar as células variáveis, ou só permitindo valores que satisfação uma certa condição. Para trabalhar com restrições deve-se utilizar os botões "Adicionar", "Alterar" e "Excluir".

No botão opções pode-se definir alguns parâmetros do método empregado, como o tempo máximo e a quantidade de iterações que o programa irá fazer, assim como a precisão e tolerância.

Clicando-se em "Resolver" a ferramenta "chuta diversos valores através de um método numérico de  aproximação até chegar o mais próximo possível do valor desejado para a função. Exibi-se então uma janela que pergunta se o usuário deseja manter a solução do solver ou não. O programa faz isso já que nem sempre as condições passadas são suficientes para o problema convergir com o determinado chute inicial. Se o sistema não convergir deve-se utilizar outro "chute" inicial e repetir o processo.

Neste exemplo podemos ver como o solver pode ser aplicado. As células amarelas devem ser peenchidas inicialmente com uma estimativa inicial e quando postas a variar com o solver convergem a célula vermelha, que contém a fórmula para o valor estipulado, no caso, como zero.

Esta é mais uma útil ferramenta do Excel. Muitas vezes devemos ser inventivos e utilizar alguns recursos como este para auxiliar em nossos trabalhos. Espero que seja útil para vocês! E até outro dia!

Aprenda a Fazer - Células Fotovoltaicas

Nos últimos dias estava participando de um evento de Engenharia Química do qual tenho um grande carinho, a Semana de Engenharia Química da Unicamp (14ª SEQ). Em uma de suas palestras, cujo tema era células fotovoltaicas, aprendi uma forma de produzir uma célula deste tipo utilizando poucos recursos! 

Isso mesmo! Podemos reproduzir o efeito fotoelétrico. Claro que isso é só uma amostra pequena do potencial da tecnologia de obtenção de energia elétrica através da luz solar. A geração através da radiação solar está cheia de prós e contras. Porém já existem casos  de sucesso, comprovando que este modelo de geração é uma opção extremamente válida como fonte energética apesar de ter algumas limitações. Mas isso fica para outro post, por hoje vamos aprender a fazer uma Célula de Grätzel.

Para começar vamos entender do que estamos falando. Células fotovoltaicas são peças componentes de painéis capazes de captar a energia solar e transforma-la em energia elétrica através do efeito fotoelétrico. Este efeito é observado em alguns materiais quando estes são submetidos a uma determinada frequência de luz, que  carrega energia quantizada na forma de fótons. Estes fótons colidem com o material e fornecem energia para os elétrons da camada de valência, que quando suficientemente excitados são "liberados" formando uma corrente elétrica.

¹As células geralmente são feitas de materiais semicondutores, como o silício. Porém estes materiais não apresentam um custo atrativo. Pesquisas tem sido feitas para encontrar materiais alternativos mais baratos, como, por exemplo, as células solares orgânicas, também conhecidas pela sigla DSC (Dye-Sensitized Solar Cells - células solares sensibilizadas por corantes). A célula de Grätzel é um exemplo disso.


Mãos a obra
Indo ao que interessa e objetivo do post, a construção da nossa célula !

² ³Materiais necessários para confecção da Célula:

• 2 Laminas pequenas de vidro (mais ou menos 2cm x 4cm)
• TiO2 (Dioxido de Titânio) (possível comprar em farmácias de manipulação, lojas de corantes)
• Grafite (Pode ser de um lápis)
• Corante ("Dye") - pode ser uma xícara de chá forte também
• Eletrólito (Solução de Iodo)

Podemos dividir o procedimento em 4 etapas:

1) Preparação do Eletrodo Negativo (-)
      a) Limpar as laminas de vidro com água e uma escova e depois secar com um pano ou secador;
      b) As duas laminas, preferencialmente devem ter um lado coberto por uma camada condutora de SnO2 (como alguns vidros utilizados em visores de geladeira, veja artigo). Você pode verificar o lado condutor com um multímetro, medindo a resistência elétrica do mesmo;
      c) Coloque a lamina com a superfície condutora para cima e fixe-a com uma fita adesiva;
    d) Coloque a solução/pasta de TiO2 na superfície descoberta das laminas e espalhe na superficie de modo a obter um filme fino e homogenio;
     e) Seque com um secador a solução de TiO2 até que a umidade restante tenha evaporado. 
     f) Retire a fita adesiva da lamina com cuidado e sem tocar na parte em que foi colocado o TiO2;
     g) Coloque a lamina num forno a alta temperatura, para "cozer" o filme de TiO2.

