Física da conversão e estocagem de energia

É o nome de uma das matérias desse semestre, a primeira aula foi hoje.

Quando escolhi essa matéria me lembrei das aulas na Poli sobre conversão eletromecânica, e eu estava esperando quem sabe mais detalhes sobre campos magnéticos e condutores elétricos interagindo em uma máquina com muito ferro e cobre e, tipicamente, que gira.

Ou seja, motores e geradores.

Não que eu não tenha visto o bastante sobre o assunto no Brasil, mas eu estimei que um tema como esse seria tratado de maneira completamente diferente na X, que é muito mais princípios de base do que engenharia em si. De certa forma eu estava certo, o assunto é tratado de maneira diferente aqui: ele não é tratado.

Então do que trata o curso, se a conversão não envolve bobinas de cobre, campos magnéticos e coisas girando? A resposta é que a questão da conversão é tratada de modo muito mais fundamental, como era de se esperar. Não é um curso de conversão eletromecânica. O objetivo é explorar meios de transformar potenciais químicos ou de temperatura ou de pressão em energia mecânica ou elétrica. De preferência elétrica. Mas enfim, o problema da conversão eletromecânica (turbinas, motores, geradores) em si é dado como resolvido e não se fala mais nisso. Aliás, a conversão de um gradiente de temperatura em energia com uma máquina térmica (ciclo de Carnot e aquela coisa toda) também é considerada uma tecnologia madura e não está no centro das atenções. As tecnologias a explorar são meios de transformar diretamente um gradiente de temperatura ou de pressão em eletricidade. No moving parts.

Eu já tinha me perguntado se isso não seria possível, mas como eu só perguntei a mim mesmo eu não conhecia a resposta. Outras pessoas já se perguntaram isso antes, como era de se esperar, e desenvolveram modelos, fizeram experiências e tiraram conclusões, não necessariamente nessa mesma ordem. E a resposta é que é possível.

Então, empolgado com a aula eu comecei a ler a apostila, que em um determinado momento dá as fórmulas de entropia para um gás perfeito e para radiação eletromagnética a volume, energia e número de partículas constante (V,U,N) e diz:

Exercício: N mols de gás perfeito estão em equilíbrio termodinâmico com radiação eletromagnética em um volume V, à partir de qual valor de N o conteúdo energético do volume V é dominado pela matéria, U_matéria=U_radiação? Ocorre o mesmo para a entropia? De que natureza são os conteúdos energéticos e entrópicos do universo, atualmente, no passado e no futuro?

Com isso vos deixo, tenham uma boa noite.