Blog do Adriano Veloso

Texto escrito por: Adriano Veloso da Silva, Julia Cristina dos Santos & Michael Henrique dos Santos Vieira

A ciência está em constante transformação e, ao mesmo tempo, nos mostra como tudo ao nosso redor também se transforma. Da luz do sol que vira eletricidade, passando pela energia elétrica que vira calor no nosso banho quente, até as ideias que moldaram a Química moderna, a história do conhecimento humano é marcada por mudanças fundamentais na forma como entendemos e utilizamos os fenômenos naturais.

Nesta postagem, abordaremos as transformações que mudaram a maneira como nos relacionamos com o mundo e até hoje fazem com que tenhamos acesso à tecnologias essenciais para a vida

O início de tudo

A partir da revolução industrial que teve início na segunda metade do século XVIII, as sociedades europeias passaram por um processo de modernização e de descobertas tecnológicas significativas, sobretudo na indústria. Isso tudo graças à avanços no entendimento da natureza, como a utilização de combustíveis fósseis no desenvolvimento de máquinas usadas na indústria e também no transporte a partir do trem a vapor, que utilizava carvão mineral, usado até hoje.

Figura 1: Locomotiva de cremalheira de Blenkinsop Salamanca, empregada na Middleton Railway, 1812, autor desconhecido, originalmente publicado em The Mechanic’s Magazine, 1829.
Fonte: https://courses.lumenlearning.com/suny-hccc-worldhistory2/chapter/the-first-locomotives/

Salamanca foi a primeira locomotiva a vapor de sucesso comercial, construída em 1812.

Contudo, desde àquele período já havia a percepção de que os novos avanços da indústria poderiam causar problemas ambientais, dado que cidades como Manchester, na Inglaterra, eram extremamente poluídas e a fumaça do carvão, esgoto sem tratamento e rios contaminados já causavam doenças, como descrito por Engels em seu livro A situação da classe trabalhadora na Inglaterra. Contudo, após séculos de problemas ambientais e sanitários, é somente no século XX que começam a surgir movimentos que defendem a questão ambiental como um problema de política pública global, ocasionados por diversos fatores como as emissões de gases do efeito estufa, dióxido de carbono (CO₂) e óxidos de enxofre (SO₂ e SO₃), por exemplo. 

A partir desses movimentos, começaram-se as discussões mais aprofundadas sobre a necessidade de novas fontes de energia, ao menos menos poluentes, e que pudessem ser tão eficientes quanto. Como possibilidade, surgiram as chamadas fontes renováveis, que se regeneram naturalmente e são consideradas inesgotáveis em escala humana, como a energia eólica, hídrica e solar (é importante dizer que as energias renováveis são muito antigas, mas seu uso moderno, ligado a tecnologia e à busca por sustentabilidade, é recente). Cada uma delas tem seus pontos positivos e negativos, mas se destacam por serem menos nocivas, em geral, ao meio ambiente.

Figura 2: Fontes de energia renováveis e não renováveis
fonte: https://www.todamateria.com.br/fontes-de-energia/

Da energia do Sol ao uso da eletricidade: a energia solar fotovoltaica

Como uma das possibilidades, destaca-se a energia solar fotovoltaica, que converte energia solar em energia elétrica, tanto em indústrias como em residências. Além disso, o uso da energia solar já pode ser usado direto na movimentação de veículos, porém de forma limitada até o presente momento.

Figura 3: Usina fotovoltaica da Universidade de São Paulo (USP), Campos Capital
Fonte: https://sga.usp.br/fotovoltaicas/

Para entender esse processo é preciso saber que a energia solar é uma forma de produção de energia que usa radiação solar para produzir eletricidade. É hora de entender como se dá o processo de conversão de energia solar em energia elétrica, sobretudo nas residências. O processo de transformação da energia solar em elétrica inicia-se nos painéis solares que são comumente instalados nos telhados. Esses painéis são uma tecnologia fundamental para que o processo de conversão de energia ocorra, pois são construídos com células feitas de materiais semicondutores, sendo o silício o mais comum. Quando a luz solar, composta por pacotes de energia, conhecido como fótons, atinge a superfície dessas células ocorre o processo de transferência de energia para os elétrons presente no material condutor. Essa absorção é fundamental, pois acontecerá uma excitação dos elétrons liberando-os de seus átomos. Assim, se a movimentação dos elétrons for orientada e canalizada dentro da célula irá gerar corrente elétrica, que, neste primeiro momento, é sempre de natureza contínua (CC).
A figura abaixo representa de forma simplificada como funciona essa etapa:

