INSTABILIDADE QUÂNTICA GRACELI NO SDCTIE GRACELI.

CONFORME A INTENSIDADE DE ENERGIA E ESTADOS QUÂNTICOS DIVIDIDO PELO DIÂMETRO E MASSA [ESTRUTURA DA PARTÍCULAS , E EM REAÇÃO AO SDCTIE GRACELI SE TEM INTENSIDADE E VARIAÇÕES DE FLUXOS EM INSTABILIDADES QUÂNTICAS, EM TODOS OS FENÔMENOS, ENERGIAS, ESTADOS, PRINCÍPIOS, EXCLUSÕES DE PAULI, INCERTEZAS [COMO DE  Heisenberg ], GATO Schrödinger , FUNÇÃO DE ONDAS, EQUAÇÕES DE DIRAC , equação de Schrödinger , CONSTANTE DE PLANCK, E OUTROS, COMO EFEITOS FOTOELÉTRICO, TUNELAMENTOS EMARANHAMENTOS, INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES, FÓTONS, ESPECTROSCOPIA, E OUTROS, OU SEJA, TEM TODA MECÂNICA QUÂNTICA E TEORIA, RELATIVIDADE, CORDAS, E CONFORME O SDCITE GRACELI.


A MESMA INSTABILIDADE ACONTECE NA ENTROPIA, ENTALPIA, GASES, PRESSÕES, FLUIDOS, ASTRONOMIA [INCLINAÇÕES, EXCENTRICIDADES, ROTAÇÕES, FORMAÇÕES DE ESFERICIDADE DE ASTROS E BURACOS NEGRO, E OUTROS. E COSMOLOGIA, GEOFÍSICA, ASTROFÍSICA E GEOQUÍMICA E ASTROQUÍMICA.




NO SDCITE GRACELI SE TEM:


ENERGIA DIFERENTE DE MASSA,

POIS, ENERGIA É IGUAL AO SDCTIE GRACELI.


MASSA É DIFERENTE DE ESTRUTURA, POIS,

ESTRUTURA = AO SDCITE GRACELI.

POIS, MASSA É UM CONCEITO RELACIONADO COM PESO E FORÇAS, JÁ NESTE SISTEMA [SDCTIE GRACELI] SE USA ESTRUTURA ONDE SE TEM AS DEZ OU MAIS DIMENSÕES DE GRACELI, AS CATEGORIAS, O SISTEMA DE ESTADOS TRANSICIONAIS DE GRACELI, INTERAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES [SDCTIE GRACELI].

domingo, 14 de junho de 2020

AS ESTRUTURAS E ENERGIAS SÓ MOVEM [MOMENTUM] [FORA DE QUALQUER SISTEMA DE FORÇAS E GEOMETRIAS] CONFORME O SDCITE GRACELI, OU SEJA, NÃO DEPENDE DE FORÇAS, MASSAS, OU MESMO DE ESPAÇO-TEMPO CURVO.

OU SEJA, PARTÍCULAS DENTRO DE PARTÍCULAS, ÍONS, CARGAS, ENERGIAS, VARIAÇÕES DE ENERGIAS NÃO SE MOVEM POR FORÇAS MAS CONFORME SE ENCONTRA NELAS O SDCTIE GRACELI.

CONFORME O  EXPOSTO ABAIXO.


OU MESMO, O TEMPO NÃO EXISTE COMO EM-SI, E O ESPAÇO TAMBÉM VARIA CONFORME O SDCTIE GRACELI.


COMO TAMBÉM ESTRUTURAS [MASSAS E SUBSTÂNCIAS] ESTÃO RELACIONADAS COM O SDCTIE GRACELI.


O MESMO PARA O ESPAÇO, OU SEJA, O ESPAÇO MÍNIMO ENTRE DOIS PONTOS NÃO UMA RETA OU UMA CURVA, MAS SIM, UM SISTEMA DE ENERGIAS, DIMENSÕES E POSICIONAMENTOS, [CONFORME O SDCTIE GRACELI].


POIS, DUAS PARTÍCULAS EMARANHADAS NÃO DEPENDEM DE ESPAÇOS FÍSICOS, MAS DE ESPAÇOS QUÂNTICO, ESTADO QUÂNTICO, E ENTRELAÇAMENTO QUÂNTICO DIMENSIONAL DE GRACELI.


E ESPAÇO QUÂNTICO, ESTADO QUÂNTICO, E ENTRELAÇAMENTO QUÂNTICO ESTÃO RELACIONADOS COM O SDCITE GRACELI.






RELATIVISMO QUÂNTICO DIMENSIONAL GRACELI.


O POSICIONAMENTO E DISTANCIAMENTO ENTRE PARTÍCULAS, ENERGIAS, E FENÔMENOS ALTERAM TODO SISTEMA FÍSICO DENTRO DAS PARTÍCULAS,, 


E QUE TEM AÇÃO DIRETA SOBRE NÚMERO QUÂNTICO, ESTADO QUÂNTICO, ESTRUTURA ELETRÔNICA, NÍVEIS DE ENERGIAS, E ONDAS ESTACIONÁRIAS NAS PARTÍCULAS DENTRO DOS ÁTOMOS,

COM ISTO SE TEM MAIS UM TIPO DE NÚMERO QUÂNTICO, QUE É O NÚMERO QU^NTICO DECA OU MAIS DIMENSÕES DE GRACELI.



SENDO QUE VARIA CONFORME O SDCTIE GRACELI. 


COMO TAMBÉM O TEMPO DE FLUXOS, E SPINS, MOMENTUM DOS FENÔMENOS E ENERGIAS,

OU SEJA SENDO VARIÁVEIS CONFORME O SDCTIE GRACELI E FORMANDO O UNIVERSO DIMENSIONAL QUÂNTICO DE GRACELI.

