Corrente elétrica vai mudar em 2019, mas choque será o mesmo; entenda

[Fúria da cidade]

Lâmpadas foram o primeiro uso massivo da eletricidade; a partir de 2019, a medição da corrente elétrica vai mudar pela 1ª vez em 70 anos. Imagem: Getty Images

O ano de 2019 não será de mudança só para o quilo. A corrente elétrica passará a ser medida de forma diferente também. Mas não se preocupe: apesar de ser a primeira reformulação em mais de 70 anos, a eletricidade que você conhece continuará a mesma, ou seja, os choques continuarão a ser tão dolorosos quanto hoje.

O que muda é que o grau de precisão aumentará, a ponto de fabricantes de baterias, como a de celulares, e de aceleradores de partículas, como o CERN, poderem fazer cálculos muito mais precisos.

Mas isso quer dizer que medimos a corrente elétrica de forma errada por décadas? Mais ou menos.
Antes de tudo é preciso entender o que está em jogo e por que esse jogo está virando.


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• Por que 1 kg já não pesará 1 kg em 2019

O que vai mudar é a forma como o ampère, unidade da corrente elétrica, é medido. Ele é uma das sete unidades de medida fundamentais do Sistema Internacional (SI). As outras são:

• quilo (massa),
• metro (tamanho),
• segundo (tempo),
• kelvin (temperatura termodinâmica),
• mole (quantidade de substância) e
• candela (luminosidade)

Após rodadas de debate ao longo de anos, o Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM, na sigla em inglês) definiu no fim de novembro que quatro delas seriam calibradas: quilo, ampere, kelvin e mole.

O quilo, basicamente, mudou para deixar de basear sua medição na massa contida em um cilindro de 4 centímetros de platina e irídio, guardado pelo BIPM em um cofre na França desde 1889. Agora, o quilo será medido com uma balança que permite comparar energia mecânica com eletromagnética.

Já o caso do ampere é mais curioso. A definição estabelecida em 1948 diz o seguinte:
O ampere é a corrente constante na qual, se mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados no vácuo a uma distância de 1 metro entre si, produziria entre estes condutores uma força igual a 0,0000002 newton por metro de comprimento.

Só que, conforme cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, isso sempre foi um embaraço metrológico por duas razões. Primeiro, porque a definição de ampere nunca pode ser comprovada fisicamente.

O segundo motivo é mais uma crítica à escolha do BIPM em transformar o ampere em uma unidade básica, já que as outras medidas elétricas, como volt (tensão) e ohm (resistência), não dependem dele para ser calculadas.

Só que, a partir de 20 de maio de 2019 (anote aí), isso muda. Quer dizer, pelo menos a parte de ser mensurado de forma arbitrária e distante do que ocorre fisicamente.

O ampere passará a ser medido de acordo com a carga elétrica elementar. Assim, a corrente elétrica será uma contagem do fluxo individual de elétrons.

"A ideia do SI surge para ter um termo de referência e não ficar naquela coisa arbitrária de quanto as coisas valem", diz Antonio Carlos Siqueira de Lima, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro e membro do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE).

O desafio agora será medir corretamente a carga elementar elétrica. Já há técnicas criadas para fazer isso.

O próprio NIST utiliza uma, chamada de bomba de transporte do elétron único. Consiste em fazer uma corrente elétrica ir de uma ponta à outra em uma plataforma de silício. Parece simples, mas exige uma precisão quântica, a ponto de captar o movimento da partícula subatômica mais elementar para a eletricidade, o elétron.

Funciona assim: dois equipamentos são colocados nessa plataforma. Eles agem como se fossem portões. Ao gerar uma voltagem capaz de influenciar o movimento de elétrons, bloqueiam ou liberam o fluxo. É como se subissem e descessem. Conforme a voltagem do primeiro ponto de bloqueio aumenta ou diminui, parece que o portão está subindo ou descendo.

A ação é similar à de uma bomba hidráulica. Só que em vez de água, o portão bombeia elétrons túnel adentro. A constância desse fluxo de elétrons é o que pode ser usado para mensurar a intensidade dessa corrente elétrica de forma mais precisa. Claro que há dificuldades bastante particulares no processo.