Figura 4 : Conversão de energia solar em energia elétrica
Fonte: https://infinitysun.com.br/processo-geracao-energia-eletrica/

Analisando a imagem é possível perceber que o processo de conversão é um pouco mais complexo, pois conforme informado a corrente elétrica gerada pelo processo de conversão de energia está em corrente contínua, mas a corrente elétrica disponível nas residências é de corrente alternada (CA). Dessa forma, existe um inversor solar que tem como função transformar a corrente contínua em corrente alternada. Uma vez convertida e sincronizada, essa energia pode ser utilizada para alimentar toda rede elétrica de uma residência. Além disso, se os painéis solares estiverem produzindo mais energia do que está sendo consumido em um determinado momento, por exemplo, ao meio-dia, quando a incidência solar é máxima, essa energia excedente é injetada diretamente na rede pública da concessionária. Essa injeção funciona como um crédito futuro que em épocas como inverno, em que a incidência solar é menor, o consumidor consiga utilizar essa energia, garantindo que o aproveitamento da energia solar seja totalmente eficiente.

Da energia dos fios ao banho quente

Se no primeiro caso vimos como a luz do sol pode ser transformada em energia elétrica, agora partimos dessa mesma energia para outra etapa da cadeia de transformações: o uso dessa energia elétrica para gerar calor. Assim, percorremos o processo de transformação da energia e seu uso. 

Na década de 1930, um engenheiro brasileiro foi responsável por uma grande criação: o chuveiro elétrico (você pode conferir um pouco mais sobre isso no episódio sobre na Rádio USP aqui). Pois é, diferente dos modelos comuns em outros países, aqui a água não chega aquecida pelas tubulações, na verdade ela é aquecida no próprio chuveiro, no momento em que passa por ele. E como o nome já sugere, essa transformação ocorre graças à energia elétrica.

Figura 5: Francisco Canhos, brasileiro que criou o chuveiro elétrico e o primeiro modelo
fonte: https://g1.globo.com/sp/bauru-marilia/noticia/2025/07/01/chuveiro-eletrico-foi-inventado-por-brasileiro-nos-anos-1930-para-cuidar-de-pai-doente-saiba-como-o-aparelho-funciona.ghtml

Mas você já parou para pensar em como isso funciona? Como, dentro de um aparelho conectado ao encanamento e à fiação, água e eletricidade interagem para proporcionar milhões de banhos todos os dias? Para explicar esse fenômeno, vamos começar entendendo um componente essencial: a resistência.
Se você já usou ou conhece alguém que usa chuveiro elétrico, provavelmente já viu a situação em que a água para de sair quente mesmo com a energia ligada. A explicação comum é: “a resistência queimou”. Mas o que é essa resistência e qual é o papel dela no aquecimento da água?
Existem diferentes modelos de resistência no mercado, mais caros ou mais baratos dependendo do chuveiro, mas a base é sempre a mesma: um fio metálico enrolado, geralmente feito de uma liga especial chamada nicromo (mistura de níquel e cromo). Embora seja metal, esse material não é um bom condutor, ele foi escolhido justamente porque oferece bastante resistência à passagem da corrente elétrica.

Figura 6 : Resistência elétrica de chuveiro
Fonte: https://www.eletrodomesticos.blog.br/como-funciona-o-chuveiro-eletrico

Agora imagine a eletricidade como vários participantes de uma corrida tentando chegar ao final do percurso. Em materiais muito condutores, como o cobre usado nos fios elétricos, a pista é lisa e fácil. Já no material da resistência, a pista é cheia de obstáculos. Os “corredores”, os elétrons, acabam tropeçando, batendo uns nos outros e perdendo energia no caminho. Como estamos falando de partículas carregadas, cada colisão libera energia na forma de calor, que aquece o que estiver próximo (no caso, a água que passa pelo chuveiro). Essa dificuldade na passagem dos elétrons varia de material para material e é chamada de resistividade elétrica, que mede justamente a sua oposição ao fluxo de corrente elétrica,

Figura 7: Funcionamento da resistência
Fonte: https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-resistencia-eletrica/

Mas como conseguimos regular o quão quente essa água vai ficar?
Dentro do chuveiro, quando giramos o botão para ajustar a temperatura, o que realmente acontece é que o aparelho faz a corrente elétrica percorrer um trecho maior ou menor do fio da resistência.
Trecho maior: mais obstáculos → mais colisões → mais calor → água mais quente.
Trecho menor: menos obstáculos → menos colisões → menos calor → água morna.
Esse processo que transforma energia elétrica em calor se chama Efeito Joule. Ele está presente no chuveiro e em vários eletrodomésticos do nosso dia a dia: ferros de passar roupa, sanduicheiras, secadores de cabelo e até lâmpadas incandescentes funcionam com base nesse mesmo princípio.

