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James Watt

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James Watt
James Watt
Nascimento 19 de janeiro de 1736
Greenock , Escocia
Morte 25 de agosto de 1819  (83 anos)
Handsworth, Birmingham , Inglaterra
Residencia Glasgow
Sepultamento St Mary's Church
Nacionalidade britanico
Cidadania Escocia
Progenitores
  • James Watt
  • Agnes Muirhead
Conjuge Ann MacGregor, Peggy Miller
Filho(a)(s) James, Jr. Watt, Margaret Watt, Gregory Watt, Janet Watt
Alma mater
Ocupacao engenheiro , quimico , fisico , inventor, empreendedor , matematico , tecnico
Premios
  • doutor honoris causa da Universidade de Glasgow (1806)
  • Scottish Engineering Hall of Fame (2021)
  • Membro da Sociedade Real de Edimburgo
Empregador(a) Universidade de Glasgow
Instituicoes Universidade de Glasgow , Boulton & Watt
Campo(s) matematica , engenharia
Assinatura

James Watt ( Greenock , 19 de janeiro de 1736 ? Handsworth, 25 de agosto de 1819 ) foi um matematico e engenheiro britanico .

Construtor de instrumentos cientificos, destacou-se pelos melhoramentos que introduziu no motor a vapor , que se constituiram num passo fundamental para a Revolucao Industrial . Foi um importante membro da Lunar Society . Muitos dos seus textos estao atualmente na Biblioteca Central de Birmingham .

Nasceu em 19 de janeiro de 1736 em Greenock, uma cidade portuaria . Gostava de passar seu tempo livre na oficina do pai, um construtor de casas e barcos , construindo modelos. Sua mae Agnes Muirhead veio de uma familia muito importante, onde fora bem educada. Ambos eram presbiterianos e muito conservadores. [ 1 ] Watt frequentou a escola irregularmente, devido a saude fragil e educou-se em casa com a mae. Posteriormente foi a escola para aprender grego , latim e matematica . Possuia grande destreza manual e facilidade em matematica. Dedicou-se a lendas da cultura escocesa.

Aos dezoito anos, falece sua mae e a saude de seu pai comeca a decair. Entao Watt resolve viajar para Londres a fim de estudar fabricacao de instrumentos, durante um ano, porem teve que deixar a cidade em 1756 devido a problemas de saude. Posteriormente retornou para a Escocia, e investiu na fabricacao de seus proprios instrumentos. Todavia, por nao ter servido como aprendiz durante os sete anos obrigatorios, a "Glasgow Guilg Hammermen" (associacao local dos artesaos que utilizam " martelos ") nao permitiram dar continuidade em suas atividades, [ 2 ] assim proibindo a pratica de confeccionador de instrumentos na Escocia. [ 3 ]

Mas Watt foi apoiado por tres professores da Universidade de Glasgow , que ofereceram a ele a oportunidade de participar de uma pequena oficina com a universidade, que teve inicio em 1758, sendo que Joseph Black, professor fisico-quimico, acabou por tornar-se seu amigo.

Em 1764, Watt casa-se com sua prima Margaret Miller, com a qual teve cinco filhos, mas em 1772, ela morre ao dar a luz.

Investigacao na area do vapor [ editar | editar codigo-fonte ]

Quatro anos apos ter aberto sua loja, Watt iniciou seus experimentos com vapor , incentivado por seu amigo, o professor John Robinson. [ 4 ] Watt nunca havia trabalhado com maquinas a vapor, mas mesmo assim ele persistiu na construcao de um modelo. Encontrou muita dificuldade a principio, mas continuou com seus experimentos, descobriu a importancia do calor latente , e compreendeu a engenharia aplicada em tais maquinas, ao qual Watt acabou por tornar-se famoso alguns anos mais tarde.

E com o apoio da Universidade, atraves de maquinas e equipamentos, pode pesquisar e fazer diversos experimentos na area. Ate que ele mostrou que 80% do calor do aquecedor e consumido para esquentar o cilindro, por que o vapor e condensado e separado em um compartimento no pistao , que mantem o cilindro na mesma temperatura do vapor injetado. Tal pesquisa teve fim em 1765, e ele logo iniciou um novo trabalho.

