LED com eficiência de 230% NÃO viola as Leis da Termodinâmica!

8 de março, 2014 às 9:34 | Postado em Eletricidade, Máquinas térmicas, Radiação, Termologia, termodinâmica

Professor Lang!

Como estás?

Acho que encontramos mais um ‘candidato’ a moto-perpétuo! Só que este se comporta em proporções mínimas e com um pouco mais de fundamentação teórica do que estamos acostumados a ver.

Estou lhe enviando para o senhor dar uma olhada! Aqui o endereço

Um grande abraço

Conhecemos outras máquinas que fazem algo semelhante a este LED surpreendente!

Os nossos aparelhos condicionadores de ar, operando como aquecedores de ambientes, portanto operando como BOMBAS DE CALOR, aparentemente (apenas aparentemente!) violam as Leis da Termodinâmica. Eles introduzem no ambiente a ser aquecido de três a quatro vezes mais energia do que a energia elétrica entregue ao compressor do aparelho. Para cada joule de trabalho elétrico  que o motor do condicionador de ar absorve, o aparelho entrega ao ambiente a ser aquecido cerca de 3 ou 4 joules em energia.

A Primeira Lei da Termodinâmica não está sendo violada pelas BOMBAS DE CALOR em geral e pelos condicionadores de ar em particular. Para cada joule de energia fornecida ao compressor do aparelho, ele pega 2 ou 3 joules em calor no ambiente externo à sala, “bombeando-os” para dentro da sala. Assim entram na sala 2 ou 3 joules de energia que foi capturada fora da sala e mais 1 joule correspondente ao trabalho elétrico. Resulta então em 3 ou 4 joules para cada joule de trabalho elétrico!

Uma consequência prática deste fato é que se tivermos a opção de aquecer um ambiente ou com estufa elétrica, ou com aparelho condicionador de ar, devemos optar pelo segundo. O uso do condionador de ar, ao invés da estufa, implica em cerca de 3 a 4 vezes menos energia elétrica consumida para a obtenção da mesma quantidade de energia colocada no ambiente do que a estufa colocaria.

Assim, se a capacidade de aquecimento de um desses aparelhos é 10.000 BTU/h (2,9 kW), a potência elétrica do motor que o aciona pode ser inferior a 1 kW!

Uma das questões mais procuradas no CREF diz respeito ao surpreendente fato – surpreendente para quem não estudou Termodinâmica um pouco mais a fundo! – de que os aparelhos condicionadores de ar (e também nossos refrigeradores) possuem uma capacidade de refrigeração ou de aquecimento muito superior à potência elétrica que lhes é entregue. Vide: Potência do condicionador de ar?

Este LED, aparentemente violador das Leis da Termodinâmica, opera segundo se pode ler em  http://www.physicscentral.com/explore/action/led.cfm,  como uma BOMBA DE CALOR. Quando ele recebe 30 picowatts de eletricidade e devolve mais que o dobro, 70 picowatts, na forma de luz, e a diferença de 40 picowatts sai do ambiente onde o LED está inserido!

Uma discussão interessante é qual a eficiência máxima que um LED como esse poderia ter. Ele efetivamente apresenta uma eficiência de cerca de 230%. Se ele fosse um “LED de Carnot” (agora até LED atribuimos ao Carnot que sequer sonhou com eles) e dado que encontrei na referência acima citada  a informação de que a temperatura do material utilizado deve ser elevada a 135 graus C, supondo que o ambiente se encontre a 20 graus C, a eficiência máxima possível não pode ultrapassar cerca de 355%. Caso alguém apresenta-se um LED, operando na faixa de temperatura considerada, com eficiência superior a 355%, então a Segunda Lei da Termodinâmica estaria violada.  Portanto, o LED referido não viola qualquer das duas Leis da Termodinâmica.

No meu entendimento a matéria da Superinteressante está mal feita  pois sugere que não há problema algum pois afinal 70 picowatts é quase nada. Se O LED violasse as Leis da Termodinâmica o problema existiria DE FATO ainda que a potência envolvida fosse pequena.

Finalmente, este LED é duplamente QUENTE 😉 , pois além de operar como uma BOMBA DE CALOR é possível DE FATO que ele irradie mais energia do que a quantidade de energia elétrica que lhe foi entregue.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Diálogo no Coletivo Ácido Cético

Giuliano – A diferença, me parece, é que meu split não brilha. A energia não é entregue em calor, mas em fótons. Como isso se encaixa, caso convertamos esses fótons em, digamos, eletricidade ou outra energia útil e a usarmos em mais “LEDs-geladeiras”?

Evidente que não há criação de energia. Mas onde está o erro de meu raciocínio? Grato!

Lang  – O teu split brilha SIM! Apenas não vês!

Parte da energia que sai do split  acontece na forma de radiação infravermelha. Tens cerca 0,1 W de radiação infravermelha emitida em cada centímetro quadrado de área da superfície externa do radiador do teu split!

Se transformares o teu quarto em uma câmara de vácuo – o que não te aconselho! 🙂 – obrigarás que ele APENAS brilhe.

Pelo menos em princípio podemos imaginar um split com radiador tão quente que emita radiação térmica na faixa do visível como ocorre em uma lâmpada incandescente.

Para entender de fato como funciona este LED, que aliás emite na faixa de infravermelho segundo o que li na referência indicada, teríamos que estudar como é a emissão em LEDs em geral e em particular neste. Talvez algum colega do Coletivo ácido Cético  nos possa iluminar!

Giuliano –  Resposta iluminada, Lang! Obrigado.

Nas minhas aulas de termodinâmica, passou-se a noção de que se lidava com a energia térmica puramente devida a agitação de moléculas/átomos/etc, desconsiderando radiação.

Lang – A emissão ou absorção de energia na forma de radiação eletromagnética, radiação térmica, é na maioria dos textos de Termodinâmica elementar (a la Halliday e outros) discutida com uma das três formas do calor.

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