As dimensões envolvidas são tão pequenas que qualquer energia sobressalente pode perturbar o comportamento dos elétrons. A plataforma de silício, por exemplo, possui de uma ponta a outra até 300 nanômetros (um bilionésimo de metro). Por causa disso, a temperatura desse dispositivo é resfriada para próxima do zero absoluto (-273°C).

"Na vida cotidiana não vai ter muito impacto que as pessoas percebam, mas vai ter impacto no projeto e no de desenvolvimento a seguir", comenta Lima, professor da UFRJ.

O choque elétrico você vai perceber igualzinho, vai matar igualzinho

"Na superfície, vai parecer que não muito tem mudado", descreve o BIPM. "Do mesmo jeito que ao substituir fundações decadentes de uma casa por suportes novos e robustos, pode não parecer possível identificar a diferença vendo da superfície. Mas algumas mudanças substanciais deveriam ser feitas para para garantir a longevidade da propriedade."

Se até agora era ok usar essa forma de mensurar uma corrente elétrica, com a presença cada vez mais recorrente de princípios da física quântica no dia a dia dos laboratórios, tornou-se imprescindível criar um método mais preciso de medição.

Nós estamos no começo da revolução quântica. Definir unidades de medida em termos de constantes significa que as definições de unidades estão aptas para o propósito dessa nova geração de descoberta científica
BIPM

O professor da UFRJ diz que, "o que vai mudar é como se vai calibrar alguns equipamentos". A lista vai desde máquinas distantes do cotidiano, como os aceleradores de partícula usados pela CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear), até dispositivos avançados mas corriqueiros, como máquina de ressonância magnética, passando pelas banais, porém essenciais, baterias de celular.

"Na bateria, é sempre importante saber quantos ciclos de vida ela tem e quantos ampere por hora elas tem. Sabendo isso, você vai conseguir ter ideia do tempo de vida útil."

https://noticias.uol.com.br/tecnolo...r-em-2019-mas-choque-sera-o-mesmo-entenda.htm
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Metrologia (estudo das medições e unidades de medidas) é um dos campos científicos que mais gosto, mas a melhor notícia que espero ouvir um dia é quando os EUA finalmente se renderem ao sistema Internacional de Unidades e se adequar as unidades que são usadas no mundo inteiro.

 

[Giuseppe]

Metrologia (estudo das medições e unidades de medidas) é um dos campos científicos que mais gosto, mas a melhor notícia que espero ouvir um dia é quando os EUA finalmente se renderem ao sistema Internacional de Unidades e se adequar as unidades que são usadas no mundo inteiro.

Assim seja. É irritante quando vendo aulas de matemática, física e química em inglês os caras só falam de onças, galões, léguas, jardas, milhas e blablabla. Sei que estou falando de medidas de tamanho, mas tá valendo. Será que é tão difícil assim adotar o SI?
Aliás, lembrei que a medida de 1 quilo vai mudar, né? Ou já mudou, sei lá.

 

[Fúria da cidade]

Sim, olhando a mensagem tem um link com um destaque pra notícia da mudança do Kilograma que junto com o Ampére está no mesmo pacote de mudanças.

Quanto ao SI ele regula unidades das mais diversas áreas e se os EUA adotassem, seria muito melhor não apenas pra eles, como também pra toda economia global.

 

[Giuseppe]

É que nesse link diz 2019 e eu vi lugares dizendo que vai ser 2018 haha!

 

[Fúria da cidade]

É 2019 mesmo. Esse ano já era!

 

[Giuseppe]

Fui ver no Google e percebi que os lugares que diziam 2018 estavam desatualizados, então realmente é 2019. Valeu!

 

[Fúria da cidade]

O quilograma e a corrente elétrica mudam a partir de hoje; entenda

Balança de pratos é, ainda que rudimentar, simbólica de como o quilograma era definido até agora Imagem: Getty Images/iStockphoto

Resumo da notícia

• Medição do quilograma, ampère, mol e kelvin muda
• Procedimento é alterado para se alinhar a constantes físicas
• Até agora, mensuração era feita com base em objetos físicos e em definições arbitrárias

A partir desta segunda-feira (20), nada mais vai ser como antes na forma como medimos a massa de algo, a corrente elétrica, a temperatura ou a quantidade de uma substância. De agora em diante, muda em todo o mundo o jeito de mensurar quatro das sete unidades básicas de medida: quilograma, ampere, kelvin e mol.

