A lei da conservação da massa - Todd Ramsey

Veja a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/the-law-of-conservation-of-mass-todd-ramsey

Tudo em nosso universo tem massa, desde o menor átomo à maior estrela. Mas a quantidade de massa tem permanecido constante ao longo da existência e até mesmo durante o nascimento e a morte de estrelas, planetas e de você. Como o universo pode crescer ao mesmo tempo em que mantém a sua massa? Tom Ramsey responde a esta pergunta desvendando a lei da conservação da massa.

Lição de Todd Ramsey, animação de Vegso/Banyai

De onde vieram todas estas coisas?

Esta rocha?

A vaca?

Seu coração?

Não as coisas em si,
mas aquilo de que são feitas:

os átomos que formam todas as coisas.

Para responder a essa pergunta,
examinemos a lei da conservação da massa.

Essa lei diz que
se temos um sistema isolado,

que é uma região onde matéria e energia
não podem entrar nem sair,

então dentro desse sistema,
a massa, ou seja, matéria e a energia,

não podem ser criadas nem destruídas.

O universo, até onde sabemos,
é um sistema isolado.

Mas antes disso, vejamos
um sistema menor e mais simples.

Temos aqui 6 átomos de carbono
12 átomos de hidrogênio,

e 18 átomos de oxigênio.

Com um pouco de energia
eles podem se mover.

Esses átomos podem se unir
e formar moléculas conhecidas.

Aqui está a água.

e aqui o dióxido de carbono.

Não podemos criar nem destruir massa.

Ficamos limitados ao que temos,
então o que podemos fazer?

Ah, eles mesmos dão um jeito.

Vejamos.

Formaram mais dióxido de carbono
e água, seis de cada.

Dê mais energia e eles podem
se recombinar em um açúcar simples,

e um pouco de gás oxigênio.

Os átomos são os mesmos:
6 carbonos, 12 hidrogênios e 18 oxigênios.

A energia que colocamos fica armazenada
nas ligações entre os átomos.

Podemos liberar essa energia

quebrando o açúcar novamente
em água e dióxido de carbono,

ainda assim, os átomos são os mesmos.

Deixemos de lado alguns átomos
e tentemos algo mais explosivo.

Este é o metano, mais comumente
associado à flatulência bovina,

mas também usado
como combustível para foguetes.

Se juntarmos oxigênio
e um tantinho de energia,

como a que se tem ao acender um fósforo,

ele sofre combustão,

forma dióxido de carbono,
água e mais energia.

Note que o metano
começou com quatro hidrogênios,

e no fim ainda há quatro hidrogênios
presentes nas duas moléculas de água.

Para um grand finale, eis o propano,
outro gás combustível.

Juntamos oxigênio,
fazemos a ignição e bum.

Mais água e dióxido de carbono.

Desta vez obtemos
três CO2

porque a molécula de propano
contém três átomos de carbono,

e eles não podem desaparecer.

Há muitas outras reações

que podemos representar
com esse conjunto de átomos,

e a lei da conservação da massa
sempre é respeitada.

Toda a massa e energia
em uma reação química,

ficam preservadas no sistema final
quando a reação se completa.

Mas se a massa não pode ser criada
nem destruída,

de onde surgiram esses átomos?

Vamos voltar no tempo e ver.

Lá atrás, mais no passado,
mais ainda, foi muito.

Pronto, aí está.

O Big Bang.

Nosso hidrogênio formou-se de uma sopa
de partículas de alta energia

nos três minutos seguintes
ao nascimento do universo.

Eventualmente, aglomerados de átomos
se acumularam e formaram estrelas.

Dentro das estrelas, reações nucleares
fizeram a fusão de elementos leves,

tais como o hidrogênio e o hélio,

formando elementos mais pesados,
como o carbono e o oxigênio.

À primeira vista, essas reações
parecem quebrar a lei

porque liberam
quantidades espantosas de energia,

vindas aparentemente do nada.

Contudo, graças à famosa
equação de Einstein,

sabemos que energia é equivalente a massa.

Ocorre que a massa total
dos átomos iniciais

é levemente maior
do que a massa dos produtos,

e que a perda total de massa

corresponde exatamente
ao ganho de energia,

que a estrela irradia sob a forma de luz,
calor e partículas energéticas.

Eventualmente, essa estrela
virou uma supernova

e espalhou seus elementos pelo espaço.

Resumindo, eles se juntaram
com átomos de outras supernovas,

formaram a Terra,

e 4,6 bilhões de anos depois
foram escolhidos para fazer sua parte

em nosso pequeno sistema isolado.

Mas não são tão interessantes
quanto os átomos que se juntaram

para formar você ou aquela vaca,

ou esta rocha.

E isto porque, segundo a famosa
afirmação de Carl Sagan,

somos todos feitos de pó de estrela.