Figura 8: esquema interna de um chuveiro elétrico
Fonte: https://www.masterhousesolucoes.com.br/voce-sabe-o-que-e-a-resistencia-de-um-chuveiro/

As leis ponderais e a construção da Química moderna: como a ciência se transforma (e por que isso importa)

Nos dois casos acima conseguimos entender a transformação da energia e seu uso, como exemplos das transformações que ocorrem tanto na natureza quanto nos equipamentos desenvolvidos a partir da ciência e da tecnologia. Agora, é hora de dar atenção para uma transformação de um tipo diferente: a transformação da ciência através da história, com um caso da química.
Quando você aprende Química, muita coisa parece já vir “pronta”, fechada e até mesmo linearmente construída: fórmulas, leis, conceitos, definições. Mas a realidade é bem diferente. O conhecimento da natureza que temos e o que estudamos levou séculos para adquirir a forma atual, e usaremos o caso das as chamadas leis ponderais para entender essas transformações, pois elas foram essenciais para o desenvolvimento da ciência.
Para entender por que elas são tão importantes, vamos primeiro conhecer o que essas leis dizem, com exemplos simples. Depois, voltaremos no tempo para descobrir como elas surgiram e como cientistas como Lavoisier ajudaram a construir a Química como conhecemos hoje.

As três leis ponderais: o alicerce da Química moderna

Essas leis recebem esse nome porque tratam de massas (do latim pondus, “peso”), embora à época de sua elaboração quase não havia distinção formal entre massa e peso. São princípios que descrevem como a matéria se combina e se transforma.
Vamos a elas, com calma e com exemplos.

1. Princípio da Conservação da Massa (comumente chamada de lei de Lavoisier)
   O que o princípio diz:
   “Em uma reação química realizada num sistema fechado, a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos”.
   Em outras palavras:
   Nada some. Nada aparece do nada. Tudo se transforma.
   Considerando uma reação química é um que processo onde substâncias (reagentes) se transformam em novas substâncias (produtos) por meio da reorganização dos átomos e do rompimento e formação de ligações químicas, temos o seguinte exemplo abaixo:
   Imagine que você colocou 10 g de palha de aço dentro de um pote fechado, junto com um pouco de ar. Depois de alguns dias, ela enferruja. Se você abrir o pote, a palha de aço estará maior (porque reagiu com o oxigênio). Mas se você pesar o pote inteiro, a massa total será a mesma de antes. A ferrugem só “aumenta” porque parte do ar se juntou ao metal.
   Por que isso foi revolucionário, segundo constam tradicionalmente nos livros didáticos?
   Porque, antes dessa ideia, muitos achavam que matérias “perdiam” ou “ganhavam” substâncias invisíveis (como o flogisto). Lavoisier mostrou que, se nada consegue entrar ou sair, a massa não muda, só se redistribui.

2. Princípio das Proporções Constantes (comumente chamada de lei de Proust)
O que o princípio diz:
Um composto puro sempre apresenta a mesma proporção em massa entre os elementos que o compõem.
Exemplificando: Água é sempre água, não importa se veio de um rio, de um laboratório ou da chuva.
Se você pegar 18 g de água pura, terá:

• 2 g de hidrogênio
• 16 g de oxigênio
  Ou seja: sempre 1 parte de hidrogênio para 8 partes de oxigênio em massa.
  Se a proporção mudar, não é água, é outra substância.

Figura 9: proporção entre a massa de hidrogênio e oxigênio na água
Fonte:https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-proust-ou-lei-das-proporcoes-constantes.htm

Por que isso importa?
Porque Proust mostrou que os compostos têm “receitas” fixas. Essa ideia ajudou a estabelecer que substâncias químicas são entidades definidas, e não misturas confusas.