OU SEJA, SE INCLUI NO SISTEMA DE DEZ OU MAIS DIMENSÕES DE GRACELI.

OU SEJA, DIMENSÕES  DE ESTADOS QUÂNTICOS DE GRACELI.


E CONFORME O SDCTIE GRACELI.




O SDCTIE GRACELI É ATEMPORAL, OU SEJA PODE SE ENCAIXAR EM QUALQUER PARTE DA FÍSICA, QUÍMICA E OUTROS, E INCLUSIVE ALGUNS ALGUMAS TEORIAS E FUNÇÕES QUE AINDA NÃO FORAM FORMULADAS.


QUANDO SE ADICIONA ALGUM TIPO DE ENERGIA EM UM SISTEMA SE MODIFICA TODO SISTEMA DE TRANSFORMAÇÕES, INTERAÇÕES, DINÂMICAS, POTENCIAIS, ESTADOS QUÂNTICOS, ESTADOS DIMENSIONAIS E FENOMÊNICOS TRANSICIONAIS DE GRACELI, E OUTROS, E CONFORME O SDCTIE  GRACELI..

O ESTADO QUÂNTICO DE GRACELI  É RELATIVO POR SER VARIÁVEL AO SISTEMA SDCTIE GRACELI, E É INDETERMINADO PORQUE EM CADA ESTRUTURA, ENERGIA, DIMENSÃO DE GRACELI, CATEGORIA GRACELI SE TEM INTENSIDADES E VARIAÇÕES ESPECÍFICAS, MESMO ESTANDO TODO DENTRO DE UM SISTEMA SÓ, CORPO, OU PARTÍCULA. 


X

⇔  A FÍSICA DIMENSIONAL GRACELI PODE SER UM BRAÇO DA QUÂNTICA, OU MESMO SER UMA RELATIVIDADE FUNDAMENTADA NUMA TERCEIRA QUANTIZAÇÃO DO SDCTIE GRACELI.

ONDE SE VÊ O MUNDO FÍSICO NÃO APENAS POR QUANTUNS DE MATÉRIA, OU RELAÇÕES DE ONDAS E PARTÍCULAS, MAS NUM MUNDO TRANSCENDENTE E DE INTERAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES CONFORME O SDCTIE GRACELI.

OU SEJA, O UNIVERSO DECADIMENSIONAL TRANSCENDENTE DE GRACELI, E NÃO APENAS DE QUANTUNS DE ENERGIAS, OU MESMO DE RELAÇÕES DE ONDAS PARTÍCULAS, OU DE INCERTEZAS.


EM QUE SE FUNDAMENTA EM :




TERCEIRA QUANTIZAÇÃO PELO SDCTIE GRACELI

TRANS-QUÂNTICA SDCTIE GRACELI, TRANSCENDENTE, RELATIVISTA SDCTIE GRACELI, E TRANS-INDETERMINADA.

FUNDAMENTA-SE EM QUE TODA FORMA DE REALIDADE SE ENCONTRA EM TRANSFORMAÇÕES, INTERAÇÕES, TRANSIÇÕES DE ESTADOS [ESTADOS DE GRACELI], ENERGIAS E FENÔMENOS DENTRO DE UM SISTEMA DE DEZ OU MAIS DIMENSÕES DE GRACELI, E CATEGORIAS DE GRACELI.

FUNÇÃO GERAL GRACELI DA TRANS- INDETERMINALIDADE PELO SDCTIE GRACELI

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS =

TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES  ⇔  TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE  ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔  Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS,  ⇔   Δ MASSA ,   ⇔ Δ  CAMADAS ORBITAIS ,  ⇔  Δ FENÔMENOS  ,  ⇔  Δ  DINÂMICAS,   ⇔  Δ  VALÊNCIAS,   ⇔  Δ BANDAS,  Δ  entropia e de entalpia,  E OUTROS.  

x

 [EQUAÇÃO DE DIRAC].

 + FUNÇÃO TÉRMICA.

   +    FUNÇÃO DE RADIOATIVIDADE

  ,      +   FUNÇÃO DE TUNELAMENTO QUÂNTICO.

  + ENTROPIA REVERSÍVEL 

+      FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

 ENERGIA DE PLANCK

X

• 
  V [R] [MA] =  Δe,M, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......

  ΤDCG

  X

  Δe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM......  =
  x
  

  sistema de dez dimensões de Graceli + 

  DIMENSÕES EXTRAS DO SISTEMA DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.[como, spins, posicionamento, afastamento, ESTRUTURA ELETRÔNICA, e outras já relacionadas]..
• 
  
• DIMENSÕES DE FASES DE ESTADOS DE TRANSIÇÕES DE GRACELI.
  

  x

  sistema de transições de estados, e estados  de Graceli, fluxos aleatórios quântico, potencial entrópico e de entalpia. [estados de transições de fases de estados de estruturas, quântico, fenomênico, de energias, e dimensional [sistema de estados de Graceli].

  x

número atômico, estrutura eletrônica, níveis de energia 

[comprimento de onda (λ).

onde c, velocidade da luz, é igual a .]

