DA ENERGIA À CONSERVAÇÃO DE ENERGIA: UMA ANÁLISE CRÍTICA EPISTEMOLÓGICA À HISTORIOGRAFIA ENCONTRADA NOS LIVROS DIDÁTICOS

## DA ENERGIA À CONSERVAÇÃO DE ENERGIA:

## UMA ANÁLISE CRÍTICA EPISTEMOLÓGICA À HISTORIOGRAFIA ENCONTRADA NOS LIVROS DIDÁTICOS

## 1 Crislanda Lima Pereira , 2 Maiane Pereira de Sá Borges, ³ Ricardo Silva de Macedo

- 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia /DEFIS/ landaquantica@gmail.com
- 2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia /DEFIS/ maai.borges@gmail.com
- ³ Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia /DEFIS/rickfisico@gmail.com

## Resumo

Neste trabalho, que faz parte de uma investigação em História e Filosofia da Ciência, apresentamos importantes particularidades históricas sobre o conceito de energia. O objetivo da pesquisa consiste em apresentar aspectos históricos e epistemológicos sobre a evolução do conceito de energia que podem ser explorados em sala de aula como alternativa a historiografia apresentada na maioria dos livros didáticos. A metodologia da investigação consiste na captura literária do contexto Histórico e Filosófico da Ciência amadurecendo o conceito vigente, priorizando fatos, acontecimentos e abordando os personagens em questão. As conclusões apontam para a importância da compreensão e análise dos episódios históricos da ciência com o conceito de energia, considerando a opção de ser trabalhada em salas de aula de forma a contribuir para a contextualização e refinamento do conhecimento científico que temos hoje disponíveis nos livro-textos, servindo como um elo de aproximação entre a natureza com o conhecimento.

Palavras-chave :

energia- conceito- história

## Introdução

Ao analisar o entendimento de História, Kuhn (2011) traz um amadurecimento conceitual e prático desta vertente, ressaltando que no campo da História elementos essenciais a serem trabalhados e de cunho crítico, são por vezes omitidos. A cautela diante de tal argumento, se dá a partir de que, em tantas possibilidades para o ensino, a abordagem histórica e filosófica tem se destacado mais veemente em termos de escolha.

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Quanto à Filosofia, remete ao filósofo o seu objetivo de descobrir e enunciar o que é verdadeiro em todas as épocas e lugares, e não fornecer uma compreensão do que ocorreu num momento e num lugar específicos. (Kuhn, p.29, 2011).

Assim, o presente trabalho, enfoca apresentar aspectos históricos e epistemológicos da historiografia da ciência, abrangendo a evolução do estudo sobre Energia até a sua conservação, conscientemente proporcionando uma abordagem contextual, como defendida por Olival Freire (2002), adquirindo '1uma maior compreensão da natureza do conhecimento científico; 2- um melhor entendimento dos conceitos e teorias da Física; [...]'. A metodologia consiste na captura literária do contexto Histórico e Filosófico da Ciência com tratamento do amadurecimento do conceito vigente, priorizando fatos e acontecimentos, fazendo menção a personagens que trouxeram contribuições relevantes para a estruturação e consolidação deste novo paradigma historiográfico conceitual, Peduzzi (2005, apud Kuhn 1989 p. 279).

Para este trabalho, o embasamento historiográfico estará pautado substancialmente aos referenciais teóricos, que vai desde o Ensino de Física até HFSC (História, Filosofia e Sociologia da Ciência). O estudo através da HFSC 'pode contribuir para um entendimento mais integral da matéria científica' Matthews (1995), à medida que trabalhamos de maneira interdisciplinar.

O refinamento na História da Ciência pode explorar os variados conceitos nos estudos de sua natureza. De forma que, alguns perpassam pela História e desmistificam-se; enquanto outros exigem uma reflexão exploratória muito mais contundente, chegando a ser Epistemológica. Este fator traz para o estudo dos conceitos, importantes análises temporais, sociais e intuitivas nos momentos em que foram desenvolvidos e expostos na academia.

