Medindo a temperatura de um gás no regime de micro-Kelvin

O desenvolvimento científico nos permite trabalhar hoje com gases em temperaturas muito inferiores aos 10-6 K. Estes gases, uma vez obtidos por técnicas de resfriamento óptico, precisam ser caracterizados com relaçãao às suas propriedades termodinâmicas. a a medida da temperatura. Dentre tais propriedades está a medida da temperatura. Neste trabalho mostramos de forma tutorial como são medidas tais baixas temperaturas, através de técnicas de tempo de voo. Tais técnicas combinam conhecimento básico de mecânica, termodinâmica dentre outros tópicos convencionalmente estudados nos cursos básicos de física.

Biological evolution of replicator systems: towards a quantitative approach

The aim of this work is to study the features of a simple replicator chemical model of the relation between kinetic stability and entropy production under the action of external perturbations. We quantitatively explore the different paths leading to evolution in a toy model where two independent replicators compete for the same substrate. To do that, the same scenario described originally by Pross (J Phys Org Chem 17:312–316, 2004) is revised and new criteria to define the kinetic stability are proposed. Our results suggest that fast replicator populations are continually favored by the effects of strong stochastic environmental fluctuations capable to determine the global population, the former assumed to be the only acting evolution force. We demonstrate that the process is continually driven by strong perturbations only, and that population crashes may be useful proxies for these catastrophic environmental fluctuations. As expected, such behavior is particularly enhanced under very large scale perturbations, suggesting a likely dynamical footprint in the recovery patterns of new species after mass extinction events in the Earth’s geological past. Furthermore, the hypothesis that natural selection always favors the faster processes may give theoretical support to different studies that claim the applicability of maximum principles like the Maximum Metabolic Flux (MMF) or Maximum Entropy Productions Principle (MEPP), seen as the main goal of biological evolution.

Considerações sobre concepções de calor e sistema termodinâmico para o ensino médio.

Este trabalho parte da ideia de que para ocorrer significativo avanço na compreensão das leis da termodinâmica pelos estudantes é necessário promover, inicialmente, discussões sobre diversas concepções de calor e de sistemas. É nessa direção que este trabalho aponta, ao procurar responder à questão: Como possibilitar, no ensino médio, a compreensão de diferentes concepções de calor antes da apresentação das leis da termodinâmica? Para isso apresenta subsídios que poderão ser utilizados na elaboração de estratégias, mostrando a atitude dos cientistas frente a situações nas quais concepções aceitas sobre calor revelaram-se inadequadas; destaca-se aqui a importância que teve a introdução do conceito de sistema na elaboração das teorias da termodinâmica. Para isso selecionou-se de uma pesquisa anterior, algumas ideias comuns e persistentes entre estudantes do ensino médio e do nível superior que já passaram pelo ensino formal da termodinâmica como as de Calor como “quente” e “frio”. Consideraram-se também fragmentos de trabalhos originais de Carnot e de Clausius que tocam nesses conteúdos. Com isso pretende-se despertar, nos estudantes, a percepção de que suas concepções baseadas em sensações bem como ideias “substancialistas” precisam ser redimensionadas, juntamente com adoção de elementos teóricos adotados pela termodinâmica. Espera-se dos professores o planejamento de atividades que propiciem o encontro dessas ideias.