X

• TEMPO ESPECÍFICO E FENOMÊNICO DE GRACELI.
• X
• CATEGORIAS DE GRACELI
• T l    T l     E l       Fl         dfG l   

  N l    El                 tf l

  P l    Ml                 tfefel 

  Ta l   Rl

           Ll
           D

A Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da Eletricidade.^[1]

Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes (q₁ e q₂) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre eles. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.^[2][3]

Diagrama que descreve o mecanismo básico da lei de Coulomb. As cargas iguais se repelem e as cargas opostas se atraem

Após detalhadas medidas, utilizando uma balança de torção, Coulomb concluiu que esta força é completamente descrita pela seguinte equação:^[1]

${\displaystyle {\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}}}$,

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

em que:
${\displaystyle {\vec {F}}}$ é a força, em Newtons (N);
${\displaystyle \varepsilon _{0}\approx 8.854\times 10^{-12}}$ C² N⁻¹ m⁻² (ou F m⁻¹) é a constante elétrica,
r é a distância entre as duas cargas pontuais, em metros (m) e
q₁ e q₂, os respectivos valores das cargas, em Coulombs (C).
${\displaystyle {\hat {r}}}$ é o versor que indica a direção em que aponta a força eléctrica.^[1]

Por vezes substitui-se o fator ${\displaystyle 1/(4\pi \varepsilon _{0})}$ por
k, a constante de Coulomb, com k ${\textstyle \approx 8.98\times 10^{9}}$ N·m²/C².

Assim, a força elétrica, fica expressa na forma:

${\displaystyle {\vec {F}}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}}}$,

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

A notação anterior é uma notação vectorial compacta, onde não é especificado qualquer sistema de coordenadas.

Se a carga 1 estiver na origem e a carga 2 no ponto com coordenadas cartesianas (x,y,z) a força de Coulomb toma a forma:

${\displaystyle {\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}}{(x^{2}+y^{2}+z^{2})^{3/2}}}(x{\hat {\imath }}+y{\hat {\jmath }}+z{\hat {k}})}$,

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

Como a carga de um Coulomb (1 C) é muito grande, costuma-se usar submúltiplos dessa unidade. Assim, temos:

1 milicoulomb = ${\displaystyle 10^{-3}C}$

1 microcoulomb = ${\displaystyle 10^{-6}C}$

1 nanocoulomb = ${\displaystyle 10^{-9}C}$

1 picocoulomb = ${\displaystyle 10^{-12}C}$

Carga elétrica (AO 1945: carga eléctrica) é uma propriedade física fundamental que determina as interações eletromagnéticas. Esta carga está armazenada em grande quantidade nos corpos ao nosso redor, mas a percepção dela não ocorre facilmente. Convenciona-se a existência de dois tipos de carga, a positiva e a negativa, que, em equilíbrio, são imperceptíveis. Quando há tal igualdade ou equilíbrio de cargas num corpo, diz-se que está eletricamente neutro, ou seja, está sem nenhuma carga líquida para interagir com outros corpos. Um corpo está carregado eletricamente quando possui uma pequena quantidade de carga desequilibrada ou carga líquida. Objetos carregados eletricamente interagem exercendo forças, de atração ou repulsão, uns sobre os outros. A unidade de medida da grandeza carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o coulomb, representado por C, que recebeu este nome em homenagem ao físico francês Charles Augustin de Coulomb.^[1]

Entre partículas elétricas existem forças gravitacionais de atração devido às suas massas e forças elétricas devidas às suas cargas elétricas. Nesse caso, as forças gravitacionais podem ser desprezadas, visto que a massa de uma partícula é ínfima. A força gravitacional só é perceptível quando há a interação entre corpo de massas de grandes proporções, como a Terra e a Lua, por exemplo.

Os átomos são constituídos por prótons, elétrons e nêutrons. Os prótons e os elétrons possuem cargas elétricas iguais em módulo, enquanto que os nêutrons e os fótons são eletricamente neutros. Por mera convenção define-se que os prótons possuem uma carga elétrica elementar de uma unidade positiva, representada por +e, e também que os elétrons têm uma carga elétrica negativa, expressa por -e.

Propriedades[editar | editar código-fonte]

Quantização da carga[editar | editar código-fonte]

A carga elétrica do corpo (Q) é igual ao produto da carga elementar (e) pelo número de elétrons em falta ou excesso (n):

${\displaystyle Q=n.e}$

x

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Nas colisões entre partículas a altas energias são produzidas muitas outras novas partículas, diferentes dos elétrons, prótons e nêutrons. Todas as partículas observadas têm sempre uma carga que é um múltiplo inteiro da carga elementar ${\displaystyle e=1.602\times 10^{-19}C}$. Assim, a carga de qualquer objeto é sempre um múltiplo inteiro da carga elementar.

Nas experiências de eletrostática, as cargas produzidas são normalmente equivalentes a um número muito elevado de cargas elementares. Por tanto, nesse caso é uma boa aproximação admitir que a carga varia continuamente e não de forma discreta.

Conservação de carga[editar | editar código-fonte]

Em qualquer processo, a carga total inicial é igual à carga total final. Nos casos dos fenômenos em que existe transferência de elétrons entre os átomos, a conservação de carga é evidente. Mas nos casos de criação de novas partículas não teria que ser assim, de facto em todos os processos observados nos raios cósmicos, e nos aceleradores de partículas, existe sempre conservação da carga, ou seja, sempre que uma nova partícula é criada, é também criada uma outra partícula com carga simétrica.

Processos de eletrização[editar | editar código-fonte]

Existem três processos para a eletrização de um corpo:

• atrito;
• indução;
• contato.

Lei de Coulomb[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Lei de Coulomb

Essa lei estabelece que "a força de atração ou repulsão entre dois corpos carregados é diretamente proporcional ao produto de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância".^[2] Pela lei de Coulomb, duas cargas elétricas pontuais de 1 coulomb separadas de um metro exercem uma sobre a outra uma força de 9 × 10⁹ N, isto é, aproximadamente o peso de 900 000 toneladas. O coulomb é, portanto, uma unidade de ordem de grandeza elevada para exprimir quantidades de cargas estáticas e utilizam-se geralmente seus sub-múltiplos microcoulomb (μC) ou nanocoulomb (nC).