Neste mesmo ano, inventou uma maquina a vapor com menores problemas de perda de energia em relacao as bombas anteriores e que poderia tambem gerar movimento circular. Com o progresso da metalurgia , a maquina pode obter a precisao que requeria.

Sendo agora seu novo trabalho a producao em grande escala desta maquina. Precisou de muito capital, do qual maior parte teve origem de Black. Conseguiu tambem um bom patrocinio de John Roebuck, o fundador da Carron Iron Works, com o qual tornou-se socio. Todavia, sua principal dificuldade fora com maquinas cilindricas e pistoes cilindricos. Muito capital foi gasto na tentativa de adquirir patentes , pois naquela epoca era necessario uma lei Parlamentar. Foi tambem forcado a empregar um oficial do governo que verificou seu trabalho por oito anos. Posteriormente Roebuck entra em falencia, e Matthew Boulton , dono da Soho, assume sua posicao, iniciando seu trabalho proximo de Birmingham, adquirindo tambem suas patentes legais. Assim Watt e Boulton formam uma grande e promissora parceria (Boulton & Watt), que durou vinte cinco anos.

E assim, finalmente Watt teve acesso ao melhor ferro do mundo. Suas maiores dificuldades na confeccao de largos cilindros com pistoes firmes foram solucionadas por John Wilkinson, que desenvolveu tecnicas precisas de perfuracao. Contudo, em 1776, a primeira maquina foi instalada e operada em uma empresa. Nos cinco anos seguintes, Watt manteve-se muito ocupado com instalacoes de maquinas, e principalmente em Cornwall com bombas para retirar agua de minas .

Em 1763, foi chamado para reparar um modelo da maquina de Newcomen, pertencente a universidade de Glasgow. Durante o processo, Watt reparou que o arrefecimento do vapor dentro do cilindro levava ao arrefecimento desnecessario de toda a maquina, e pensou em varios tipos de melhoramentos que poderiam torna-la muito mais eficiente em termos energeticos. [ 5 ] A adicao de uma camara de condensacao separada evitaria as perdas de energia verificadas por meio do resfriamento do cilindro para a condensacao do mesmo. Endividado, associou-se a John Roebuck, que o ajudou financeiramente. Um prototipo foi construido e sobre ele se realizou a correccao de algumas falhas. Matthew Boulton, dono de uma firma de engenharia, comprou a parte de Roebuck e deu inicio a construcao das maquinas projectadas por Watt.

Soho Foundry [ editar | editar codigo-fonte ]

A principio a parceria fez o desenho e especificacoes dos motores, e supervisionou a obra de montagem na propriedade do cliente. Eles produziram quase nenhuma das pecas sozinhos. Watt fez a maior parte de seu trabalho em sua casa em Harper's Hill, em Birmingham, enquanto Boulton trabalhava na Soho Manufactory. Gradualmente, os socios comecaram a fabricar mais e mais pecas e, em 1795, adquiriram uma propriedade a cerca de um quilometro da fabrica do Soho, nas margens do Canal de Birmingham, para estabelecer uma nova fundicao para a fabricacao dos motores. A Soho Foundry foi inaugurada formalmente em 1796, numa epoca em que os filhos de Watt, Gregory e James Jr. estavam fortemente envolvidos na gestao da empresa. Em 1800, o ano da aposentadoria de Watt, a empresa fabricava um total de 41 motores. [ 6 ]

Auge [ editar | editar codigo-fonte ]

Essa maquina, que permitiu aumentar em 75% o rendimento da maquina de Newcomen, foi patenteada por Watt em 1769. O apice de suas invencoes ocorreu depois que Boulton o instigou a converter o movimento reciproco do pistao para produzir uma grande forca rotacional, tornando a manivela uma solucao mais logica e pratica. Esta, juntamente com o mecanismo de biela - manivela inventado pelo ingles James Pickard em 1780, permitiu transformar o movimento retilineo alternativo do embolo da maquina a vapor em um movimento rotativo de volante, contribuiram decisivamente para o avanco da Revolucao Industrial .