2) Preparação do Eletrodo Positivo (+) 
     a) Limpar a outra lamina de vidro com a camada condutora e transparente com água e uma escova. Após a limpeza seque com um pano ou um secador;
      b) Determine o lado condutor da lamina com o multímetro (medir a resistência);
      c) Coloque na superfície condutora da lamina de vidro uma camada de grafite com o lápis. A superfície do vidro deverá ficar escurecida.

3) Colocação da solução colorida no eletrodo negativo(-)
     a) Depois de o eletrodo negativo estar frio, é necessário "pintá-lo" com a solução colorida (chá) anteriormente preparada;
        b) Coloque o eletrodo na solução colorida de forma a cobrir completamente o eletrodo;
    c) Depois de 5 minutos retire o eletrodo da solução. O eletrodo deverá ficar com uma cor vermelho/violeta;
       d) Limpe com muito cuidado o eletrodo da solução colorida que se encontra nas bordas da lamina;
      e) Seque com o secador o eletrodo.

 4) Montagem da Célula fotovoltaica
       a) Junte os dois eletrodos, utilizando um clipes. A camada de TiO2 ativada com o corante tem que estar em contato com a camada de grafite. Para mais tarde ligar os cabos elétricos à célula fotovoltaica, é necessário montar os eletrodos desfasados;
        b) Para "ativar" a célula fotovoltaica, coloque uma gota de eletrólito na célula fotovoltaica (Solução de Iodo);

       c) Para observar o funcionamento da célula, ligue a célula ao multímetro e meça a corrente elétrica. Vai observar que a tensão vai aumentar lentamente.

Abaixo segue um esquema do funcionamento geral da célula.

 Para entender melhor como funciona a célula de Grätzel, assim como a reação por traz da geração de energia elétrica, veja o artigo publicado pela Revista Brasileira de Ensino de Física.

FONTES:  ¹ Inovação Tecnológica

                  ² Ciência Viva

                  ³ Engenharia na prática

Widget - Tabela Periódica

A internet tem crescido de forma exponencial, e seguindo esta onda surgiram uma infinidade de aplicativos e complementos que incrementam a web com uma gama de funcionalidades e interatividades com os usuários. 

Estava pesquisando material para o blog e encontrei um widget que segue essa linha e tem tudo a ver com o Entropia Livre. Uma tabela periódica interativa, basta passar o mouse em cima do elemento! Achei legal  compartilhar este achado... clicando em "get widget" você pode copiar o código e utiliza-lo onde quiser.

até mais!

                                                                                                 Dica de: Blog Bruno's Chemistry

Revolução Francesa - A Face Científica

França, 1789. Os ares do país estavam saturados de idéias revolucionárias de ordem política, moral e humanística que resultariam, após um período tempestuoso, na modificação da ordem social do país e cristalização de um pensamento global de “igualdade, fraternidade e liberdade”, que até hoje vigora em todo o mundo na forma da Declaração Universal dos Direitos Humanos. Essa revolução, entretanto, ocorreu também no âmbito científico e, no que tange a química, foi protagonizada por Antoine-Laurent Lavoisier, e outros estudiosos da época. Dentre seus principais trabalhos, destaca-se a padronização de nomenclaturas, antes utilizadas sem critério por alquimistas, e reunião de teorias e leis postuladas até então, que o permitiu escrever o “Tratado Elementar da Química”. Apesar do grandioso trabalho realizado, que facilitou posteriores estudos na área da química, foram publicadas hipóteses e explicações para fenômenos científicos que, apesar de sua lógica convincente, atualmente tem-se conhecimento que são falaciosos.