Outras unidades de medida de carga elétrica, usadas em situações especiais, são:

• Carga elementar (e);
• Ampère-hora (Ah);
• Abcoulomb (AbC);
• Statcoulomb (StC).

Força entre cargas[editar | editar código-fonte]

No século XVIII Benjamin Franklin descobriu que as cargas elétricas colocadas na superfície de um objeto metálico podem produzir forças elétricas elevadas nos corpos no exterior do objeto, mas não produzem nenhuma força nos corpos colocados no interior.

Tipo de interação (atrativa ou repulsiva) entre cargas de igual e distinta natureza.

No século anterior Isaac Newton já tinha demonstrado de forma analítica que a força gravítica produzida por uma casca oca é nula no seu interior. Esse resultado é consequência da forma como a força gravítica entre partículas diminui em função do

quadrado da distância.^[3]

Concluiu então Franklin que a força elétrica entre partículas com carga deveria ser também proporcional ao inverso do quadrado da distância entre as partículas. No entanto, uma diferença importante entre as forças elétrica e gravítica é que a força gravítica é sempre atrativa, enquanto que a força elétrica pode ser atrativa ou repulsiva:

• A força elétrica entre duas cargas com o mesmo sinal é repulsiva.
• A força elétrica entre duas cargas com sinais opostos é atrativa.

Está capacidade atrativa ou repulsiva foi descoberta pelo físico Charles Du Fay e nomeada Lei Qualitativa que Rege as Ações Elétricas.^[4][5]

Vários anos após o trabalho de Franklin, Charles de Coulomb fez experiências para estudar com precisão o módulo da força eletrostática entre duas cargas pontuais.

Uma carga pontual é uma distribuição de cargas numa pequena região do espaço.

Duas cargas pontuais, separadas por uma distância r.

A lei de Coulomb estabelece que o módulo da força elétrica entre duas cargas pontuais

é diretamente proporcional ao valor absoluto de cada uma das cargas, e inversamente proporcional à distância ao quadrado

${\displaystyle F={\frac {k|q_{1}||q_{2}|}{K\;r^{2}}}}$

x

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onde ${\displaystyle r}$ é a distância entre as cargas, ${\displaystyle q_{1}}$ e ${\displaystyle q_{2}}$ são as cargas das duas partículas, ${\displaystyle k}$ é uma constante de proporcionalidade designada de constante de Coulomb, e ${\displaystyle K}$ é a constante dielétrica do meio que existir entre as duas cargas. A constante dielétrica do vácuo é exatamente igual a 1, e a constante do ar é muito próxima desse valor; assim, se entre as cargas existir ar, ${\displaystyle K}$ pode ser eliminada na equação.^[6]

No sistema internacional de unidades, o valor da constante de Coulomb é: ${\displaystyle k=9\times 10^{9}\ \mathrm {\frac {N\cdot m^{2}}{C^{2}}} }$

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

Outros meios diferentes do ar têm constantes dielétricas K sempre maiores que o ar; consequentemente, a força elétrica será mais fraca se as cargas pontuais forem colocadas dentro de um meio diferente do ar.^[6]

Campo elétrico[editar | editar código-fonte]

Uma forma diferente de explicar a força eletrostática entre duas partículas com carga consiste em admitir que cada carga elétrica cria à sua volta um campo que atua sobre outras partículas com carga. Se colocarmos uma partícula com carga ${\displaystyle q_{0}}$ num ponto onde existe um campo elétrico, o resultado será uma força elétrica ${\displaystyle {\vec {F}}}$; o campo elétrico ${\displaystyle {\vec {E}}}$ define-se como a força por unidade de carga:^[7]

${\displaystyle {\vec {E}}={\frac {\vec {F}}{q_{0}}}}$

x

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Consequentemente, o campo elétrico num ponto é um vetor que indica a direção e o sentido da força elétrica que sentiria uma carga unitária positiva colocada nesse ponto.

Campo elétrico produzido por uma carga pontual positiva Q e representação do campo usando linhas de campo.

De forma inversa, se soubermos que num ponto existe um campo elétrico ${\displaystyle {\vec {E}}}$, podemos calcular facilmente a força elétrica que atua sobre uma partícula com carga ${\displaystyle q}$, colocada nesse sítio: a força será ${\displaystyle {\vec {F}}=q\,{\vec {E}}}$. Precisamos apenas de conhecer o campo para calcular a força; não temos de saber quais são as cargas que deram origem a esse campo. ^[6] No sistema SI, o campo elétrico tem unidades de newton sobre coulomb (N/C).

Como vimos, a força elétrica produzida por uma carga pontual positiva ${\displaystyle Q}$ sobre uma segunda carga de prova ${\displaystyle q_{0}}$ positiva é sempre uma força repulsiva, com módulo que diminui proporcionalmente ao quadrado da distância. Assim, O campo elétrico produzido por uma carga pontual positiva ${\displaystyle Q}$ são vetores com direção e sentido a afastar-se da carga, como se mostra no lado esquerdo da figura ao lado.

Uma forma mais conveniente de representar esse campo vetorial consiste em desenhar algumas linhas de campo, como foi feito no lado direito da figura anterior. Em cada ponto, a linha de campo que passa por esse ponto aponta na direção do campo. O módulo do campo é maior nas regiões onde as linhas de campo estão mais perto umas das outras.^[6]

Para calcular o valor do campo elétrico produzido pela carga pontual ${\displaystyle Q}$ num ponto, coloca-se uma carga de prova ${\displaystyle q_{0}}$ nesse ponto e divide-se a força elétrica pela carga ${\displaystyle q_{0}}$. Usando a lei de Coulomb, obtemos o módulo do campo elétrico produzido pela carga ${\displaystyle Q}$:

${\displaystyle E={\frac {k\,|Q|}{r^{2}}}}$

x

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onde ${\displaystyle r}$ é a distância desde a carga ${\displaystyle Q}$, que produz o campo, até o ponto onde se calcula o campo. O sinal da carga ${\displaystyle Q}$ indicará se o campo é repulsivo ${\displaystyle (Q>0)}$ ou atrativo ${\displaystyle (Q<0)}$.