De 1776 a 1781 ele viajou pelo Reino Unido ajudando a instalar suas maquinas. Fez inumeras outras melhorias e modificacoes nas maquinas a vapor, e tambem algumas que facilitaram a manufatura e instalacao que foram continuamente implementadas. Criou a engrenagem central de sistema planetario, que permitiu a maquina desenvolver o movimento rotativo. Desenvolveu tambem um sistema de hastes conectadas a um pistao motriz, em um cilindro instalado verticalmente. Alem de varias invencoes que posteriormente foram por ele patenteadas, inclusive ajudou a produzir uma maquina que fora cinco vezes mais eficiente que as similares, iniciando a nova era industrial, pois utilizava combustivel . Escreveu tambem um artigo para a Royal Society de Londres , em 1783, sugerindo que a agua seria uma combinacao de dois gases, ideia que viria a ser confirmada por Antoine Lavoisier . Watt descobriu tambem metodos de trabalhar com a expansao do vapor.

E em 1777, Watt casou-se com Ann McGregor, com quem teve mais dois filhos, filha de um fabricante de tintas de Glasgow, que muito lhe ajudou. Sua segunda esposa falece em 1832.

Por conta do perigo devido as altas temperaturas nas caldeiras, poderiam ocorrer vazamentos, tornando a manipulacao perigosa. Watt foi contra a ideia de ser o pioneiro na utilizacao de altas pressoes de vapor, utilizando apenas baixissimas pressoes em suas maquinas.

A fim de garantir os creditos de suas invencoes e assegurar que nenhum outro estaria apto para realizar algo semelhante, arquivou suas patentes, escreveu em uma carta para Boulton, em 17 de agosto de 1784: "I have given such descriptions of engines for wheel carriages as I could do in the time and space I could allow myself; but it is very defective and can only serve to keep other people from similar patents" ( Tenho dado tantas descricoes de motores para vagoes com rodas quanto pude no tempo e espaco que pude permitir; mas isso e muito defeituoso e apenas serve para manter outras pessoas com patentes semelhantes ).

Em 1785, Watt e Boulton tornaram-se membros da Royal Society. E Watt em 1790 completou os aperfeicoamentos de sua maquina a vapor, a qual recebeu o seu nome e se tornou fundamental para o sucesso da Revolucao Industrial. Essa entao comecou a ser rapidamente empregada ao bombeamento de agua de minas, ao aquecimento de maquinas em moinhos de farinha, fiacoes, tecelagens e a fabricacao de papel.

Ultimos anos [ editar | editar codigo-fonte ]

Em 1800 a primeira patente de Watt expirou e ele, ja na condicao de um homem muito rico, aposentou-se, deixando para os filhos a direcao de seus negocios. E em 1814, James tornou-se membro estrangeiro da Academie des Sciences (Academia Francesa de Ciencia), e tambem da Sociedade Real de Edimburgo (Royal Society of Edinburgh) e da Sociedade Real de Londres (Royal Society of London).

Watt continuou a inventar outras coisas antes e durante sua semi-aposentadoria. Em sua casa em Handsworth, Staffordshire, Watt fez uso de um sotao como oficina, e foi onde que ele trabalhou em muitas de suas invencoes. [ 7 ] Entre outras coisas, ele inventou e construiu varias maquinas para copiar esculturas e medalhoes que funcionaram muito bem, mas que ele nunca patenteou. [ 8 ] Uma das primeiras esculturas que ele produziu com a maquina foi uma pequena cabeca de seu velho amigo professor Adam Smith. Ele manteve seu interesse pela engenharia civil e foi consultor em varios projetos importantes. Ele propos, por exemplo, um metodo para construir um tubo flexivel a ser usado para bombear agua sob o Clyde em Glasgow. [ 9 ]

No ano de 1824 foram produzidas 1164 maquinas a vapor, tendo a potencia de cerca de 26 000  hp  (19 400  kW ). [ carece de fontes ? ] E em 1974, Boulton & Watt estabeleceu a exclusiva manufatura de maquinas a vapor, tornando um otimo empreendimento. Watt comecou entao a dedicar-se exclusivamente a novas invencoes, como aperfeicoamentos do motor a vapor, um pantografo para escultores e um copiador de cartas, por exemplo.

Viveu de 1736 a 1819 e em sua homenagem, devido a suas contribuicoes cientificas, a unidade de potencia do "International System of Units" (SI) recebeu o seu nome.

