Tecnologia

Passo 3

Pesquisar, em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, como ocorre o desperdício na forma de calor no motor de um automóvel, e quais as novas tecnologias baseadas em materiais termoelétricos.

Resposta:

Uma descrição detalhada da distribuição da energia no motor a combustão interna

é apresentada por Heywood (1988), mostrando a transformação da energia química do

combustível nos diferentes processos de transferência de calor e de realização de

trabalho.

Pode-se apreciar que somente uma parte do total da energia da combustão é transferida diretamente ao eixo. Aproximadamente 75% da energia do combustível são perdidos, sendo os restantes aproveitados na forma de trabalho (Bohacz, 2007).

Gerando energia a partir do calor

Agora cientistas das universidades do Oregon, Estados Unidos, e do Conselho de Pesquisas da Austrália, trabalhando conjuntamente, descobriram não apenas como recuperar essa energia perdida pelos motores a combustão, mas também como retirar energia das fontes geotérmicas, uma forma de geração de energia limpa e renovável disponível em áreas vulcânicas.

Os cientistas criaram um novo tipo de material termoelétrico - ou material termogerador, capaz de converter calor em energia elétrica - utilizando nanofios. "[...] dispositivos termoelétricos nanoestruturados poderão ser práticos para

aplicações como a recuperação do calor perdido nos motores de automóveis, resfriadores construídos diretamente dentro dos chips e refrigeradores domésticos mais compactos e silenciosos," explica Heiner Linke, um dos pesquisadores.

Ele e seu colega Tammy Humphrey descobriram que dois objetos podem ter diferentes temperaturas e ainda assim manterem o equilíbrio mútuo em nanoescala. Esse é um fenômeno crucial para que se possa atingir o desempenho necessário para o uso prático dos materiais termoelétricos na geração de energia elétrica e na refrigeração.

Materiais termoelétricos

Imagine uma xícara de café sobre uma mesa: o café irá esfriar gradualmente porque as moléculas na xícara transferirão automaticamente o calor do café para a mesa, até atingir o equilíbrio térmico. Esse fenômeno é explicado pelas leis da termodinâmica: o calor irá sempre fluir do mais quente para o mais frio. O problema é que a energia gasta pelos elétrons para fazer essa transferência é simplesmente perdida.

Os materiais termoelétricos tentam recuperar essa energia convertendo-a em eletricidade. Mas eles não funcionam muito se o fluxo de calor for descontrolado. A descoberta feita por Humphrey e Linke envolve justamente o controle do movimento dos elétrons, utilizando materiais que são estruturados em nanoescala.

Eles demonstraram que, se uma tensão elétrica for aplicada a um sistema elétrico que tiver uma diferença de temperatura, é possível controlar elétrons que tenham uma energia específica. Isto significa

que, se o material nanoestruturado for projetado para permitir apenas o fluxo desse tipo de elétron, atinge-se um novo tipo de equilíbrio, no qual os elétrons não migram espontaneamente do quente para o frio.

Como o sistema não ficará verdadeiramente em equilíbrio, o fluxo de elétrons pode ser revertido, permitindo que um equipamento funcione na eficiência máxima possível. Para os motores de carro, essa eficiência máxima teoria é conhecida como limite de Carnot.

Os pesquisadores acreditam que a tecnologia atual já possibilite que seus materiais nanoestruturados criem equipamentos que atinjam 50% do limite de Carnot. Os mais eficientes materiais termoelétricos conhecidos hoje atingem apenas 15% desse limite.

O trabalho foi apresentado neste último dia 5 de Abril, na Conferência de Dispositivos em Nanoescala e Integração de Sistemas, realizada em Houston, nos Estados Unidos.

Materiais termoelétricos com eficiência aumentada em 40%

Pesquisadores conseguiram o maior avanço em mais de 50 anos lidando com materiais termoelétricos. Agora estas ligas, capazes de transformar diretamente calor em eletricidade, tiveram sua eficiência aumentada em 40%.

Ineficiência energética

Quando se fala em eficiência energética, é fácil constatar que a maioria da energia dos combustíveis hoje utilizados se perde na forma de calor: dos motores