![\"#\"](\"https:\/\/www.unicamp.br\/unicamp\/sites\/default\/files\/inline-images\/man_ju_fios-refrigeracao_20191127_AMP_2.jpg\")
<\/p>\n
Como funciona<\/strong><\/p>\n H\u00e1 cerca de duzentos anos sabe-se que a borracha natural esticada se aquece, efeito chamado de elastoc\u00e1lorico, desde ent\u00e3o muito estudado. Isso ocorre, explica o professor Douglas Galv\u00e3o, porque com o estiramento as cadeias polim\u00e9ricas que constituem as fibras de borracha se tornam mais organizadas, o que leva a uma diminui\u00e7\u00e3o da sua entropia, ou seja, \u00e0 diminui\u00e7\u00e3o do grau de desordem do sistema molecular.\u00a0 Se esse processamento \u00e9 realizado rapidamente, de forma que n\u00e3o haja tempo do material trocar calor com o meio ambiente, em um processo denominado adiab\u00e1tico, a queda da entropia, em decorr\u00eancia da organiza\u00e7\u00e3o das fibras, deve ser compensada pelo aumento da temperatura do sistema, de acordo com a segunda lei da termodin\u00e2mica, para que a entropia do sistema se mantenha constante em um processo durante o qual nenhuma quantidade de calor \u00e9 trocada entre o sistema e seu meio. Ocorre que para o estiramento h\u00e1 necessidade de realizar um trabalho sobre o sistema e \u00e9 esse fornecimento de energia interna ao sistema que eleva sua temperatura, que na verdade ocorre em decorr\u00eancia do aumento da energia cin\u00e9tica media das mol\u00e9culas que o constituem. Mas, se logo na sequ\u00eancia a borracha esticada \u00e9 permitida entrar em equil\u00edbrio com o meio ambiente, por ter perdido calor para ele, ao retornar rapidamente \u00e0s condi\u00e7\u00f5es de origem, portanto em um novo processo adiab\u00e1tico, ocorre uma diminui\u00e7\u00e3o da temperatura percept\u00edvel ao tato. Isso ocorre porque se d\u00e1 o processo inverso. Com efeito, ao ser rapidamente solta ou liberada, a borracha, em um processo tamb\u00e9m adiab\u00e1tico, tem a entropia agora aumentada em decorr\u00eancia da volta ao desalinhamento das cadeias polim\u00e9ricas que a constituem e inversamente compensa isso com a queda da temperatura. Ou melhor, ao ser liberada, a borracha age sobre o meio externo devolvendo na forma de trabalho a energia interna acumulada durante o estiramento, do que resulta a diminui\u00e7\u00e3o da temperatura. Nesse momento, a borracha em contato com um meio que se deseja resfriar retira calor dele, a exemplo do que acontece nos atuais refrigeradores que utilizam gases.<\/p>\n Embora, explica o professor Alexandre Fonseca, o fen\u00f4meno independa do tamanho da borracha empregada, sua aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica esbarra em limita\u00e7\u00f5es. No estudo publicado na Science foram empregadas borrachas de dois a tr\u00eas cm de comprimento que devem ser esticadas at\u00e9 12 a 18 cm, ou seja, de seis a sete vezes seu tamanho inicial para atingir uma varia\u00e7\u00e3o de temperatura de dez graus. Para que a refrigera\u00e7\u00e3o aconte\u00e7a \u00e9 necess\u00e1rio o contato entre a fonte fria (a borracha) e a fonte quente a ser resfriada. Portanto, quanto maior a borracha maior a superf\u00edcie de contato, o que inviabiliza o processo em vista das limita\u00e7\u00f5es impostas pelo tamanho dos refrigeradores. Mas esse seria um problema contorn\u00e1vel com a utiliza\u00e7\u00e3o simult\u00e2nea de v\u00e1rios ciclos por unidade de tempo, lembra o docente: \u201cA efici\u00eancia de uma m\u00e1quina refrigeradora \u00e9 medida pelo coeficiente de performance, que resulta da raz\u00e3o entre o calor extra\u00eddo da regi\u00e3o que se pretende resfriar pele energia usada na opera\u00e7\u00e3o da m\u00e1quina. Nos refrigeradores comuns esse coeficiente \u00e9 da ordem de quatro ou cinco e nos bons refrigeradores chega a oito, isto \u00e9, eles retiram oito vezes mais energia do que consomem da rede el\u00e9trica no mesmo tempo. Mas existem outros fatores a serem considerados, como uma eficiente troca de calor entre a borracha e o meio a ser resfriado. Estes, al\u00e9m de outros, s\u00e3o fatores importantes e que devem ser superados para aumentar a efici\u00eancia do processo\u201d.