A ERA DA SUPERCONDUTIVIDADE
No decorrer dos primeiros anos do século XX, o físico neerlandês Kammerlingh Onnes atuava no estudo e descrição de propriedades de alguns materiais. Após a incrível façanha de liquefazer o gás Hélio (que ocorre a -268 °C), até então inédita na história da humanidade, Onnes se empenhou na análise do comportamento de alguns materiais quando submetidos à temperaturas muito baixas. Foi em 1911 que de forma involuntária e arbitrária, Onnes percebeu que a resistividade do metal mercúrio caía à zero em temperaturas próximas a -268 °C. Nascia assim o fenômeno denominado “Supercondutividade”, que descrevia expectativas de proporções gigantescas que poderiam revolucionar diversos ramos tecnológicos e sociais nos anos seguintes. Na atualidade, tais expectativas se encontram cada vez mais expressivas e as aplicações da supercondutividade se tornam a cada momento mais visíveis.
Para se entender a supercondutividade, alguns conceitos fundamentais se fazem necessários. A resistividade (p), propriedade intrínseca dos materiais, é definida como a razão entre um determinado campo elétrico (E) ao qual o material é submetido, e a densidade de corrente (J) produzida por este campo: p = E/J. Assim, a resistividade é a mediada do quanto o material resiste à produção de uma determinada densidade de corrente. Logo, quanto maior o valor de p, maior será o campo elétrico necessário para se produzir o mesmo J. A resistência, grandeza fundamental no que diz respeito à dissipação de energia por passagem de corrente, é proporcional à resistividade e varia com as dimensões físicas do condutor. De uma forma geral, verifica-se experimentalmente que, para um mesmo material condutor metálico, a resistividade diminui com a diminuição da temperatura e aumenta com o aumento desta. Tal relação pode ser observada no gráfico a seguir:
Durante a realização de seus experimentos, Onnes observou materiais que seguiam aproximadamente esta relação. Todavia, para sua surpresa, a partir de uma determinada temperatura o material simplesmente deixava de seguir tal lei e sua resistividade simplesmente caía, de forma instantânea, a zero:
A existência de tal característica deixava inúmeros pesquisadores perplexos. Tratava-se de algo revolucionário. Conforme apontado anteriormente, a resistividade nula implicaria em resistência zero, tornando ínfima a dissipação de energia por Efeito Joule. Exemplificando em termos práticos, conforme dados divulgado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), cerca de 4% da energia elétrica produzida nas usinas brasileiras é perdido por dissipação de calor durante a circulação nos fios. Além disso, conforme apontado anteriormente, a resistência é proporcional ao comprimento do condutor fazendo com que as perdas sejam ainda maiores quando a fonte se encontra distante do consumidor final. Assim, um condutor sem resistência revolucionaria o processo de fornecimento de energia elétrica, diminuindo os custos para o consumidor .
Além deste fenômeno associado à resistividade, os supercondutores apresentam o diamagnetismo perfeito em temperaturas muito baixas. Tal característica faz com que estes materiais expulsem (de forma parcial ou completa) o campo magnético aplicado externamente sobre eles. Na atualidade, tal característica tem sido amplamente utilizada em experimentos, tais como os famosos “Trens Maglev”, que utilizam a levitação magnética e têm revolucionado o setor de transportes no mundo.
De uma forma geral, os supercondutores apresentam limitações relacionadas às pequenas temperaturas das quais necessitam. Todavia, ao longo do tempo pesquisadores têm atuado no desenvolvimento de materiais com temperaturas críticas mais elevadas, de forma que já se veem aplicações em grande escala. O fato é que, ao longo do tempo, estes materiais têm impactado diversos setores com o desenvolvimento de máquinas elétricas e sensores mais eficientes. Se toda a evolução prosseguir na escala em que se encontra, em breve poderemos observar aplicações nos mais diversos setores tecnológicos, o que inclui os relacionados à agricultura.
Referências:
SEARS, Francis Weston; FORD, A. Lewis (Colab.). Física III: eletromagnestimo. 12. ed. São Paulo: A. Wesley, 2009. xix, 425 p.
http://www.univerciencia.ufscar.br/n_2_a1/super.pdf
http://bondedafisica.blogspot.com
