A busca por novas fontes de energia alternativas constitui uma verdadeira “corrida do ouro” dentro deste campo de pesquisa. A abundância de recursos hídricos no Brasil, colocam o país numa posição relativamente confortável em termos de matriz energética. Analogamente à “corrida do ouro” visando se desenvolver novas formas de geração de energia, a busca por novos métodos de refrigeração é tópico de amplo interesse da comunidade científica, tanto do ponto de vista da pesquisa básica como em termos de aplicações tecnológicas. Recentemente, com a necessidade de se manter algumas das vacinas disponíveis contra o Covid-19 em baixas temperaturas, ficou evidente a importância de métodos apropriados de refrigeração.
No dia a dia, utilizamos os refrigeradores de nossas casas para manter nossos alimentos e bebidas; utilizamos, para o nosso conforto, o ar-condicionado nos carros e em outros ambientes. Tanto os refrigeradores domésticos como os sistemas de ar-condicionado funcionam com base naquilo que chamamos na Física de ciclo termodinâmico. Em suma, no ciclo termodinâmico o gás é expandido e comprimido com o auxílio de um motor, de tal forma que “calor” é retirado do ambiente que se quer resfriar. Existem outros métodos mais complexos de refrigeração, como por exemplo o resfriamento a laser e a refrigeração magnética.
Em artigo científico recentemente publicado no periódico internacional Materials Research Bulletin (Fator de Impacto 4,019) sob o título “Giant caloric effects close to any critical end point”, um dos grupos de pesquisa do Departamento de Física – IGCE – Unesp Câmpus de Rio Claro, em parceria com grupo de pesquisa da Unesp Câmpus de Ilha Solteira, demonstrou que nas vizinhanças de qualquer ponto crítico, o chamado efeito calórico (resfriamento magnético ou elétrico, por exemplo) deve ser gigante. De forma simples, um ponto crítico pode ser entendido como aquele correspondente a certo valor de temperatura e determinado valor de campo elétrico, campo magnético ou pressão; parâmetros estes que governam a mudança de fase de uma determinada substância (ver Figura). Utilizando argumentos físicos baseados no conceito de entropia, o time de pesquisadores demonstrou que é possível obter os chamados efeitos calóricos gigantes quando a matéria é colocada em condições extremas. Os resultados obtidos pelo grupo podem ter impacto e relevância tecnológica com base na possibilidade de se otimizar o efeito calórico.
Diagrama de fases temperatura (T) x campo elétrico (E), campo magnético (B) ou pressão (p). As várias fases e ponto crítico são indicados. A região amarela indica a delimitação da mudança do regime Ising para um regime do tipo Landau. Os termos ga e gb denotam as linhas espinodais que delimitam a região de coexistência, a qual possui uma linha de transição de primeira ordem que termina no ponto crítico. Para o caso onde o sistema apresenta uma coexistência entre uma fase paraelétrica e ferroelétrica, mostra-se que ao aumentar a pressão o volume do sistema é diminuído por um fator δv, o que aumenta a entropia do sistema. Também são mostradas a linha Widom e a região supercrítica. Figura extraída do artigo intitulado “Giant caloric effects close to any critical end point”, publicado em Materials Research Bulletin 142, 111413 (2021) assinado por Lucas Squillante, Isys F. Mello, Antonio C. Seridonio, Mariano de Souza.
O referido artigo científico constitui parte da tese de doutorado de Lucas Squillante, orientando do Prof. Dr. Mariano de Souza. O pesquisador Antonio Seridonio (Unesp – Câmpus de Ilha Solteira), a doutoranda Isys Mello (Unesp – Câmpus de Rio Claro) também assinam o artigo. O artigo pode ser lido em: https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111413.
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