Contudo, tal aprimoramento se consolidará nas interpretações filosóficas, o que nos acarreta a afirmar ser uma metodologia hermenêutica¹. Um clássico exemplo está no Conceito de Energia que vincula desde as percepções da Filosofia da Ciência, dentro das concepções gregas, até seu amadurecimento nos séculos posteriores, com o advento da Física e da Química Moderna.

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## A evolução do conceito energia

Abordaremos aqui a evolução do pensamento científico, no que se refere a emergência do conceito de energia, fundamentado por um processo ideológico ao longo da história referenciando o pensamento epistemológico historiográfico, restringindo a aspectos cognitivos da natureza da ciência, fazendo uma análise bibliográfica da obra de Alessandro A. Bucussi (2006).

O termo energia apareceu pela primeira vez por Thomas Young (1773-1829) em 1807 através de sua concepção onde energia era a capacidade de um corpo realizar algum tipo de trabalho mecânico, de acordo com Bucussi (2006, apud Wilson, 1968). O termo foi utilizado para fenômenos dos termos 'vis viva' (ou 'força viva') e 'calórico'. A colisão entre corpos vinha sendo estudada por Christian Huygens (1629-1695) que identificava a relação da massa com a velocidade ao quadrado dos corpos. Gottfried Leibniz (1646-1716) introduziu o termo latino 'vis viva' (relação m.v²), confrontando o seu conceito com o de 'quantidade de movimento' (relação m.v) defendido anos antes por René Descartes (1596-1650). Porém, somente através da formulação da 2ª Lei de Isaac Newton (1642-1727) que Christian Huygens conseguiu transmitir um significado vetorial a partir da variação da quantidade de movimento de um corpo.

Porém, somente através da formulação da 2ª Lei de Isaac Newton (16421727) que Christian Huygens conseguiu transmitir um significado vetorial a partir da variação da quantidade de movimento de um corpo. No entanto, a ideia de conservação só ficou mais clara a partir do estudo de colisões perfeitamente elásticas em 1669 com o 'Princípio de Conservação da Quantidade de Movimento Linear', Bucussi (2006, apud Michinel y D'Alessandro, 1994, p.376 e Delizoicov e Angotti, 1992, p.59).

De acordo com Bucussi (2006), Carnot argumentava que todo corpo a certa altura do chão possuía vis viva, pois poderia cair e entrar em movimento. Gaspard de Coriolis (1792-1843) relaciona-a ao conceito de trabalho e estabelece : Trabalho = Força.Deslocamento = ½(Δ vis viva) , (Teorema do Trabalho e da Energia Cinética aplicado a uma partícula (Wexterno = ΔEcpartícula)). De acordo com o autor, a vis viva só será substituída pelo termo 'energia' por influência de Thomas Young e receberá a denominação moderna de 'energia cinética' só a partir de Lord Kelvin (1824-1907).

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A teoria do calórico buscou dar melhores respostas ao mistério associado à conservação (ou não) da massa durante as combustões. Laurent Lavoisier (17431794) formulou a lei de conservação do calórico: o calor não se cria e nem se destrói, mas pode ser transferido de um corpo para outro (Michinel y D'Alessandro, 1994, p.376).

'O que permitia uma descrição formal para a conservação do calórico, considerando-se dois corpos em contato e a diferentes temperaturas, isolados da vizinhança e livres de modificações químicas ou que os levassem a mudar de estado de agregação: ΔQA + ΔQB = 0.' (BUCUSSI, 2006).

Começava então, com Conde de Rumford (1753-1814), a ser elaborada uma teoria dinâmica do calor a fim de superar as limitações apresentadas pela teoria do calórico. Para Cotignola et. al. (2002) o declínio da teoria do calórico ocorreu paralelamente à emergência do conceito de energia introduzido por Thomas Young em 1807.