3. Princípio das Proporções Múltiplas (comumente conhecida como lei de Dalton)
   O que o princípio diz:
   Quando dois elementos formam mais de um composto entre si, as massas de um que se combinam com uma quantidade fixa do outro estão entre si em razões simples.
   Exemplificando: Carbono e oxigênio podem formar dois compostos conhecidos:

• CO (monóxido de carbono)
• CO₂ (dióxido de carbono)
  Em CO, 12 g de carbono se combinam com 16 g de oxigênio.
  Em CO₂, 12 g de carbono se combinam com 32 g de oxigênio.
  A razão entre as massas de oxigênio é:
  16 : 32
  que simplifica para 1 : 2.
  Ou seja: o oxigênio entra na reação em proporções múltiplas e inteiras, como se fossem “porções”.
  Por que isso impressionou os cientistas?
  Porque essas razões simples faziam sentido se a matéria fosse formada de pequenas unidades indivisíveis, os átomos. Esse princípio foi usado por Dalton como um dos motivos para defender seu modelo atômico (popularmente conhecido como modelo da bolha de bilhar)
  Até aqui, parece tudo muito organizado, aparentemente… mas a história real foi bem mais turbulenta.

Antes das leis: quando explicar a natureza era quase um quebra-cabeça

No século XVIII, a Química ainda estava encontrando seu caminho. Os cientistas:

• não usavam uma linguagem padronizada;
• tinham pouca precisão em seus instrumentos;
• trabalhavam mais com interpretações qualitativas do que quantitativas;
• não concordavam entre si sobre o que, afinal, era uma substância
  E havia a famosa teoria do flogisto, que afirmava que os materiais queimavam porque liberavam uma substância chamada “flogisto”. O problema? Em muitas reações, como a oxidação de metais, a massa aumentava, o que era difícil de conciliar com a ideia de “perda” de algo.
  A ciência estava cheia de perguntas e poucas respostas. Foi justamente nesse cenário que as leis ponderais surgiram.

Lavoisier: mais do que um “pai da Química”, um reformulador de ideias

Antoine Lavoisier (1743-1794) costuma aparecer nos livros como aquele que provou o princípio da conservação da massa. Mas não foi bem assim que aconteceu, segundo o artigo Aspectos apriorísticos da ciência: Lavoisier e a lei da conservação da massa em reações químicas, escrito pelo professor e pesquisador da história das ciências Roberto de Andrade Martins, que mostra uma história é um pouco mais complexa, e muito mais interessante.
O que essa análise histórica revela?

1. Lavoisier não “descobriu” a lei simplesmente medindo coisas
   Primeiro que Lavoisier nunca tentou efetivamente provar o princípio da conservação das massas, e seus experimentos não eram suficientes para prová-la em todos os casos. Principalmente nas reações com gases, havia muita incerteza.
2. Ele já acreditava na conservação da massa antes dos experimentos
   Sua visão de natureza, ordenada, racional, sem perdas “misteriosas”, o levou a pressupor que a massa deveria se conservar. Logo, utilizou-a como um princípio a priori (não se assuste com o termo, significa que Lavoisier usava a conservação da massa como pressuposto, algo dado). Ou seja: primeiro veio a ideia, depois os experimentos que ajudaram a apoiá-la. E na verdade outros autores antes mesmo de Lavoisier se baseavam na mesma ideia.
3. O maior legado dele foi reorganizar a Química.
   Lavoisier ajudou a:

• padronizar uma linguagem científica;
• definir o que era elemento e o que era composto;
• introduzir balanças de precisão e medições cuidadosas;
• derrubar a teoria do flogisto;
• construir uma nova forma de interpretar reações.
  A lei da conservação da massa se tornou importante não porque foi “provada”, mas porque se tornou um pilar para reorganizar todo o pensamento químico, a partir de Lavoisier e seus pares, que foram tão importantes para o desenvolvimento dessa ciência quanto ele.

Figura 10: Retrato de Lavoisier
Fonte: https://www.bbc.com/portuguese/geral-50861019

• Como as outras leis entraram na história
  Depois de Lavoisier, vem Proust. Muitos de seus colegas não aceitavam a ideia de proporções fixas, parecia rígido demais. Mas suas medições insistiam em mostrar padrões.
  Dalton, por sua vez, juntou tudo isso e concluiu: se as leis seguem proporções fixas e simples, a matéria deve ser feita de unidades discretas, os átomos
  Aí está a grande virada: as leis ponderais ajudaram a transformar a Química de uma ciência descritiva em uma ciência quantitativa, organizada por modelos teóricos.

