WHAT IS THE ROLE OF MICAS (MUSCOVITA) IN IRONING OF OLD CLOTHING?
- 1 Qual o papel das micas nos ferros de passar roupas antigos?
- 2 Quais as propriedades destes minerais que os tornam úteis para tais fins?
- 3. Por qual material esse mineral foi substituído nos ferros de passar modernos?
As
micas, como a muscovita, biotita, lepidolita, fuchsita, entre outras, pertencem
a um grupo de minerais silicatados (os filossilicatos, do
grego φύλλον phyllon, folha) cuja estrutura possibilita a obtenção de
finas lâminas, as quais apresentam propriedades térmicas, ópticas e elétricas
apropriadas para usos em equipamentos eletroeletrônicos, elétricos e térmicos.
Um
desses usos é o emprego de lâminas finas de muscovita na estrutura responsável
pelo aquecimento dos ferros de passar roupas mais antigos. A muscovita, como as
outras micas, apresentam propriedades térmicas como, alto ponto de fusão (temperatura
a partir da qual um sólido começa a derreter), em torno de 600ºC [1]; baixa
condutividade térmica (0,7 W/mK)[2], em comparação, por exemplo, com o diamante (1000 W/mK )[2] e o cobre (90..400 W/mK)[2], esse ultimo conhecido bom condutor de calor. Isso porque quando aquecida, o calor demora muito para se espalhar
ao longo de sua estrutura, ou seja, a energia fornecida em forma de calor quase
que fica somente no local onde o aquecimento ocorreu, isolando o calor fornecido
naquela região, sendo, portanto, um isolante térmico, diferente dos metais,
como o cobre citado acima, ou o alumínio em uma panela que, quando segurada pelo cabo e aquecida, logo
se percebe o calor chegando nas mãos. Exibe também propriedades elétricas como
dieletricidade (é um isolante elétrico, ou seja, a “força elétrica” (voltagem
necessária para fazer a mica conduzir eletricidade (romper essa rigidez
dielétrica) é de cerca de (118.000 volts/1 centímetro de espessura de mica [3]), ou seja, em
aplicações usuais, a mica é um ótimo isolante elétrico, o que implica que ela
tem uma alta resistência a passagem de eletricidade em sua estrutura (alta
resistência elétrica).
No
caso dos ferros de passar roupas antigos, a mica atua não como o resistor (o
responsável por converter energia elétrica em energia térmica (efeito Joule)) mas sim como um radiador dessa energia convertida por um filamento metálico
(imagem 1), comumente, de níquel-cromo (o mesmo utilizado nos secadores de cabelos
e nas resistências de chuveiros). Esse radiador de calor gerado pelo filamento,
distribuí a energia térmica para o ferro de passar não somente por condução( pelo contato direto da muscovita com a carcaça do ferro), mas principalmente
por radiação (as micas são boas radiadoras de calor, com coeficiente de emissividade igual a 0,75 [4], sendo os materiais mais emissivos tendo valores máximos próximos de 1), além de isolar o filamento do restante da carcaça do aparelho.
Figura
1 - Resistência de Mica de um ferro de passar
Vale lembrar que o calor se propaga por três
modos: condução (onde há o contato direto do corpo quente com o corpo
frio), por convecção (onde a transferência da energia térmica se dá pelo
deslocamento de massas de algum fluido, líquido ou gás, saído de uma região
fria para uma mais quente e, com isso, transferido calor para sua vizinhança
nesse trajeto) e por radiação, onde a energia se propaga por meio de ondas
eletromagnéticas com propriedades específicas, as quais possibilitam essas ondas interagirem com a matéria e transferirem sua energia em forma de calor. Quando
mencionado que as micas possuem baixa condutividade térmica, estava referindo a baixa
condutividade térmica para a transferência de calor por condução. No ferro de
passar a mica transfere esse calor gerado pelo filamento principalmente por radiação (há transferência por condução na região de contato com o filamento também), ou seja,
o filamento aquece a uma temperatura que o faz emitir ondas eletromagnéticas na região do infravermelho (com comprimentos de onda associados a temperatura do filamento) e
a mica absorve essas “ondas
de calor” e as reemite, de forma estável e uniforme ao logo de sua estrutura
(ponto principal que justifica seu uso, além do isolamento), para todas as direções, e essas ondas
interagem com a carcaça do ferro de passar e o aquece, sem que haja o contato direto, transferindo o calor
para ele e elevando sua temperatura.
Mas porque ao invés de usar a mica não colocar
o filamento aquecido pela passagem da corrente elétrica diretamente em contato
com a superfície de aquecimento do ferro de passar? A resposta é simples, isso
poderia causar um choque em quem manuseia o aparelho, tendo em vista que, caso
ele tocasse sobre sua parte metálica, que por sua vez estaria em contato com o
fio que é percorrido por eletricidade, faria com que essa eletricidade viesse a passar
pelo seu corpo, produzindo contrações musculares, o famoso choque elétrico.
Portanto as micas têm um segundo papel importante nessa história, isolar
eletricamente o filamento do resto do equipamento,
evitando possíveis choques.
Os
ferros modernos mais simples usam como elemento de aquecimento ainda um filamento
de uma liga metálica mas como radiador, não mais a mica, mas sim materiais com
propriedades semelhantes, como algumas cerâmicas. Procurem na internet sobre heating elements e
também por Micathermic heater.
Das micas, a muscovita é a mais utilizada, principalmente devido a sua maior estabilidade química nas condições ambientes (por exemplo, a biotita se intemperiza muita mais rapidamente nas condições normais de pressão e temperatura, principalmente por ter em sua constituição o ferro, que se oxida facilmente, mudando a estrutura do mineral e o modificando (intemperizando)). A muscovita é empregada em várias outras aplicações, dentre elas, o seu uso na eletrônica em válvulas termoiônicas e em capacitores elétricos, onde atuam
com isolantes elétricos dos terminais das válvulas e das placas dos capacitores, respectivamente. Em contadores Geiger
(medidores de radiação ionizante) a muscovita é usada com janela para passagem
da radiação alfa para dentro do tudo detector, cujo interior é de um vácuo de
gás e a mica tem o papel de manter esse vácuo e deixar as partículas entrarem,
pois outros materiais, como o alumínio, por exemplo, manteria o vácuo no tubo
mas não deixaria as partículas entrarem. Na óptica. utiliza-se a muscovita em polarizadores de luz visível, devido a sua estrutura possibilitar o fenômeno da birrefringência nessa região do espectro eletromagnético.
#Em breve postarei aqui alguns experimentos sobre a birrefringência da muscovita e de um outro mineral opticamente especial, a calcita.
#Em breve postarei aqui alguns experimentos sobre a birrefringência da muscovita e de um outro mineral opticamente especial, a calcita.
Wenderson
Rodrigues Fialho da Silva – Viçosa, 16 de julho de 2018
[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Geophys/meltrock.html [2] http://www.universal-science.com/wp-content/uploads/2012/08/Thermal-conductivity-table.pdf [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength#cite_note-CRC-6 [4] https://www.omega.com/temperature/z/pdf/z088-089.pdf
[1] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Geophys/meltrock.html [2] http://www.universal-science.com/wp-content/uploads/2012/08/Thermal-conductivity-table.pdf [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength#cite_note-CRC-6 [4] https://www.omega.com/temperature/z/pdf/z088-089.pdf