O campo elétrico criado por uma única carga pontual é muito fraco para ser observado. Os campos que observamos mais facilmente são criados por muitas cargas; seria preciso somar vetorialmente todos os campos de cada carga para obter o campo total.^[6]

As linhas de campo elétrico produzidas por um sistema de muitas cargas já não serão retas, como na figura anterior, mas poderão ser curvas.

A lei de Wiedemann-Franz afirma que a contribuição eletrônica para a condutividade térmica ${\displaystyle \kappa }$ e condutividade elétrica ${\displaystyle \sigma }$ de um metal é proporcional a temperatura. Esta é uma lei empírica definida por Gustav Wiedemann e Rudolph Franz em 1853,

${\displaystyle {\frac {\kappa }{\sigma }}=LT}$

x

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Somente em 1872 o físico dinamarquês Ludvig Lorenz determinou a constante de proporcionalidade ${\displaystyle L}$. Essa constante é idêntica para todos os metais e é conhecida como número de Lorenz

${\displaystyle L={\frac {\kappa }{\sigma T}}={\frac {\pi ^{2}}{3}}\left({\frac {k_{b}}{e}}\right)^{2}=2.44\times 10^{-8}W\Omega /K^{2}}$

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

A interligação entre a condutividade elétrica e a condutividade térmica é explicada pelo fato de que ambas as propriedades nos metais são consequência principal do movimento dos elétrons condutores. A lei Wiedemann-Franz foi explicada pela primeira vez pelo físico alemão P. Drude, que considerada em seu modelo que os elétrons do metal se comportavam como um gás de elétrons. No entanto, somente com o auxílio da mecânica quântica e da equação de Boltzmann, que a expressão exata para essa lei e o valor de ${\displaystyle L}$ foram obtidos, e estavam de comum acordo com os dados experimentais. Experimentos mostram que o valor de ${\displaystyle L}$, apesar de aproximadamente constante, não tem o mesmo valor para todos os sólidos. Kittel [2] apresenta alguns valores de ${\displaystyle L}$ entre ${\displaystyle L=2,23\times 10^{-8}W\Omega /K^{2}}$ para o cobre a 0 °C e ${\displaystyle L=3,2\times 10^{-8}W\Omega /K^{2}}$ para o tungstênio a 100 °C. Rosenberg [3] observou que a lei Wiedemann-Franz geralmente é válida para altas e baixas temperaturas, mas não funciona bem para temperaturas intermediárias.

Número de Lorenz ${\displaystyle \left(\times 10^{-8}W\Omega /K^{2}\right)}$

Metal	273 K	373 K
Ag	2.31	2.37
Au	2.35	2.40
Cd	2.42	2.43
Cu	2.23	2.33
Ir	2.49	2.49
Mo	2.61	2.79
Pb	2.47	2.56
Pt	2.51	2.60
Sn	2.52	2.49
W	3.04	3.20
Zn	2.31	2.33

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

A condutividade térmica (${\displaystyle \kappa }$) quantifica a habilidade dos materiais de conduzir energia térmica. Estruturas feitas com materiais de alta condutividade térmica conduzem energia térmica de forma mais rápida e eficiente do que estruturas análogas feitas com materiais de baixa condutividade térmica. Desta maneira, materiais com alta condutividade térmica são utilizados em dissipadores térmicos e materiais de baixa condutividade térmica são utilizados na confecção de objetos que visam a prover isolamentos térmicos, a exemplo, em cobertores. Esta propriedade, que é uma propriedade do material e não do objeto, guarda íntima relação com a equação de transporte de Boltzmann.

A condutividade térmica é uma característica específica de cada material e depende fortemente de sua pureza e da temperatura em que ele se encontrar (especialmente em baixas temperaturas). Em geral, a condução de energia térmica nos materiais aumenta à medida que a temperatura aumenta.^[1]

A condutividade térmica equivale numericamente à quantidade de calor ${\displaystyle Q}$ transmitida por unidade de tempo através de um objeto com espessura ${\displaystyle L}$ unitária, numa direção normal à área da superfície de sua seção reta ${\displaystyle A}$, também unitária, devido a uma variação de temperatura ${\displaystyle \Delta T}$ unitária entre as extremidades longitudinais. O inverso da condutividade térmica é a resistividade térmica.^[2]

A unidade de condutividade térmica segundo o sistema internacional de unidades é o watt por metro e por kelvin, sendo o watt obviamente análogo ao joule por segundo.

Definição matemática[editar | editar código-fonte]

Matematicamente, a condutividade térmica relaciona a quantidade de calor ${\displaystyle \Delta Q}$ transmitida por intervalo de tempo ${\displaystyle \Delta t}$ (a potência térmica) através de uma barra de material de comprimento ${\displaystyle L}$, na direção normal à seção reta de área ${\displaystyle A}$, com a diferença de temperaturas ${\displaystyle \Delta T}$ imposta às extremidades longitudinais. Assume-se o sistema em regime estacionário, e que não há fontes de calor laterais além da atrelada à manutenção da citada diferença de temperaturas entre as extremidades. ^[3] Matematicamente:

${\displaystyle {\frac {\Delta Q}{\Delta t}}.{\frac {L}{A}}=\kappa .\Delta T}$

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

De onde conclui-se que a condutividade térmica ${\displaystyle \kappa }$ do material do qual a barra é feito pode ser experimentalmente determinada pela relação:

${\displaystyle \kappa ={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}.{\frac {L}{A\Delta T}}}$.