<\/p>\n O pulo do gato<\/strong><\/p>\n Entretanto, o professor Galv\u00e3o considera que o verdadeiro pulo do gato foi dado pelo grupo de Baughman ao descobrir que a tor\u00e7\u00e3o de um fio de borracha e de alguns outros materiais em substitui\u00e7\u00e3o ao estiramento podem levar ao mesmo efeito elastocal\u00f3rico e at\u00e9 com maior intensidade. Com a vantagem de n\u00e3o exigir o emprego de fios longos. No caso do fio de pesca, por exemplo, como a tor\u00e7\u00e3o permite que o material acumule maior \u201cstress\u201d sem romper-se, \u00e9 poss\u00edvel observar de modo mais significativo o efeito elastocal\u00f3rico. Outro achado in\u00e9dito do trabalho publicado foi a medida da intensidade do efeito da tor\u00e7\u00e3o em uma liga de n\u00edquel-tit\u00e2nio, at\u00e9 ent\u00e3o n\u00e3o estudado.\u00a0 A publica\u00e7\u00e3o apresenta os efeitos elastocal\u00f3ricos em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 tor\u00e7\u00e3o tanto na borracha, como no polietileno e na liga n\u00edquel-tit\u00e2nio. Em tese o modelo desenvolvido pode ser estendido para outros materiais que apresentam o mesmo efeito de forma significativa. O professor Galv\u00e3o enfatiza: \u201cA\u00a0import\u00e2ncia do trabalho est\u00e1 em se ter descoberto um novo efeito baseado em um conhecimento de 200 anos, mostrando a possibilidade de utilizar a tor\u00e7\u00e3o na refrigera\u00e7\u00e3o, o que n\u00e3o tinha ainda sido investigado\u201d.<\/p>\n A figura que segue mostra uma barra com a indica\u00e7\u00e3o do c\u00f3digo de cores que vai do azul ao vermelho com a indica\u00e7\u00e3o da varia\u00e7\u00e3o da temperatura nas extremidades. O estado A \u00e9 o inicial, que corresponde \u00e0 temperatura ambiente; o estado B refere-se \u00e0 situa\u00e7\u00e3o em que foi aplicada uma determinada quantidade de tor\u00e7\u00e3o; o estado C representa o est\u00e1gio em que a tor\u00e7\u00e3o foi liberada, mas ap\u00f3s a borracha torcida no item B entrar em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com o meio ambiente.<\/p>\n A figura seguinte mostra o que deve acontecer com a borracha durante o ciclo completo de uma m\u00e1quina refrigeradora. Em (a) a borracha em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com o ambiente; em (b) a borracha imediatamente ap\u00f3s receber tor\u00e7\u00e3o; em (c) a borracha torcida ap\u00f3s entrar em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com o ambiente; em (d) a borracha imediatamente ap\u00f3s a remo\u00e7\u00e3o da tor\u00e7\u00e3o; e em (e) a borracha destorcida novamente em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com o ambiente. As cores mais claras correspondem \u00e0s maiores temperaturas.<\/p>\n Os grupos americano e chin\u00eas trabalharam nas determina\u00e7\u00f5es experimentais e em alguns aspectos mec\u00e2nicos das estruturas dos fios torcidos. \u00a0Na avalia\u00e7\u00e3o dos docentes da Unicamp, \u201cnossa contribui\u00e7\u00e3o consistiu na elabora\u00e7\u00e3o de c\u00e1lculos por din\u00e2mica molecular cl\u00e1ssica da diferen\u00e7a de entropia de duas estruturas cristalinas do polietileno com vistas a mostrar a origem do efeito elastocal\u00f3rico, pois o material ao ser torcido sofre mudan\u00e7a de fase cristalina. Al\u00e9m disso, contribu\u00edmos com o estudo da termodin\u00e2mica do efeito elastocal\u00f3rico e nas discuss\u00f5es sobre as interpreta\u00e7\u00f5es dos resultados. Na verdade nossos c\u00e1lculos computacionais serviram para apresentar e delinear uma explica\u00e7\u00e3o para o efeito observado no polietileno\u201d.<\/p>\n Os docentes esclarecem que o processo ainda n\u00e3o \u00e9 competitivo com a utiliza\u00e7\u00e3o do g\u00e1s nos sistemas de refrigera\u00e7\u00e3o utilizados hoje. Seu emprego esbarra ainda em problemas de engenharia, mas principalmente, no desenvolvimento de materiais mais eficientes e adequados ao processo de tor\u00e7\u00e3o.\u00a0 \u00a0O professor Galv\u00e3o destaca, entretanto, que com um estudo envolvendo ci\u00eancia b\u00e1sica, foi criado um modelo que se mostrou vi\u00e1vel e que demanda agora a descoberta de novos materiais e da utiliza\u00e7\u00e3o de uma engenharia eficiente: \u201c\u00e9 a ci\u00eancia gerando a possibilidade de novas tecnologias, bem estar, emprego e riquezas\u201d, diz ele.<\/p>\n![\"#\"](\"https:\/\/www.unicamp.br\/unicamp\/sites\/default\/files\/inline-images\/man_ju_fios-refrigeracao_20191127_AMP_4.jpg\")
<\/p>\n![\"#\"](\"https:\/\/www.unicamp.br\/unicamp\/sites\/default\/files\/inline-images\/man_ju_fios-refrigeracao_20191127_AMP_3.jpg\")
<\/p>\n![\"#\"](\"https:\/\/www.unicamp.br\/unicamp\/sites\/default\/files\/inline-images\/man_ju_fios-refrigeracao_20191127_AMP_5.jpg\")
<\/p>\n![\"#\"](\"https:\/\/www.unicamp.br\/unicamp\/sites\/default\/files\/inline-images\/man_ju_fios-refrigeracao_20191127_AMP_6.jpg\")
<\/p>\n