Estudo quebra lei da física e aponta novos caminhos para a energia solar

Pesquisa desenvolvida nos Estados Unidos apresenta uma possível solução para potencializar a produção de energia limpa; veja como.

Pela primeira vez, um experimento conseguiu quebrar uma lei da física sobre a absorção e a emissão de radiação térmica. Com isso, cientistas esperam aprimorar as tecnologias atuais de energia solar.

Todo corpo físico esquenta quando exposto ao Sol. Isso acontece porque a radiação dos raios solares é absorvida e convertida em calor. Esse objeto ou ser vivo, então, também se transforma em uma fonte de energia capaz de transferir calor. O fenômeno é o que explica, por exemplo, a sensação de calor emanando de muros ou do asfalto após uma tarde ensolarada.

A relação entre a capacidade de um objeto de absorver e emitir energia na forma de radiação eletromagnética (o que podemos chamar de eficiências de absorção e emissão) foi descrita pela primeira vez em 1860. Quem a propôs foi o físico alemão Gustav Kirchhoff, que deu o seu nome ao conceito.

A Lei de Kirchhoff defende que as eficiências de absorção e emissividade são iguais em cada comprimento de onda e ângulo de incidência. No entanto, a lei só se aplica quando o objeto de estudo está em equilíbrio termodinâmico.

Essa regra é bastante utilizada na identificação de objetos que podem ser usados ​​para manter a temperatura, como na cobertores térmicos que conseguem refletir o calor.

Porém, a equipe do laboratório de Harry Atwater, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, parece ter encontrado uma exceção à lei científica. “A Lei de Kirchhoff foi mantida por mais de 150 anos e, embora propostas teóricas para sua violação tenham sido apresentadas antes, esta é a primeira prova experimental de quebra dela”, descreve o especialista em comunicado à imprensa.

Em artigo publicado em 24 de julho na revista Nature Photonics, Atwater e seus colegas defendem que é possível estimular nos corpos expostos ao Sol uma eficiência de conversão de energia mais alta. Diante da crescente demanda por matrizes energéticas renováveis e limpas na missão de frear o aquecimento global, tornou-se interessante aplicar essa hipótese a placas solares.

“Um objeto coletor de energia, como um fotovoltaico, reemite parte de sua energia absorvida de volta para o Sol. Essa energia é perdida para os propósitos humanos. Assim, se a radiação fosse enviada a outro objeto coletor de energia, seria possível alcançar eficiências de conversão de energia mais altas”, sugere Komron Shayegan, líder do estudo.

O dispositivo desenvolvido para trabalhar junto com os painéis solares apresenta uma estrutura padronizada e forte resposta de campo magnético. Nos testes conduzidos a 50°, 100° e 150°C, ele se mostrou capaz de aumentar a absorção e a emissão em comprimentos de onda infravermelhos.

“O que é particularmente empolgante é que podemos observar o efeito simplesmente aquecendo o dispositivo acima da temperatura ambiente e comparando diretamente a eficiência de emissão com a eficiência de absorção”, destaca Shayegan.

Além de ajudar a afastar a humanidade dos combustíveis fósseis, a descoberta abre espaço para novas pesquisas envolta da absorção de comprimentos de onda específicos.

FONTE:

https://revistagalileu.globo.com/ciencia/noticia/2023/08/estudo-quebra-lei-fisica-do-seculo-19-e-traz-nova-esperanca-a-energia-solar.ghtml