Na Tabela 1 o autor Bucussi (2006) procurou ilustrar algumas destas conversões:

Tabela 01 - lista ilustrativa de algumas conversões conhecidas até o final das quatro primeiras décadas do século XIX.

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## Conservação da energia

Compreender os processos pelos quais a definição de Conservação da Energia passara, remete ao amadurecimento de conceitos já então trabalhados em meados do século XIX. KUHN (2011) apresenta-nos as considerações quantitativas desse processo, que tende a preceder a descoberta da Conservação da Energia. Calor e Trabalho são calculados para um coeficiente de conversão, ressaltando que conversão entre calor e trabalho é apenas um caso específico de conservação. Ele traz os seguintes responsáveis: Sadi Carnot, antes de 1832, Marc Séguin, em 1839, Karl Holtzmann, em 1845 (considerado parte ativa na evolução da teoria da conservação) e G.A Hirn, em 1854. (KUHN, p.90, 2011).

Entre os anos de 1842 e 1847 é feito o anúncio da hipótese da Conservação. Trata-se de um anúncio realizado de forma independente em sua maioria, que coincidentemente especulou-se a mesma teoria. Quatro cientistas amplamente dispersos: Mayer, Joule, Colding e Helmholtz (KUHN, p.89, 2011).

Considera-se que paralelo aos processos dos estudos sobre conversão, há também o entendimento (neste momento) sobre uma força atuando de variadas formas (elétrica, térmica, dinâmica) mas que nunca poderia ser criada ou destruída (BUCUSSI, 2006). Não podemos dizer se alguma [destas forças] é a causa das outras, mas apenas que todas estão conexas e se devem a uma causa comum Bucussi (2006 apud Faraday 1834, p.115). A conservação da energia acaba por trazer importantes reflexões sobre a própria especulação do que é a Energia. Esta força que até então era entendida, posteriormente é desmistificada passando a compreensão do que é a própria energia.

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Considerando o tempo e o contexto de trabalho destes estudiosos, é possível perceber a dedicação que perpassa sobre a mesma problemática. Sob esta perspectiva, e não por si só, diante do sentido literário tratado na frase, KUHN (2011), apresenta a chamada 'descoberta simultânea'. Ou seja admite-se que se falavam de uma mesma particularidade da natureza, sendo que as descobertas perpassam de forma independente (BUCUSSI,2006), e sobretudo também não se permite atribuir a um só estudioso a contemplação da descoberta.

Para entender esta descoberta simultânea, Kuhn (2011) ramifica os processos dentro de perspectivas que aparentemente são distintas. Um dos fatores importantes a considerar é a disponibilidade dos processos de conversão que contribuiu para a conservação da energia. Nela estão as análises diante da História da Ciência envolta na invenção da bateria por Alessandro Volta (1800); o que se constitui no desenvolvimento da corrente elétrica e sua conversão, onde se tinha a produção de calor e circunstancialmente a luz. Trinta e quatro anos após, Seebeck em 1822 mostrou que a corrente poderia em certas ocasiões absorver calor e produzir frio. (KUHN, 2011).

Fig.1 As ramificações concebidas por Kuhn( 2011) para a descoberta científica.

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De trabalhos realizados separadamente para trabalhos que circunstancialmente já poderiam se entrelaçar. As concepções passam a correlacionar e os processos de conversão poderiam chegar finalmente à Conservação de Energia. Faraday e Grove se aproximam dos resultados; Mohr traz a Metafísica com convicções de uma conservação da 'Força'; Mayer e Helmholtz permanecem com suas aplicações em conceitos mais antigos , enquanto que Carnot, Séguin, Holtzmann e Hirn ignorou os processos de

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conversão , entretanto não 'descobertos' se Joule( e seu interesse por baterias, em particular produção elétrica), Helmholtz e Colding não tivesse mostrado que os fenômenos térmicos eram partes integrais da rede de conversões.