Honras [ editar | editar codigo-fonte ]

Watt foi muito homenageado em seu proprio tempo. Em 1784 foi nomeado membro da Royal Society de Edimburgo e foi eleito membro da Batavian Society for Experimental Philosophy, de Rotterdam em 1787. Em 1789 foi eleito para o grupo de elite, a Smeatonian Society of Civil Engineers. [ 10 ] Em 1806 ele foi agraciado com o doutor honorario em Direito pela Universidade de Glasgow. A Academia Francesa elegeu-o Membro Correspondente e ele foi feito Associado Estrangeiro em 1814. [ 11 ]

Em 29 de maio de 2009, o Banco da Inglaterra anunciou que Boulton e Watt apareceriam com uma nova nota de £ 50. O design e o primeiro a apresentar um retrato duplo em uma nota do Banco da Inglaterra e apresenta os dois industriais lado a lado com imagens da maquina a vapor de Watt e da fabrica Soho de Boulton. As citacoes atribuidas a cada um dos homens estao inscritas na nota: "Vendo aqui, senhor, o que todo o mundo deseja ter - PODER" (Boulton) e "Nao consigo pensar em outra coisa senao nesta maquina" (Watt). A inclusao de Watt e a segunda vez que um escoces aparece em uma nota do Banco da Inglaterra (o primeiro foi Adam Smith na nota de £ 20 de 2007). [ 12 ] Em setembro de 2011, foi anunciado que as notas entrariam em circulacao em 2 de novembro. [ 13 ]

Em 2011, ele foi um dos sete induzidos ao Hall da Fama da Engenharia Escocesa. [ 14 ]

Memoriais [ editar | editar codigo-fonte ]

Watt foi enterrado no terreno da Igreja de Santa Maria, em Handsworth, em Birmingham. A expansao posterior da igreja, sobre seu tumulo, significa que seu tumulo esta agora dentro da igreja. [ 15 ]

A oficina do sotao que Watt usou em sua aposentadoria foi deixada, trancada e intocada, ate 1853, quando foi vista pela primeira vez por seu biografo J. P. Muirhead. Depois disso, foi ocasionalmente visitado, mas deixado intocado, como uma especie de santuario. A proposta de transferi-lo para o Escritorio de Patentes deu em nada. Quando a casa estava para ser demolida em 1924, a sala e todo o seu conteudo foram apresentados ao Museu da Ciencia, onde foi recriada na sua totalidade. [ 16 ] Permaneceu em exposicao aos visitantes durante muitos anos, mas foi vedado quando a galeria em que o alojou fechou. A oficina permaneceu intacta e preservada e, em marco de 2011, foi colocada em exibicao publica como parte de uma nova exposicao permanente do Museu de Ciencia, "James Watt e nosso mundo". [ 17 ]

A localizacao aproximada do nascimento de James Watt em Greenock e comemorada por uma estatua. Varios locais e nomes de ruas em Greenock lembram-no, principalmente a Watt Memorial Library, que foi iniciada em 1816 com a doacao de livros cientificos por Watt e desenvolvida como parte da Watt Institution por seu filho (que acabou se tornando o James Watt College). Assumida pela autoridade local em 1974, a biblioteca agora tambem abriga a colecao de historia local e arquivos de Inverclyde, e e dominada por uma grande estatua sentada no vestibulo. Watt e tambem comemorado por estatuas em George Square, Glasgow e Princes Street, Edimburgo, bem como varios outros em Birmingham, onde tambem e lembrado pelas Moonstones e uma escola e nomeada em sua homenagem.

O James Watt College se expandiu de sua localizacao original para incluir campi em Kilwinning (North Ayrshire), Finnart Street e The Waterfront em Greenock, e o campus de esportes em Largs. A Universidade Heriot-Watt, perto de Edimburgo, foi outrora a Escola de Artes de Edimburgo, fundada em 1821 como o primeiro Instituto de Mecanica do mundo, mas para homenagear George Heriot, o financista do seculo 16 do Rei James, e James Watt, apos a Carta Real de o nome foi alterado para Heriot-Watt University. Dezenas de edificios de universidades e faculdades (principalmente de ciencia e tecnologia) tem o nome dele. A casa de Matthew Boulton, Soho House, agora e um museu, comemorando o trabalho dos dois homens. A Faculdade de Engenharia da Universidade de Glasgow tem sua sede no Edificio James Watt, que tambem abriga o departamento de Engenharia Mecanica e o departamento de Engenharia Aeroespacial. A enorme pintura de James Watt contemplando a maquina a vapor de James Eckford Lauder agora e propriedade da Galeria Nacional da Escocia.