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE  INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.  E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

uma vez que todos os termos à direita são grandezas experimentalmente mensuráveis.

Unidades de medida e medição[editar | editar código-fonte]

No Sistema Internacional de Unidades (SI) a condutividade térmica é medida em unidades de watt por metro kelvin (W·m^-1·K^-1). A quantidade recíproca à condutividade térmica é a chamada resistividade térmica que, no Sistema Internacional de Unidades, tem por unidade o metro kelvin por watt (K·m·W^-1).

Existem várias maneiras de se medir a condutividade térmica. A escolha do método a ser empregado depende do sistema em questão, da temperatura média do sistema, e varia também de acordo com as grandezas com as quais se quer estabelecer a dependência.

Há uma distinção entre técnicas de estado estacionário e técnicas de estado transiente. Em geral, as técnicas de estado estacionário são úteis quando a temperatura do material não muda com o tempo. Isso faz com que a análise do sinal seja direta, uma vez que estados estacionários implicam em sinais constantes. A desvantagem desses métodos é que uma boa engenharia experimental é necessária. Já as técnicas de transiente realizam medições durante o processo de aquecimento. Sua vantagem é a de ser um processo de medida mais rápido. Esses métodos normalmente são realizados por sondas do tipo agulha.

Fatores que influenciam a condutividade[editar | editar código-fonte]

Como dito anteriormente, podemos ver que seu valor depende diretamente do material em questão. A seguir, vamos citar outros fatores que influenciam o valor da condutividade térmica.

Fase do material[editar | editar código-fonte]

Quando um material sofre uma mudança de fase de sólido para líquido ou de líquido para gás, a condutividade térmica geralmente muda. Um exemplo é a mudança na condutividade térmica que ocorre quando a água em sua forma sólida, com condutividade térmica de 2,18 W*m^-1*K^-1 a 0 °C, derrete e passa a ter condutividade térmica de 0,58 W*m^-1*K^-1 a 0 °C quando em sua forma líquida. Isso se deve ao fato de que o calor se dá de maneira diferente para cada estado da matéria:

Gases: a transferência de calor por condução se dá através da colisão entre os átomos ou moléculas do gás e, por serem meios mais dispersos, a condutividade é pequena em comparação com a maioria dos sólidos.

Sólidos não metálicos: nestes a transferência de calor se dá através das vibrações da rede. Essa transferência é descrita através de fônons, os quanta das vibrações da rede.

Sólidos metálicos: esses são os melhores condutores de calor. Isso se dá porque os mesmos os elétrons livres responsáveis pela condução elétrica nos metais também participam de maneira significativa do processo de condução térmica. A condução por elétrons justapõe-se à transmissão via vibrações da rede, e a condução térmica dá-se de forma bem mais eficiente.

Estrutura do material[editar | editar código-fonte]

Um cristal puro apresenta condutividade térmica diferente ao longo de cada um dos seus diferentes eixos cristalinos, pois há diferenças no acoplamento dos fônons ao longo dos diferentes eixos do cristal.

Condutividade elétrica[editar | editar código-fonte]

Nos metais, a condutividade térmica esta relacionada com a condutividade elétrica de acordo com a lei Wiedemann-Franz, uma vez que os elétrons de condução, além de possibilitarem a corrente elétrica, transferem também energia térmica. No entanto, a correlação entre a condutância elétrica e a térmica só vale para metais, devido a forte influência dos elétrons no processo de transferência de eletricidade e dos fônons no processo de transferência de energia térmica.

Convecção[editar | editar código-fonte]

Revestimentos cerâmicos com baixa condutividade térmica são usados ​​em sistemas de escape para impedir que o calor atinja componentes sensíveis

O ar e outros gases, na ausência de convecção, geralmente são bons isolantes térmicos. Por isso, muitos dos materiais são isolantes por apresentarem poros que permitem o armazenamento de gases contudo impedem a convecção em grande escala. Exemplos destes materiais incluem polímeros porosos como o isopor, e o aerogel de sílica. Outros isolantes naturais são os biológicos, tais como pelos e penas, que protegem as peles dos animais contra agentes externos. As peles que possibilitam a produção de couro são também excelentes isolantes térmicos.

As cerâmicas são utilizadas nos sistemas de escape para evitar que haja calor sobre componentes a esse sensíveis. Gases pouco densos, como hidrogênio e hélio, normalmente têm condutividade térmica mais acentuada. Já gases densos como xenonio e diclorodifluorometano apresentam baixa condutividade térmica. Uma exceção é o hexafluoreto de enxofre, um gás denso com alta condutividade térmica, devido à sua capacidade térmica elevada. Argônio é um gás mais denso que o ar, e frequentemente é utilizado para preencher o interior de janelas com vidros duplos a fim de melhorar suas características de isolamento térmico.