Segundo Kuhn (2011) neste princípio, a conservação é a contrapartida teórica dos processos laboratoriais de conversão. Cada conversão tem como correspondência teórico uma transformação na forma de energia. Colding afirma que todas as vezes que uma força parece se aniquilar realizando um trabalho mecânico, químico ou de qualquer outra natureza, ela apenas se transforma, e reaparece sobre uma nova forma, onde ela conserva toda a sua grandeza primitiva. (Bucussi,2006, apud Auth e Angotti, 2001, p.219).

No caminho para o segundo fato da descoberta simultânea, (interesse pelas máquinas) destaca-se o conceito de trabalho. Perpassa pela conservação de Energia através do que na Historiografia já se conhecia, chamada de vis - viva (força viva) Kuhn (2011) afirma que ela é o produto da massa pelo quadrado da . velocidade. Apenas Carnot, anos após, conseguiu compreender essa concepção, resultando que trabalho seria uma prioridade conceitual na teoria da dinâmica (Kuhn, 2011). Assim, a noção para f.s , produto da força pela distância se é utilizada porém, sem se relacionar anteriormente com conservação e vis-viva . Apesar de não estar relacionado diretamente com o interesse pelas máquinas, fatores que elevaram a engenharia neste período, podem ser relevantes nas considerações sobre a Conservação da Energia. Conforme Kuhn (2011):

Com a descoberta seguindo passos de um desenvolvimento tecnocientífico, os descobridores da conservação estavam dispostos a perceber uma única e indestrutível força na raiz de todos os fenômenos naturais. (KUHN, p. 118, 2011). Considerando esses fenômenos como também parte integrante dos estudos filosóficos, o movimento traz na literatura a última vertente da descoberta

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simultânea, a Naturphilosophie , que consiste no princípio unificador de todas as coisas. .

Muitos Naturphilosophier extraíram de sua filosofia uma concepção dos processos físicos, utilizando a noção de organismo para toda metáfora na ciência (KUHN, 2011). A relação com os processos de conversão dentro desta concepção de unificação é perceptível com a Naturphilosophie, quando se trabalha a descrição de uma realidade.

## Considerações finais

O presente trabalho teve como objetivo apresentar aspectos históricos e epistemológicos sobre a evolução do conceito de energia que podem ser explorados em sala de aula, como alternativa a historiografia apresentada na maioria dos livros didáticos.

A contribuição filosófica perpassa por eixos de questionamentos das ideias físicas, sendo interpretada muitas vezes na ciência (de forma errônea) como um processo de indução para chegar à formulação das leis e teorias, através de uma 'metodologia científica', que é abordado em muitos livros didáticos. Porém Chalmers (1981) acredita que o processo de indução é falho, logo não podemos restringir a contribuição filosófica a este processo. Contudo, para a compreensão da ciência é importante uma análise epistemológica utilizando a filosofia, para o entendimento de leis e teorias, em busca do conhecimento baseado na natureza da ciência.

Subsidiando esta abordagem epistemológica advinda da filosofia, abordamos a historiografia da ciência. Klein (Matthews 1995 apud Klein 1972, p. 16) acredita que no ensino de ciências não temos acesso a 'história pura' do acontecimento dos fatos históricos, logo, o contexto quando utilizamos a história da ciência, é uma análise dos episódios históricos da ciência. A importância deste conhecimento é o entendimento quanto à natureza do conhecimento científico.

A ciência utiliza estes contextos de forma interdisciplinar, abordando não somente conceitos de Energia, mas contextualizando o conhecimento sobre

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Energia que temos hoje disponíveis nos livro-textos, servindo como um elo de aproximação da natureza com o conhecimento.

## Referências

BUCUSSI, A, A. O princípio da Conservação. In: Introdução ao Conceito de Energia . Porto Alegre: UFRGS, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física,p. 9-13, 2007.

CHALMERS, A. F.. O que é ciência afinal? São Paulo: Brasiliense. 1993.

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