Radiômetro

História

O radiômetro foi inventado pelo físico britânico William Crookes^[1], um experimentalista excelente. Embora seja atualmete considerado (e comercializado como) um "brinquedo", é importante registrar que a compreensão de seu funcionamento foi resultado de um debate de muitos anos, envolvendo trabalhos teóricos e experimentais de físicos de calibre, dentre os quais, Osborne Reynolds e James Clerk Maxwell^[1,5]. Originalmente, Crookes interpretou o giro do conjunto de palhetas em seu radiômetro como decorrente da ação da pressão de radiação sobre as faces negra e branca das mesmas^[2]. O problema com esta interpretação é que, neste caso, as palhetas deveriam (uma vez que as faces brancas refletem melhor a luz que as faces negras) girar na direção oposta àquela observada na prática. Então, Reynolds propôs uma explicação fundamentada na idéia de um desequilíbrio de pressão (do gás de moléculas interno ao radiômetro) nas proximidades das faces negra (mais quente) e branca (mais fria) das palhetas. Entretanto, este argumento é falho, uma vez que um eventual gradiente de pressão (neste caso, causado por uma diferença de temperatura) é rapidamente eliminado (o efeito do aumento local das velocidades das moléculas é compensado por um decréscimo na densidade local do gás).

O fundamento da explicação considerada correta para o fenômeno foi fornecida em dois artigos complexos de Reynolds^[3] e Maxwell^[4]. A idéia central é que o argumento da impossibilidade de existência de um gradiente de pressão sobre as faces das palhetas não se aplica nas proximidades das bordas das mesmas, resultando em forças tangenciais nessas bordas, no sentido do lado negro (mais quente) para o lado branco (mais frio).

Como uma leitura mais acessível acerca do tema, recomendamos o excelente artigo de Woodruff^[5].

Bibliografia e Referências

1. Jane Wess, Crookes's Radiometers: A train of Thought Manifest,

Notes & Records of the Royal Society, Volume 64, pp 457–470 (2010) (rsnr.royalsocietypublishing.org).

2. William Crookes, On Repulsion Resulting from Radiation. Parts III & IV,

Philosophical Transactions for the Royal Society of London, Volume 166, pp 325-376 (1876) (rstl.royalsocietypublishing.org).

3. Osborne Reynolds, On certain dimensional properties of matter in the gaseous state,

Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Volume 170, pp 727-845 (1879) (rstl.royalsocietypublishing.org).

4. James Clerk Maxwell, On stresses in rarified gases arising from inequalities of temperature,

Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Volume 170, pp 231-256 (1879) (rstl.royalsocietypublishing.org).

5. A. E. Woodruff, The Radiometer and how it does not work,

The Physics Teacher, Volume 6, pp 358–363 (1968).