Supercondutores

SUPERCONDUTORES

Em razão da resistência elétrica dos fios que conduzem eletricidade, a corrente elétrica sofre uma significativa perda de energia, por exemplo, durante o processo de transporte das usinas geradoras até o consumidor. Para diminuir essa perda de energia, são usados fios condutores com baixa resistência. Por isso, muitos cientistas buscam conseguir materiais capazes de conduzir energia elétrica sem que ocorram perdas para o meio ambiente, os chamados supercondutores.

Para o holandês Heine Kammerlingh-Onnes a resistência deveria diminuir até chegar no zero absoluto, pois achava que as vibrações dos átomos do metal, que dificultam o deslocamento dos elétrons e causam a resistência, deveriam cessar neste ponto, então a resistência elétrica cairia gradualmente.Mas Lord Kelvin achava que os próprios elétrons congelariam no zero absoluto, logo, a resistência elétrica seria infinita.

Em 1908, Onnes conseguiu liquefazer o gás Hélio em 4 graus absoluto (4 Kelvin), o que serviu de base para verificar que a resistência elétrica do mercúrio desaparecia quando era resfriado também à 4K, o que corresponde à 269,15°C. Onnes descobriu assim a supercondutividade, que é uma propriedade física própria de determinados materiais que, à baixas temperaturas, permite a passagem de corrente elétrica sem resistência e nem perdas de energia.

Em um condutor normal, se compararmos a corrente elétrica a uma pesada rede de íon, veremos que os elétrons, estão em constante movimento, colidem com os íons desta rede. Em cada colisão parte da energia carregada pelo elétron é absorvida pela rede iônica e transformada em calor, que é constantemente dissipado. Este fenômeno é o que entedemos como resistência elétrica.

Acontece que, num supercondutor convencional, o problema do fluido eletrônico não pode ser resolvido para elétrons individuais, mas sim para pares de elétrons. Em 1957, John Bardeen, Leon Cooper e Robert Schrieffer propuseram a teoria, que lhes concedeu o prêmio Nobel de 1972, conhecida como "Teoria BCS" que dizia que os elétrons de um supercondutor formam "pares" que podem se mover pela rede cristalina do metal sem impedimentos. Esse pareamento é causado por uma força atrativa entre os elétrons pela troca de fônons.

Algum tempo depois, Walther Meissner e Robert Ochsenfeld concluíram que colocando um supercondutor imerso e resfriado em um campo magnético externo, este tenderia a ejetar todo o campo aplicado, fenômeno conhecido como Efeito Meissner, que é uma característica primordial da supercondutividade.

Pode-se fazer uma demonstração colocando em uma bandeja um objeto contendo 1g de Y-Ba-Cu-O, um supercondutor que possui alta temperatura crítica. Então é derramado sobre o objeto nitrogênio líquido, à uma temperatura de -196°C, equivalente a 77K, imediatamente o líquido começa a ferver devido ao calor que o nitrogênio em estado líquido absorve do supercondutor.

O nitrogênio liquido se gaseifica e a temperatura do supercondutor decresce gradativamente. Quando o processo se finaliza, o supercondutor e o nitrogênio estão em equilíbrio térmico, ou seja, o supercondutor atingiu sua temperatura crítica que é de 91K para o Y-Ba-Cu-O. Agora este objeto possui propriedades supercondutoras. Neste processo não é aproximado nenhum imã