Condutividade térmica de materiais a 27 °C (300 K)[editar | editar código-fonte]

Material	Condutividade térmica (Κ)
metais	[Κ] = W·m-1·K-1 (J·s-1·m-1·K-1)
Grafeno	4115[4] (Valor Médio)
Alumínio	237[5]
Cobre	401[5]
Ferro	80,2[5]
Ouro	317[5]
Prata	429[5]
Tungstênio	174[5]
outros materiais	[Κ] = W·m-1·K-1 (J·s-1·m-1·K-1)
Grafite pirolítico	195 (planar)[5]   5,70 (perpendicular)[5]
Vidro	0,79 (valor médio)
Tijolo	0,6 (valor médio)
Madeira (pinho)	0,13 (valor médio)
Fibra de vidro	0,05
Epoxi	0,30 (cargueada com sílica)   0,15 (não cargueada)[6][7]
Espuma de poliestireno	0,03
Polipropileno	0,25[8]
Espuma de poliuretano	0,02
Água	0,61
Ar	0,03

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A tabela acima é autoevidente, contudo algumas considerações adicionais devem ser feitas. A exemplo, é um engano a informação em senso comum de que o ouro (Κ = 317 W·m^-1·K^-1) é melhor condutor térmico do que os materiais citados. Na temperatura ambiente, o melhor condutor de calor ainda é o grafeno^[4].

Entretanto, como meio de estabelecer conexões entre partes metálicas de diferentes elementos, de forma a possibilitar calor de uma superfície à outra, o ouro leva muita vantagem sobre os demais materiais, pois sua oxidação ao ar livre é extremamente baixa; resultando numa elevada durabilidade e bom contato físico, elétrico e térmico. Entre os materiais citados, o alumínio seria o pior material para tais tipos de conexões térmicas ou elétricas, devido à sua facilidade de oxidação e à baixa condutividade térmica da superfície oxidada. Por motivos semelhantes, uma conexão via peças de cobre douradas, ao estilo das encontradas nas placas mãe de computadores, também leva vantagens sobre o alumínio e outros metais.

Uma conexão entre superfícies feita de cobre, soldada com prata, constitui uma das melhores combinações práticas para se viabilizar tanto a condução térmica bem como a condução de eletricidade entre dois ou mais pontos.

Outras definições relacionadas à condutividade térmica[editar | editar código-fonte]

O inverso da condutividade térmica é a resistividade térmica, geralmente medida em kelvin-metros por watt (K-m/W). Ao lidar com uma quantidade conhecida de material, um objeto em específico, grandezas físicas importantes são a sua condutância térmica e sua propriedade recíproca, à resistência térmica, as quais podem ser facilmente determinadas a partir da geometria do objeto e da condutividade ou resistividade térmicas do material. Embora muito usadas em conjunto, não se deve contudo confundi-las, pois tais grandezas definem-se por diferentes relações constitutivas. A seguir, apresentamos algumas relevantes.

Condutância[editar | editar código-fonte]

Geralmente, a condutividade térmica é a quantidade de calor que passa por unidade de tempo através de uma prato circular de área ${\displaystyle A}$ unitária (1m²) e espessura ${\displaystyle L}$ também unitária (1m) quando a diferença de temperatura entre suas faces é unitária (1 K). Para um prato com condutividade térmica ${\displaystyle \kappa }$, a condutância térmica é dada por

${\displaystyle \kappa A/L}$ e é medida em W*K^-1.

A condutividade e a condutância térmicas são quantidades que guardam entre si relações análogas as que guardam entre si as grandezas condutividade elétrica e condutância elétrica.

Coeficiente de calor e outras grandezas[editar | editar código-fonte]

Outra quantidade interessante relacionada à solução de problemas envolvendo condução térmica é o coeficiente de transferência de calor U, grandeza derivada da incorporação da espessura do material à sua característica de natureza intrínseca. Esta quantidade é normalmente utilizada quando tem-se um sistema composto pela justaposição de diversas camadas de diferentes materiais, cada qual com sua espessura própria, sendo definida de forma a permitir uma soma simples a fim de se obter um coeficiente global para o sistema. A última grandeza determina a quantidade de energia, sob a forma de calor, que passa por segundo através de cada metro quadrado de superfície, quando a diferença de temperatura entre as extremidades do sistema composto é de 1 K.

${\displaystyle {\frac {\Delta Q}{\Delta t}}=P=UA\Delta T}$

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onde P é a potência térmica atrelada ao sistema.

A relação entre a condutividade térmica e o coeficiente de transferência de calor é dada por

${\displaystyle U={\frac {\kappa }{L}}}$.

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A reciproca do coeficiente de transferência de calor é o isolamento térmico. Em resumo:

Condutância térmica ${\displaystyle =\kappa A/L}$, cuja unidade é o watt por kelvin (W/K), propriedade do objeto.

Resistência térmica ${\displaystyle =L/(\kappa A)}$, cuja unidade é o kelvin por watt (K/W); propriedade do objeto.

Coeficiente de transferência de calor ${\displaystyle =\kappa /L}$, cuja unidade é o watt por kelvin e por metro quadrado (W/(K.m²)).

Isolação térmica ${\displaystyle =L/\kappa }$, medida em kelvin metro quadrado por watt (K.m²/W).

Resistência térmica[editar | editar código-fonte]

Conforme definida acima, a resistência térmica de um sistema (objeto) ou seção reta desse define-se como a razão entre o comprimento da seção e a condutividade térmica do material do qual é feita.

Quando temos resistências térmicas em série, estas são adicionadas. Assim, quando há calor através de duas seções justapostas, cada um com uma resistência de 1 °C*W^-1, a resistência total é de 2 °C*W^-1. Um dos problemas mais comuns no design de engenharia envolve a seleção de um dissipador térmico com tamanho adequado para uma determinada fonte de calor. Trabalhar em unidades de resistência térmica simplifica o projeto. A seguinte fórmula pode ser usada para estimar o desempenho

${\displaystyle R_{hs}={\frac {\Delta T}{P_{th}}}-R_{s}}$

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onde ${\displaystyle R_{hs}}$ é a resistência térmica máxima do dissipador de calor à temperatura ambiente, ${\displaystyle P_{th}}$ é a potência térmica e ${\displaystyle R_{s}}$ é a resistência térmica da fonte de calor.

Transmissão[editar | editar código-fonte]

Um terceiro termo é a transmitância térmica, que incorpora a condutividade térmica de uma estrutura com a transferência de calor devido à convecção e a radiação. Esta é medida nas mesmas unidades da condutividade térmica e é conhecida como a condutibilidade térmica de compósito.

Efeito termiônico é o aumento do fluxo de elétrons que saem de um metal, devido ao aumento de temperatura. Ao aumentar-se substancialmente a temperatura do metal, há uma facilidade maior para a saída dos elétrons.

O fenômeno for inicialmente descrito em 1873 por Frederick Guthrie na Inglaterra enquanto trabalhava em experimentos com objetos carregados. Ele notou comportamentos diferenciados para esferas de metal carregadas com temperaturas muito elevadas, relativo a sua descarga.

O efeito termiônico foi acidentalmente redescoberto por Thomas Edison em 1880, enquanto tentava descobrir a razão para a ruptura de filamentos da lâmpada incandescente.

Edison construiu um bulbo com a superfície interior coberta com uma folha de metal. Conectou a folha ao filamento da lâmpada com um galvanômetro. Quando na folha foi dada uma carga mais negativa do que a do filamento, nenhuma corrente fluiu entre a folha e o filamento porque a folha fria emitiu poucos elétrons. Entretanto, quando na folha foi dada uma carga mais positiva do que a do filamento, muitos elétrons emissores do filamento quente foram atraídos à folha, fazendo com que a corrente fluisse. Este fluxo de sentido único da corrente foi chamado de efeito Edison. Edison não viu nenhum uso para este efeito, embora o patenteasse em 1883.

O físico britânico John Ambrose Fleming, descobriu que o efeito poderia ser usado para detectar ondas de rádio. Fleming trabalhou no desenvolvimento de um tubo de vácuo de dois elementos, conhecido como diodo. Owen Willans Richardson trabalhou com emissão termiônica e recebeu o prêmio Nobel em 1928 em função de seu trabalho e da lei que leva seu nome, a lei de Richardson. Em todo o metal, há um ou dois elétrons por átomo que estão livres para moverem-se de um átomo para outro. Suas velocidades seguem uma distribuição estatística, melhor que ser uniformes, e ocasionalmente um elétron terá velocidade suficiente para sair do metal sem voltar. A quantidade mínima de energia que necessária para que um elétron saia da superfície é chamada a função trabalho, e varia de metal para metal. Um revestimento fino do óxido é aplicado a superfície do metal nos tubos de vácuo para diminuir a função trabalho, pois assim é mais fácil para os elétrons deixarem a superfície do óxido.

A lei de Richardson, também chamada de equação de Richardson-Dushmann, relaciona a densidade de corrente emitida com a temperatura:

${\displaystyle J=AT^{2}e^{-W \over kT}}$

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onde 'T' é a temperatura em kelvin, 'W' é a função trabalho, 'k' é a constante de Boltzmann.

A constante de proporcionalidade 'A', conhecida como constante de Richardson, é dada por:

${\displaystyle A={4\pi mk^{2}e \over h^{3}}=1.20173\times 10^{6}}$ A m^-2 K^-2

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onde 'm' e 'e' são a massa e a carga do elétron, e 'h' é a constante de Planck.

Devido à função exponencial, a corrente aumenta rapidamente com a temperatura.

O efeito termiônico é de fundamental importância na eletrônica.

O raio clássico do elétron é uma combinação de quantidades físicas fundamentais que definem um comprimento de escala para os problemas que envolvem os elétrons que interagem com a radiação eletromagnética. De acordo com a compreensão moderna, o elétron é uma partícula elementar com carga puntual, sem extensão espacial. Tentativas de modelar o elétron como uma partícula não-puntual são consideradas mal-concebidas e contra-pedagógicas.^[1] No entanto, é útil para definir um comprimento que surge nas interações do elétron em problemas de escalas atômicas. O raio clássico do elétron é dado como (em unidades SI):

${\displaystyle r_{\text{e}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {e^{2}}{m_{\text{e}}c^{2}}}=2,8179403227(19)\times 10^{-15}{\text{ m}},}$

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onde ${\displaystyle e}$ e ${\displaystyle m_{\text{e}}}$ são a carga elétrica e a massa do elétron, ${\displaystyle c}$ é a velocidade da luz, e ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ é a permissividade do vácuo.^[2] Este valor numérico é várias vezes maior do que o raio do próton.

Em unidades CGS, o fator permissividade não é considerado, mas o raio clássico do elétron mantém o mesmo valor.

O raio clássico do elétron é às vezes conhecido como raio de Lorentz ou comprimento do espalhamento de Thomson. É uma das três escalas relacionadas de comprimento, sendo as outras duas o raio de Bohr e o comprimento de onda Compton do elétron. O raio clássico do elétron é obtido a partir da massa do elétron ${\displaystyle m_{\text{e}}}$, da velocidade da luz ${\displaystyle c}$ e da carga do elétron ${\displaystyle e}$. O raio de Bohr é obtido a partir de ${\displaystyle m_{\text{e}}}$, ${\displaystyle e}$ e da constante de Planck ${\displaystyle h}$. O comprimento de onda Compton é obtido a partir de ${\displaystyle m_{\text{e}}}$, ${\displaystyle h}$ e ${\displaystyle c}$. Qualquer uma dessas três escalas de comprimento pode ser escrita em termos de qualquer outra usando a constante de estrutura ${\displaystyle \alpha }$:

${\displaystyle r_{\text{e}}={\alpha {{\hbar c} \over {m_{\text{e}}c^{2}}}}={\alpha {\lambda _{\text{e}} \over 2\pi }}=\alpha ^{2}a_{0}.}$

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