Exemplificando, Lavoisier estudou a mudança do estado de agregação de substâncias. Em seus experimentos, constatou que quanto menor era a temperatura que um sólido era submetido, maior era a proximidade entre suas moléculas e, inversamente, quando aquecidas, aumentava-se o espaço intermolecular. Este estudo o levou a concluir que quanto maior a temperatura, maior era a força de repulsão e que, caso fosse atingida a menor temperatura possível (ainda se desconhecia o Zero Absoluto) não haveria mais forças de repulsão. Consequentemente, as moléculas se tocariam.

Desta forma, segundo Lavoisier, as moléculas possuem uma força natural de atração e, conforme se aumenta a temperatura, surge uma força de repulsão, que as afastam até que, a uma dada temperatura, as forças de repulsão superam as de atração, transformando o sólido em líquido ou gás. E essa força de repulsão pode ser hipotetisada pela existência de uma “substância real e material, de um fluido muito sutil que se insinua entre as moléculas de todos os corpos e que os separa” ^[1], chamado “calórico”, também responsável pela sensação de calor (acúmulo) ou frio (“des-acúmulo” deste).

Vale ressaltar que Lavoisier e os outros cientistas diziam que “ninguém era obrigado a adotar o calórico como uma substância real” e já propunham discussões entre a relação “calórico – Luz”, hoje sabidamente duas formas de energia. Sendo assim, a hipótese da existência de uma substância que governa as forças de interação molecular foi apresentada de maneira lógica e convincente, aceita por químicos de maneira geral, até que esta teoria fosse derrubada, com o desenvolvimento de tecnologia e fundamentos físicos suficientes para provar a existência de calor como forma de energia.

Esta limitação tecnológica e conceitual que nos leva a inconscientes raciocínios errôneos, no entanto, esteve presente na existência do ser humano desde as antigas civilizações. Os gregos acreditavam que todas as substâncias eram formadas pelos quatro elementos e o éter; os axiomas da igreja católica fizeram com que a crença do geocentrismo perdurasse por até 500 anos atrás; até mesmo a teoria da força vital que, ao ser derrubada, abriu o ramo de estudos da microbiologia; e mais inúmeras hipóteses e teorias que deixaram de ser verdades são exemplos e a prova de que as tais limitações técnico-teóricas não só estiveram como estão e sempre estarão presentes na vida filosófica e científica.

Este texto, no entanto, não é, sob nenhum aspecto, uma crítica a teorias que antes eram tomadas como verdades e hoje foram refutadas. Bem pelo contrário, graças à existência de trabalhos como o desenvolvido por Lavoisier em seu “Tratado Elementar da Química” – e a nossa possibilidade de provar suas incoerências – é que os avanços tecnológicos, teóricos e filosóficos acontecem. Este texto é apenas uma nota de que não devemos nos ater, crer e, sobretudo, reproduzir o que nos é passado em nossos centros de estudos (Universidades, Indústrias, Centros de Pesquisa, etc.) sem antes contestar e olhar criticamente as informações que nos são passadas.

Pensar e analisar, desde conceitos simples à grandes teorias, como o evolucionismo ou as teorias que prevêem o destino da terra diante do aquecimento global (Teoria de Gaia, Teoria da Variação Solar), teorias sociológicas, procedimentos médicos, etc., podem e certamente nos levarão à uma sociedade melhor, sobre vários aspectos. Temos de ser cautelosos e analíticos para poder firmar bases sólidas para um progresso humano. E tomar cuidado, pois, “quem sabe, as universidades de hoje não são as igrejas de ontem”.

[1]Lavoisier, A. “Tratado Elementar da Química”, Paris, França, 1789. Tradução: Editora Madras, São Paulo SP.