O que tudo isso nos ensina?

A história das leis ponderais mostra que:

• a ciência não nasce pronta;
• ideias teóricas orientam experimentos;
• experimentos reforçam (ou derrubam) modelos;
• debates fazem parte da construção do conhecimento;
• a Química moderna é resultado de séculos de tentativas, erros e reorganizações;
  Quando você estuda conservação da massa, proporções constantes ou proporções múltiplas, não está apenas vendo “fórmulas para decorar”. Está entrando em contato com o momento em que a Química finalmente encontrou um modo consistente de entender como a matéria se transforma. A ciência é como a própria matéria: está sempre se reorganizando para criar algo novo.
  E é justamente isso que a torna tão incrível.

Por fim

Ao longo deste percurso, vimos que tanto a natureza quanto a própria ciência passam por constantes transformações, que podem beneficiar a humanidade e prejudicar a natureza, ou serem mais ambientalmente sustentáveis. Dos motores a vapor que impulsionaram a Revolução Industrial às tecnologias solares e elétricas que movem nosso cotidiano; das mudanças visíveis, como a luz do sol convertida em eletricidade e a água aquecida pelo efeito Joule, até as mudanças invisíveis, como as ideias que moldaram a Química moderna, tudo faz parte de uma mesma história: a busca humana por compreender e usar os fenômenos naturais de maneira cada vez mais eficiente e consciente.
Também percebemos que cada avanço tecnológico nasce de uma combinação de observação, experimentação e reformulação de conceitos, muitas vezes não linear e simples. A Revolução Industrial mostrou o poder das transformações energéticas, mas também expôs seus impactos ambientais. Séculos depois, a busca por fontes mais limpas nos levou às energias renováveis e a novas formas de produzir e utilizar eletricidade. Da mesma forma, as leis ponderais revelaram que o conhecimento científico não surge em linha reta, mas é construído a partir de debates, revisões e descobertas que reorganizam nossa visão de mundo.
Em síntese, as transformações de energia no cotidiano e as transformações de ideias na ciência contam uma mesma história: a de uma humanidade que aprende, erra, corrige e avança, não necessariamente nessa ordem, não necessariamente em linha reta. E compreender esse processo, das máquinas a vapor às células fotovoltaicas, dos chuveiros elétricos às teorias químicas, nos ajuda a enxergar a tecnologia não como algo distante, mas como resultado vivo da nossa relação com a natureza. Uma relação que continua evoluindo, e da qual todos fazemos parte.

PARA SABER MAIS:

ARAÚJO, Felipe Silva de; SILVA, Magda dos Santos; ANDRADE, José Antônio Bento de. CHUVEIRO ELÉTRICO: HISTÓRIA, FUNCIONAMENTO, INTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DO EQUIPAMENTO. Revista Ibero-Americana de Humanidades, Ciências e Educação, v. 9, n. 8, p. 2470–2483, 2023.

ARGENTA, Marco André. Introdução à resistência dos materiais. In: ARGENTA, Marco André (org.). Resistência dos Materiais I. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Departamento de Construção Civil, 2012. P. 1-1–1-18.

ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006

LIMA, A. A. Uma revisão dos princípios da conversão fotovoltaica de energia. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 42,, 2020. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbef/a/zmFYrhnnhLQ8dMHk7CDmSfs/?format=pdf&lang=pt

MARTINS, R. A. Aspectos apriorísticos da ciência: Lavoisier e a lei da conservação da massa em reações químicas. In: BISPO, A. P.; MOURA, B. A. M. (Org.). Objetivos humanísticos, conteúdos científicos: contribuições da história e da filosofia da Ciência para o ensino de Ciências. 1. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2021. p. 13-52. Disponível em:
https://books.scielo.org/id/5dczv/pdf/silva-9786586221664-02.pdf.

OLIVEIRA, Angélica Lima da Silva. Conversão de energia solar em energia elétrica: uma revisão sistemática sobre a avaliação do ciclo de vida e estudo de viabilidade econômica. Maringá: Universidade Estadual de Maringá, 2023. Disponível em:
https://ppb.uem.br/repositorio-documentos academicos/2023_angelica-lima-da-silva-oliveira.pdf INFINITYSUN.

Processo de geração de energia elétrica. InfinitySun. Disponível em: https://infinitysun.com.br/processo-geracao-energia-eletrica/