Um dos maiores sonhos da ciência aplicada a usos domésticos é a substituição dos produtos químicos refrigerantes usados em geladeiras e freezers. Isso certamente diminuiria a quantidade de poluentes emitidos na atmosfera. Uma das possíveis alternativas que vem sendo estudada e desenvolvida para o uso em aparelhos domésticos é a refrigeração magnética, que utiliza propriedades especiais dos metais como a entropia e o efeito magnetocalórico.
A refrigeração magnética utiliza propriedades especiais dos metais como a entropia e o efeito magnetocalórico.
Para entendermos um pouco melhor como isso funciona, devemos lembrar de como os ímãs funcionam. Quase todo mundo já manipulou um ímã em alguma situação na vida, seja por brincadeira ou aplicado em algum trabalho, mas uma coisa que pode ter passado despercebida é que campos magnéticos geram calor. Esse é o efeito magnetocalórico que vamos explicar um pouco melhor.
O calor dos ímãs
Quando um pedaço de metal está em repouso, sem nenhuma influência sobre ele, seus elétrons se movimentam sem um padrão definido. Quando um ímã se aproxima e o metal fica sob a influência de um campo magnético, os elétrons alinham seus movimentos de modo que fiquem todos na mesma direção. Isso é uma perda de entropia, ou seja, uma limitação colocada na movimentação livre dos elétrons.
A limitação não é completa, pois os elétrons, apesar de não poderem mudar de direção, podem se mover de outras formas. Nesse caso, a entropia aumenta ao permitir que os próprios átomos vibrem um pouco mais violentamente. Essa vibração de átomos é mais popularmente conhecida por nós todos como... calor! Basta aplicar um campo magnético a um pedaço de metal e ele vai aquecer. O efeito é moderado na maioria dos metais, mas alguns deles podem esquentar bastante.
Se um pedaço de metal estiver sob a influência de um campo magnético e repentinamente ele é removido, o metal esfria.
É o caso do gadolínio, um metal artificial que também é usado como supercondutor. Sob o efeito de um campo magnético, ele sofre um aquecimento bastante considerável. Agora você deve estar se questionando: o que o aquecimento de um metal tem a ver com geladeiras e freezers? Pois a resposta é simples: sempre que algo é aquecido, outra coisa precisa esfriar, basta criar o método correto para isso ser bem aproveitado.
Esquentando para esfriar
Se um pedaço de metal estiver sob a influência de um campo magnético e repentinamente ele é removido, o metal esfria. Já existem alguns pequenos refrigeradores de laboratório que usam essa ideia: uma substância, geralmente o hélio, é aplicada ao metal enquanto ele está inserido em um campo magnético estável. A substância leva embora o calor extra, o metal esfria e o campo magnético é desligado. O metal fica tão frio que pode ser utilizado como uma unidade de resfriamento.
Apesar de geladeiras domésticas que utilizem esse efeito de resfriamento magnetocalórico estarem longe de poderem ser fabricadas e comercializadas em ampla escala, o fato desse sistema parecer eficaz e ainda poder ser amplamente aprimorado dá esperanças de um dia podermos abrir mão de produtos químicos para resfriar os nossos alimentos.
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