Ha uma estatua de James Watt em Piccadilly Gardens, Manchester e City Square, Leeds.

Uma estatua colossal de Watt por Chantrey foi colocada na Abadia de Westminster , [ 18 ] e mais tarde foi transferida para a Catedral de Sao Paulo. No cenotafio, a inscricao diz, em parte, "JAMES WATT … AMPLIANDO OS RECURSOS DE SEU PAIS, AUMENTOU O PODER DO HOMEM E SESSOU A UM LUGAR EMINENTE ENTRE OS MAIS ILUSTRIOSOS SEGUIDORES DA CIENCIA E DOS REAIS BENEFATORES DO MUNDO".

Um busto de Watt esta no Salao dos Herois do Monumento Nacional Wallace em Stirling.

Patentes [ editar | editar codigo-fonte ]

Watt foi o unico inventor listado em suas seis patentes: [ 19 ]

  • Patente 913: Um metodo para diminuir o consumo de vapor em maquinas a vapor - o condensador separado. A especificacao foi aceita em 5 de janeiro de 1769; inscrito em 29 de abril de 1769 e estendido ate junho de 1800 por uma lei do Parlamento em 1775.
  • Patente 1 244: Um novo metodo de copiar cartas. A especificacao foi aceita em 14 de fevereiro de 1780 e registrada em 31 de maio de 1780.
  • Patente 1 306: Novos metodos para produzir um movimento de rotacao continua - sol e planeta. A especificacao foi aceita em 25 de outubro de 1781 e inscrita em 23 de fevereiro de 1782.
  • Patente 1 321: Novas melhorias em motores a vapor - expansivo e de dupla acao. A especificacao foi aceita em 14 de marco de 1782 e registrada em 4 de julho de 1782.
  • Patente 1 432: Novas melhorias nas maquinas a vapor - movimento de tres barras e carro a vapor. A especificacao foi aceita em 28 de abril de 1782 e registrada em 25 de agosto de 1782.
  • Patente 1 485: Metodos recentemente melhorados de construcao de fornos. A especificacao foi aceita em 14 de junho de 1785 e registrada em 9 de julho de 1785.

Envio de Patentes [ editar | editar codigo-fonte ]

Edward Bull comecou a construir motores para Boulton e Watt na Cornualha em 1781. Em 1792, ele comecou a fabricar motores de seu proprio projeto, mas que continham um condensador separado, e assim infringiu as patentes de Watt. Dois irmaos, Jabez Carter Hornblower e Jonathan Hornblower Jr, tambem comecaram a construir motores na mesma epoca. Outros comecaram a modificar os motores Newcomen adicionando um condensador, e os proprietarios da mina na Cornualha se convenceram de que a patente de Watt nao poderia ser aplicada. Eles comecaram a reter os pagamentos devidos a Boulton e Watt, que em 1795 haviam caido. Do total de £ 21 000 (equivalente a £ 2 190 000 em 2019) devido, apenas £ 2 500 foram recebidos. Watt foi forcado a ir ao tribunal para fazer cumprir suas reivindicacoes. [ 20 ]

Ele processou Bull pela primeira vez em 1793. O juri decidiu sobre Watt, mas a questao de saber se a especificacao original da patente era valida ou nao foi deixada para outro julgamento. Nesse interim, foram expedidas liminares contra os infratores, obrigando o pagamento dos royalties a ficar sob custodia. O julgamento de apuracao da validade das especificacoes realizado no ano seguinte foi inconclusivo, mas as liminares permaneceram em vigor e os infratores, com excecao de Jonathan Hornblower, comecaram todos a resolver seus casos. Hornblower logo foi levado a julgamento e o veredicto dos quatro juizes (em 1799) foi decisivamente a favor de Watt. Seu amigo John Wilkinson, que havia resolvido o problema de perfuracao de um cilindro preciso, era um caso particularmente grave. Ele havia erguido cerca de vinte motores sem o conhecimento de Boulton e Watts. Eles finalmente concordaram em resolver a infracao em 1796. [ 21 ] Boulton e Watt nunca cobraram tudo o que lhes era devido, mas as disputas foram todas resolvidas diretamente entre as partes ou por arbitragem. Esses testes foram extremamente caros em termos de dinheiro e tempo, mas acabaram sendo bem-sucedidos para a empresa.

