Gotas levitam sobre um colchão de luz azul

Com informações do AIP - 12/08/2015

Os físicos ainda precisarão caracterizar melhor o plasma formado no espaço de levitação para conseguir tirar proveito dele.
[Imagem: Cedric Poulain et al. - 10.1063/1.4926964]

Levitação e plasma

Físicos franceses descobriram uma nova maneira de levitar gotículas de alguns tipos de líquidos e, no processo, criar um plasma com uma quantidade mínima de energia.

Surpreendentemente, o processo também cria um pequeno show de luzes, com a gota faiscando enquanto flutua acima de um espaço que emite a suave luz azul do plasma.

O experimento demonstra uma maneira simples e barata de gerar um microplasma que pode ser movimentado à vontade, já que ele acompanha a gotícula em levitação.

Levitação elétrica

O efeito de levitação é semelhante ao Efeito de Leidenfrost, que ocorre quando gotas de água dançam ao serem lançadas sobre uma panela quente.

A diferença é que o vapor é criado por uma descarga elétrica em lugar do calor. Além disso, o gás que se forma no espaço entre a gota e a base se ioniza até formar um plasma azulado.

Cedric Poulain e seus colegas da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica estavam tentando explorar justamente os limites da analogia entre o fenômeno de ebulição e o de eletrólise da água, que é a quebra da molécula de água em hidrogênio e oxigênio pela passagem de uma corrente elétrica.

A analogia é interessante porque a equipe estuda um evento chamado "crise de ebulição" nos geradores de vapor das usinas nucleares. Se o núcleo de um reator nuclear fica muito quente, bolhas na água de arrefecimento podem repentinamente coalescer para formar uma película de vapor que limita ainda mais a transferência de calor, levando a um perigoso aumento da temperatura do reator.

Esquema demonstrativo do experimento.
[Imagem: Cedric Poulain et al. - 10.1063/1.4926964]

Almofada de vapor e plasma

No experimento, uma pequena gota de uma solução fraca de ácido clorídrico - que conduz eletricidade - foi colocada acima de uma placa de metal e energizada por meio de um eletrodo. Quando a gota tocou a placa, fechando o circuito elétrico, a eletricidade começou a fluir, e a água na solução de ácido clorídrico começou a decompor-se em hidrogênio e oxigênio.

Acima dos 50 volts, a parte inferior da gota começou a faiscar. Ela levitou, erguendo-se acima da superfície da placa, e o espaço foi preenchido pelo plasma, que emite um brilho azul.

A almofada gasosa que sustenta a gota é, em sua maior parte, água vaporizada pela energia da corrente elétrica. Mas 50 volts parecia ser uma tensão baixa demais para formar um plasma.

Ao analisar melhor o resultado inesperado, porém, a equipe constatou que o pequeno espaço entre a gota e a placa de metal dá origem a uma forte elevação do campo elétrico, suficiente para gerar um plasma denso com muito pouca energia.

Mas eles admitem que nem tudo está explicado, sobretudo porque o plasma formado parece ser uma sobreposição de dois tipos diferentes de plasma. Somente mais estudos permitirão entender melhor o fenômeno e a possibilidade de tirar proveito dele nos reatores nucleares ou em outras aplicações.

Mais tópicos