https://wiki.nivel-teorico.com/index.php?action=history&feed=atom&title=PiroeletricidadePiroeletricidade - Histórico de revisões2026-05-12T13:23:24ZHistórico de edições para esta página nesta wikiMediaWiki 1.40.1https://wiki.nivel-teorico.com/index.php?title=Piroeletricidade&diff=4886&oldid=prevCalimero0000: uma edição2013-05-02T23:54:42Z<p>uma edição</p>
<p><b>Página nova</b></p><div>'''Piroeletricidade''' (do grego ''pyr'', fogo, e [[eletricidade]]) é a capacidade de alguns materiais de gerarem temporariamente um [[potencial elétrico]] quando aquecidos ou arrefecidos. A mudança de temperatura modifica ligeiramente as posições dos átomos na [[estrutura cristalina]], de tal modo que a [[polarização]] do material é alterada. Esta alteração da polarização dá origem a um potencial elétrico temporário, que desaparece após o [[Dielétrico|tempo de relaxação dielétrica]].<ref>Estritamente, a diferença de potencial elétrico ao longo do cristal pode não chegar a zero; porém, a diferença de [[potencial eletroquímico]] atinge esse valor. O potencial eletroquímico é o que é realmente medido por um [[voltímetro]] (devido ao fenómeno dos [[Potencial de Volta|potenciais de contato]]), bem como o necessário para realizar trabalho.</ref> <br />
<br />
A piroeletricidade não deve ser confundida com [[termoeletricidade]], onde um perfil térmico fixo, não-uniforme, dá origem a uma diferença de potencial elétrico ''permanente''.<br />
<br />
== Explicação ==<br />
A piroelericidade pode ser visualizada como um dos lados de um triângulo, no qual cada vértice representa estados de energia do cristal: energia [[Energia cinética|cinética]], [[Energia elétrica|elétrica]] e [[Energia térmica|térmica]]. O lado entre os vértices elétrico e térmico representa o efeito piroelétrico e não produz energia cinética. O lado entre os vértices cinético e elétrico representa o [[efeito piezoelétrico]] e não produz [[calor]].<br />
<br />
Embora tenham sido concebidos materiais piroelétricos artificiais, este efeito foi inicialmente descoberto em minerais como a [[turmalina]]. O efeito piroelétrico está também presente nos [[osso]]s e [[tendão|tendões]].<br />
<br />
A carga piroelétrica nos [[Mineral|minerais]] desenvolve-se nas faces opostas de cristais assimétricos. A direção para a qual tende a propagação da carga é usualmente constante ao longo do material piroelétrico, mas em alguns materiais esta direção pode ser alterada por um [[campo elétrico]] próximo. Estes materiais dizem-se [[Ferroeletricidade|ferroelétricos]]. Todos os materiais piroelétricos são também [[Piezoeletricidade|piezoelétricos]]. Note-se contudo, que alguns materiais piezoelétricos têm uma simetria cristalina que não permite a piroeletricidade.<br />
<br />
== História ==<br />
A primeira referência ao efeito piroelétrico encontra-se nos escritos de [[Teofrasto]] em 314 a.C., que notou que a [[turmalina]] atraía palhas e cinzas quando aquecida. As propriedades da turmalina foram redescobertas em 1707 por [[Johann Georg Schmidt]], que reparou nas propriedades atrativas do mineral quando aquecido. A piroeletricidade foi descrita pela primeira vez - apesar de não ter sido assim designada - por [[Louis Lemery]] em 1717. Em 1747 [[Lineu]] associou pela primeira vez o fenómeno à eletricidade, o que só veio a ser demonstrado por [[Franz Ulrich Theodor Aepinus]], em 1756.<br />
<br />
O estudo da piroeletricidade tornou-se mais sofisticado no século XIX. Em 1824 [[David Brewster]] deu ao efeito o nome que hoje tem. Tanto [[William Thomson]] em 1878, como [[Woldemar Voigt]] em 1897, ajudaram a desenvolver uma teoria para os processos por detrás da piroeletricidade. [[Pierre Curie]] e o seu irmão, [[Jacques Curie]], estudaram a piroeletricidade na década de 1880, o que conduziu à descoberta de alguns dos mecanismos por detrás da piezoeletricidade.<br />
<br />
== Classes cristalinas piroelétricas ==<br />
As [[Estrutura cristalina|estruturas cristalinas]] podem ser divididas em 32 classes, ou grupos pontuais, segundo o número de [[eixo rotacional|eixos rotacionais]] e [[Plano de reflexão|planos de reflexão]] que exibem e que mantém a estrutura do [[cristal piroelétrico]]. Entre as 32 classes de cristais, vinte e uma são não-centrossimétricas (não têm [[centro de simetria]]). Destas vinte e uma, vinte exibem [[piezoeletricidade]] direta, sendo a restante a classe cúbica 432. Dez destas vinte classes piezoelétricas são polares, i.e., exibem uma polarização espontânea, tendo um dipolo na sua [[célula unitária]], e exibem piroeletricidade. Todos os [[cristal polar|cristais polares]] são piroelétricos.<br />
<br />
Classes de cristal piezoelétricas: 1, 2, m, 222, mm2, 4, -4, 422, 4mm, -42m, 3, 32, 3m, 6, -6, 622, 6mm, -62m, 23, -43m<br />
<br />
Piroelétricas: 1, 2, m, mm2, 3, 3m, 4, 4mm, 6, 6mm<br />
<!-- TEXTO DENSO E CONFUSO<br />
The property of pyroelectricity is the measured change in net polarization (a vector) proportional to a change in temperature. The total pyroelectric coefficient measured at constant stress is the sum of the pyroelectric coefficients at constant strain (primary pyroelectric effect) and the piezoelectric contribution from thermal expansion (secondary pyroelectric effect). Under normal circumstances, even polar materials do not display a net dipole moment. As a consequence there are no electric dipole equivalents of bar magnets because the intrinsic dipole moment is neutralized by "free" electric charge that builds up on the surface by internal conduction or from the ambient atmosphere. Polar crystals only reveal their nature when perturbed in some fashion that momentarily upsets the balance with the compensating surface charge.--><br />
<br />
== Desenvolvimentos recentes ==<br />
Têm sido feitos progressos na criação de materiais piroelétricos artificiais, usualmente na forma de uma película fina, a partir de [[nitreto de gálio]] ([[Gálio|Ga]][[Nitrogénio|N]]), [[nitrato de césio]] ([[Césio|Cs]][[Nitrogénio|N]][[Oxigénio|O]]<sub>3</sub>), [[fluoreto de polivinila|fluoretos de polivinila]], derivados de [[fenilpirazina]], e [[ftalocianina]] de [[cobalto]] (ver [[cristal piroelétrico]]). O [[tantalato de lítio]] ([[Lítio|Li]][[Tântalo|Ta]][[Oxigénio|O]]<sub>3</sub>) é um cristal que exibe tanto propriedades piezoelétricas como piroelétricas que tem sido usado para criar [[fusão nuclear]] em pequena escala ("[[fusão piroelétrica]]").<ref>[http://www.nature.com/nature/journal/v434/n7037/suppinfo/nature03575.html Nature]</ref><br />
<br />
== Descrição matemática ==<br />
O coeficiente piroelétrico pode ser descrito como a variação do vetor de polarização espontânea com a temperatura<ref>Damjanovic, Dragan, 1998, Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics, ''Rep. Prog. Phys.'' 61, 1267–1324.</ref>:<br />
:<math><br />
p_i = \frac{\partial P_{S,i}} {\partial T}<br />
</math><br />
em que ''p<sub>i</sub>'' (Cm<sup>-2</sup>K<sup>-1</sup>)<br />
é o vetor do coeficiente piroelétrico.<br />
<br />
== Geração de energia ==<br />
Um material piroelétrico pode ser repetidamente aquecido e arrefecido (de forma análoga a uma [[máquina térmica]]) para gerar energia elétrica utilizável. Um grupo calculou que a piroeletricidade num [[ciclo de Ericsson]] poderia atingir uma [[eficiência de Carnot]] igual a 50%,<ref>[http://www.ikhebeenvraag.be/mediastorage/FSDocument/135/Pyroelectric+energy+harvesting.pdf Free PDF], [http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/17/01/015012 DOI link 1 (subscription only)], [http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/18/12/125006 DOI link 2 (subscription only)]</ref> enquanto um outro estudo descobriu um material que poderia em teoria atingir uma eficiência de 84 a 92%<ref>[http://dx.doi.org/10.1063/1.331769 DOI:10.1063/1.331769]</ref> (estes valores de eficiências são para a piroeletricidade propriamente dita, ignorando perdas no aquecimento e arrefecimento do substrato, outras perdas por transferência de calor, e todas as restantes perdas noutras partes do sistema). Entre as possíveis vantagens dos geradores piroelétricos na geração de eletricidade (quando comparada com o motor convencional mais gerador elétrico), incluem temperaturas de funcionamento potencialmente menores, equipamento menos volumoso, e menos partes móveis.<ref>[http://dx.doi.org/10.1016/j.elstat.2006.07.014 DOI:10.1016/j.elstat.2006.07.014]</ref> Embora tenham sido aceitas algumas patentes para um tal aparelho,<ref>Por exemplo: [http://www.freepatentsonline.com/4647836.html US Patent 4647836], [http://www.freepatentsonline.com/6528898.html US Patent 6528898], [http://www.freepatentsonline.com/5644184.html US Patent 5644184]</ref> a sua comercialização não parece estar próxima.<br />
<br />
== Ver também ==<br />
* [[Cristal piroelétrico]]<br />
* [[Fusão piroelétrica]]<br />
* O efeito oposto é designado [[efeito eletrocalórico]]<br />
* [[Termoeletricidade]]<br />
* [[Microscopia de sonda Kelvin]]<br />
<br />
== {{links externos}} ==<br />
* {{link|en|http://www.infratec.de/en/sensorik/mainmenu/literature/faq.html|Substantial explanations of pyroelectric detector operation}}<br />
* {{link|en|http://www.dias-infrared.de/pdf/basics_eng.pdf Pyroelectric Infrared Detectors|DIAS Infrared}}<br />
<br />
== Referências ==<br />
{{reflist}}<br />
* Lang, Sidney B., 2005, "Pyroelectricity: From Ancient Curiosity to Modern Imaging Tool," Physics Today, Vol 58, p.31 [http://www.physicstoday.org/vol-58/iss-8/p31.html]<br />
* Gautschi, Gustav, 2002, ''Piezoelectric Sensorics'', Springer, ISBN 3-540-42259-5 [http://books.google.com/books?id=-nYFSLcmc-cC&pg=PA6&ots=WB87B6JdvU&dq=Ha%C3%BCy+piezoelectricity&sig=-1-Z2258zsX0MOLG253kqwm3_Ns#PPA6,M1]<br />
<br />
<!--Categorias--><br />
<!--Interwiki--><br />
<br />
[[Categoria:Termodinâmica]]<br />
[[Categoria:Eletricidade]]</div>Calimero0000