Physics News Update nº 828

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 828, de 13 de junho de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
A TRANSFORMAÇÃO DE CALOR EM ELETRICIDADE ATRAVÉS DO SOM, foi demonstrada pelo grupo da Universidade de Utah do físico Orest Symko. O grupo construiu dispositivos que podem criar eletricidade a partir do calor que, de outra forma seria desperdiçado em objetos tais como chips de computador. Os dispositivos podem, potencialmente, gerar eletricidade extra a partir do calor das torres de usinas de energia nuclear, ou retirar calor de dispositivos eletrônicos militares. No encontro da última semana da Sociedade de Acústica da América (Acoustical Society of America) em Salt Lake City, cinco estudantes de Symko demonstraram as últimas versões dos dispositivos que eles desenvolveram nos últimos anos. Os dispositivos primeiro convertem o calor em som e, então, ondas sonoras em eletricidade. Tipicamente, cada dispositivo é um cilindro do tamanho de uma palma de mão que contém uma pilha de materiais tais como pástico, ou metal, ou fibra de vidro.A aplicação de uma fonte de calor, tal como um maçarico, a uma extremidade da pilha, cria um movimento de ar que atravessa o tubo cilíndrico. Este ar quente e em movimento, cria uma onda de som no tubo, de maneira similar ao sopro de ar que produz o som em uma flauta. A nota, ou freqüência da onda de som depende das dimensões do tubo; os modelos atuais produzem sons audíveis, mas dispositivos menores podem produzir ultrassom. A onda de som, então, atinge um cristal piezoelétrico, um material comercialmente disponível que converte som em eletricidade quando as ondas de som exercem pressão sobre o cristal. Symko diz que uma faixa aproximada de 10 a 25% do calor acaba convertido em som, nas situações típics. Os cristais piezoelétricos convertem, então, cerca de 80 a 90% da energia sonora em energia elétrica. Symko espera que os dispositivos serão usados nas aplicações práticas dentro de dois anos e podem fornecer uma alternativa melhor do que células fotovoltáicas em algumas situações.(Sessão 5aPA no encontro; ver também o press release da Universidade de Utah em http://www.unews.utah.edu/p/?r=053007-1)
POLÔNIO É O ÚNICO ELEMENTO COM UMA ESTRUTURA CRISTALINA SIMPLES e um novo trabalho teórico explica porque é assim. Em uma peça sólida de Polônio, os átomos se alojam nos vértices de uma célula cúbica unitária e em nenhum outro lugar (ver figura em http://www.aip.org/png/2007/280.htm). Muitos outros materiais têm estruturas mais apinhadas. Por exemplo, em uma estrutura cúbica de centro na face, átomos (tais como Potássio, Sódio, Ferro e Tungstênio) se alojam nos vértices do cubo e no centro de cada face. Em estruturas cúbicas de centro no corpo, os átomos (tais como Cobre, Ouro, Níquel e Irídio) se alojam nos vértices e no centro do próprio cubo. Somente o Polônio tem a estrutura cúbica simples (ver figura em www.aip.org/png).
Uma razão para tornar o estudo do Po tão difícil é que ele é altamente radioativo e ejeta produtos de decaimento; em verdade, o Polônio tem mais isótopos, 36, do que qualquer outro elemento.Os físicos da Academia de Ciências na República Tcheca produziram, agora, a primeira explicação teórica detalhada para a singular estrutura do cristal de Polônio: ela é resultado do complicado conjunto de estados de energia orbitais dos elétrons e seus estados de energia de spin. Estas combinações de spin-orbital ficam apenas mais complicadas com a intervenção dos efeitos relativísticos que se tornam importantes para átomos pesados, assim como o Polônio (elemento 84). Especificamente, eles identificaram o, assim chamado, termo-massa-velocidade (que descreve o aumento relativístico na massa de elétrons que se movem em velocidades comparáveis à da luz) como a causa da estrutura cúbica simples do Polônio.
Uma outra esquisitice do Polônio: sua anisotropia elástica é maior do que a de qualquer outro sólido. Isto é, é cerca de 10 vezes mais fácil deformar um cristal de Po na direção da diagonal, nas células cúbicas consolidadas, do que deformar o cristal em uma direção perpendicular a qualquer uma das faces do cubo. De acordo com Dominik Legut, esta propriedade é resultado direto da estrutura cúbica simples do Polônio. O Polônio é um elemento perigoso que aparece no ar e no solo, e em plantas tais como tabaco, chá e cogumelos. (Legut et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; texto disponível em Physics News Select)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.

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