FALAS DO TRABALHO NA ENGENHARIA

1. INTRODUÇÃO

Refrigeração magnética é uma tecnologia de refrigeramento, sendo desenvolvida atualmente pela parceria do Ames Laboratory do Departamento de Energia dos Estados Unidos com a Corporação astronáutica da América. Um modelo protótipo foi criado com sucesso em 1996

A refrigeração é uma tecnologia alternativa de refrigeração para aplicações ao redor da temperatura ambiente baseada no efeito magneto calórico (EMC). Este efeito se manifesta por meio de uma variação instantânea na temperatura de um material magnético quando submetido a uma variação de campo magnético externo. Um regenerador magnético ativo (RMA) submetido a um ciclo termodinâmico regenerativo permite transferir calor de um reservatório de baixa temperatura para um de alta temperatura através do trabalho magnético

A refrigeração magnética utiliza propriedades especiais dos metais como a entropia e o efeito magneto calóricos. Para entender melhor como funciona a troca de calor magnética temos que relembrar de como as imas funcionam. 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.

1. DESENVOLVIMENTO

O estudo da Refrigeração Magnética teve seu início em 1881. Warburg observou o efeito magneto caloria (MCE) quando submeteu um corpo de ferro à variação de um campo magnético. Em 1926 Giauque produziu temperaturas próximas a 1K, aplicando o resfriamento adiabático por desmagnetização. A partir deste marco passou a ser aplicada na criogenia, mais especificamente no processo de liquefação do hidrogênio e do hélio.

O efeito magneto-caloria é observado para qualquer material magnético e observado quando o campo magnético é retirado isotermicamente. Nesse latente a entropia do sistema se eleva absorvendo calor do meio. Todavia, os materiais devem ser utilizados próximos ao ponto de transição de fase (PT) que está associado à temperatura de transição (TC) (inserir figura). À temperatura de TC é também chamada de temperatura de Curie. Fora deste limite, o MCE cai fortemente. A magnitude do MCE pode ser estimada através de cálculos do campo molecular aproximado ou por medições experimentais.Fundamentalmente, qualquer mecanismo de aumento de entropia num processo adiabático pode ser utilizado para produzir resfriamento.

Em materiais magnéticos, como a posição do campo elétrico cristalino tem influencia direta sobre as propriedades termodinâmicas do sistema, incluem-se neste a entropia, técnicas de resfriamento adiabáticas podem ser implementadas. O resfriamento adiabático induzido por um campo magnético variável é conhecido como efeito magneto-caloria (MCE). Já o resfriamento adiabático induzido pela aplicação de pressão externa ao sistema é conhecido como efeito baro-caloria (BCE). A remoção do campo magnético do sistema induz a volta do material a sua estrutura natural. Uma das aplicações destes materiais é a sua utilização como sensores magnéticos. Nos dias atuais, devido à importância tanto cientifica como tecnológica, a pesquisa de materiais magnéticos, para o uso na refrigeração, vêm apresentando desenvolvimento bastante significativo, devido principalmente às altas taxas de geração de entropia magnética nestes materiais expõe o método utilizado para a fabricação das amostras experimentadas e posteriormente faz medições dos intervalos discretos do campo magnético e de temperatura para exprimir resultados da variação de entropia e do calor específico de vários materiais magnéticos. As equações utilizadas para expressar os resultados são apresentadas abaixo. A variação da entropia é dada por: