Radiômetros de Crookes

Descrição

O Radiômetro de Crookes, apesar do nome “radiômetro”, não é um instrumento de medição de radiação. Ele foi inventado em 1873 pelo químico William Crookes. O radiômetro consiste em um bulbo de vidro contendo um rotor formado por 4 aletas ou hélices muito leves, pintadas de preto fosco de um lado e branco do outro lado. O conjunto de aletas está apoiado sobre uma agulha, com pouquíssimo atrito para girar. O bulbo de vidro é selado, em baixa pressão, ou seja, o ar interno é parcialmente removido. Quando incidimos luz sobre as aletas, o conjunto começa a girar, com o lado preto sendo “empurrado” para trás, ou seja, o sentido de rotação é do lado preto para o lado branco das aletas. Inicialmente, Crookes sugeriu equivocadamente, que o movimento das hélices seria por conta da pressão exercida pela luz. Se o movimento das hélices fosse por causa da pressão da luz, o sentido do giro deveria ser o oposto ao observado. O lado branco, por refletir mais a luz, deveria receber o dobro da quantidade de movimento comparado com o lado escuro. Na verdade, o radiômetro funciona por efeitos termodinâmicos, na qual o lado escuro absorve mais radiação e se aquece mais do que o lado branco. A maior temperatura na superfície do lado escuro aumenta a agitação térmica das moléculas do ar perto dela, exercendo maior pressão sobre a superfície escura. Porém, em alta rotação a agitação térmica maior do lado escuro exerceria pressão também no lado branco, anulando o efeito do “empurrão” somente no lado escuro. Anos depois, Einstein mostrou que as pressões entre os lados escuro e claro não se cancelariam nas extremidades das aletas. Outra explicação foi teorizada por Reynolds e Maxwell, chamada de transpiração térmica. Em média, haveria um movimento das moléculas de ar, fluindo do lado frio para o lado quente. Como podemos ver, a explicação não é tão simples. Porém, a principal conclusão é a de que o radiômetro não mede e nem funciona por meio da pressão da luz, como era o intuito de Crookes.

Conceitos e Princípios Físicos Abordados

Pode-se abordar ondas eletromagnéticas, absorção e reflexão de radiação, variação de temperatura, vácuo parcial, aquecimento de um gás próximo a superfícies escuras e claras, pressão, torque e rotação.

Material Utilizado

Equipamentos industrializados.

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