Copiadora [ editar | editar codigo-fonte ]

Antes de 1780, nao havia um bom metodo para fazer copias de cartas ou desenhos. O unico metodo as vezes empregado era um mecanismo que utilizava canetas multiplas vinculadas. Watt a principio experimentou melhorar esse metodo, mas logo desistiu dessa abordagem porque era muito complicado. Em vez disso, ele decidiu tentar transferir fisicamente um pouco da tinta da frente do original para o verso de outra folha, umedecida com um solvente e pressionada contra o original. A segunda folha deveria ser fina, para que a tinta pudesse ser vista atraves dela quando a copia fosse colocada contra a luz, reproduzindo assim o original com exatidao. [ 22 ] [ 23 ]

Watt comecou a desenvolver o processo em 1779 e fez muitos experimentos para formular a tinta, selecionar o papel fino, planejar um metodo para umedecer o papel fino especial e fazer uma prensa adequada para aplicar a pressao correta para efetuar a transferencia. Tudo isso exigia muita experimentacao, mas ele logo teve sucesso suficiente para patentear o processo um ano depois. Watt formou outra parceria com Boulton (que forneceu o financiamento) e James Keir (para gerenciar o negocio) em uma empresa chamada James Watt and Co. A perfeicao da invencao exigiu muito mais trabalho de desenvolvimento antes que pudesse ser usada rotineiramente por outros, mas isso foi realizado ao longo dos proximos anos. Boulton e Watt entregaram suas acoes aos filhos em 1794. [ 24 ] Tornou-se um sucesso comercial e foi amplamente utilizado em escritorios ainda no seculo XX.

Experimentos Quimicos [ editar | editar codigo-fonte ]

Desde cedo, Watt se interessou muito por quimica. No final de 1786, enquanto em Paris, ele testemunhou um experimento de Berthollet no qual ele reagiu acido cloridrico com dioxido de manganes para produzir cloro. Ele ja havia descoberto que uma solucao aquosa de cloro podia branquear os tecidos e publicou suas descobertas, que despertaram grande interesse entre muitos rivais em potencial. Quando Watt voltou para a Gra-Bretanha, ele comecou a fazer experimentos nesse sentido com a esperanca de encontrar um processo comercialmente viavel. Ele descobriu que uma mistura de sal ( cloreto de sodio ), dioxido de manganes e acido sulfurico poderia produzir cloro, que Watt acreditava ser um metodo mais barato. Ele passou o cloro em uma solucao fraca de alcali e obteve uma solucao turva que parecia ter boas propriedades de branqueamento. Ele logo comunicou esses resultados a James McGrigor, seu sogro, que era tintureiro em Glasgow . Caso contrario, ele tentou manter seu metodo em segredo. [ 25 ]

Com McGrigor e sua esposa Annie, ele comecou a expandir o processo e, em marco de 1788, McGrigor conseguiu branquear 1 500 metros de tecido para sua satisfacao. Mais ou menos nessa epoca, Berthollet descobriu o processo do sal e do acido sulfurico e o publicou de forma que se tornou de conhecimento publico. Muitos outros comecaram a experimentar a melhoria do processo, que ainda apresentava muitas deficiencias, entre as quais o problema de transporte do produto liquido. Os rivais de Watt logo o ultrapassaram no desenvolvimento do processo e ele desistiu da corrida. Somente em 1799, quando Charles Tennant patenteou um processo para a producao de po branqueador solido ( hipoclorito de calcio ), ele se tornou um sucesso comercial. Em 1794, Watt foi escolhido por Thomas Beddoes para fabricar aparelhos para produzir, limpar e armazenar gases para uso na nova Instituicao Pneumatica em Hotwells em Bristol. Watt continuou a fazer experiencias com varios gases por varios anos, mas em 1797 os usos medicos dos "ares artificiais" chegaram a um beco sem saida. [ 26 ]

Referencias

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Bibliografia [ editar | editar codigo-fonte ]

  • MILLAR, D. et al. The Cambridge Dictionary of Scientists. Cambridge University Press, 1996.

Ligacoes externas [ editar | editar codigo-fonte ]

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