Até então, cientistas dependiam de algum objeto físico ou de alguma constante arbitrária para fazer a medição. Mas a maior revisão do Sistema Internacional de Unidades (SI) desde a década de 1960 está prestes a mudar. Mas isso não quer dizer que você notará alterações da próxima vez que subir na balança para se pesar ou que o choque elétrico será mais intenso.

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O objetivo da mudança feita pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) é relacionar essas unidades a propriedades fundamentais da natureza e a métodos não arbitrários, como tem sido até agora. Embora as mudanças não afetem diretamente nosso dia a dia, elas são cruciais para pesquisas científicas que exigem alto nível de precisão em seus cálculos.

As sete unidades fundamentais do Sistema Internacional (SI) são:

• ampere (corrente elétrica)
• quilograma (massa),
• metro (tamanho),
• segundo (tempo),
• kelvin (temperatura termodinâmica),
• mol (quantidade de substância) e
• candela (luminosidade)

O novo sistema, que entra agora em vigor, permite que os pesquisadores realizem várias experiências para relacionar as unidades de medida com as constantes fundamentais.

O novo quilograma

O quilograma é um bom exemplo de como algumas medições têm sido feitas. Atualmente, ele é definido por um objeto: 1 kg é a massa de um cilindro de 39 milímetros de altura e 39 milímetros de diâmetro de platina-irídio guardado pelo BIPM em um cofre na França desde 1889.

Isso remonta à tradição de usar itens referenciais para chegar ao peso de qualquer coisa. Imagine uma balança com dois pratos: de um lado, vai o item cujo peso você conhece; de outro, aquilo que se quer pesar.

Há diversos problemas em recorrer a esse método:

• apesar de ser mantido em cofre fechado a três chaves, o cilindro pode ser roubado;
• sua manipulação pode modificar seu peso (a gordura presente em mãos humanas já seria suficiente para isso, por exemplo);
• com o passar do tempo, há uma perda natural de massa (em 100 anos, já foram 50 microgramas, para ser exato).

Como qualquer objeto pode perder átomos ou absorver moléculas do ar, usar um deles como parâmetro para uma unidade pode provocar equívocos. Ainda mais porque todas as balanças do mundo são graduadas de acordo com esse quilo original.

Ainda que a variação de massa do cilindro não seja maior que o peso de uma asa de mosca, esses 50 microgramas são a quantidade de vitamina D suficiente que um bebê deve ingerir diariamente. Ainda que difícil de notar no dia-a-dia para áreas que necessitam de grande precisão, como a medicina, o "quase nada" pode atrapalhar muita coisa.

A massa passará a ser medida com a chamada balança de Kibble (ou de Watt), que permite comparar energia mecânica com eletromagnética recorrendo à física quântica.

Eletroímã para medir kg

Por gerar campos magnéticos, eletroímãs costumam ser usados em guindastes para levantar e mover grandes objetos de metal (carros, em ferros-velhos, por exemplo). A capacidade de atração do eletroímã, ou seja, a força que ele exerce, está diretamente relacionada à quantidade de corrente elétrica que passa por suas bobinas. Dessa forma é feita uma correlação entre eletricidade e peso.

Com isso, os cientistas podem definir um quilograma, ou qualquer outra unidade de massa, em relação à eletricidade necessária para neutralizar sua força correspondente. A física quântica fica por conta da utilização de uma propriedade que relaciona peso à corrente elétrica. Representada pelo símbolo h, ela é chamada de constante de Planck, em homenagem ao físico alemão Max Planck.

Por h ser um número bastante pequeno, o cientista Bryan Kibble criou uma balança de alta precisão. A máquina criada por ele ficou conhecida como balança de Kibble. De um lado, ela tem um eletroímã que pende para baixo e, do outro, um objeto cuja massa será medida (algo com um quilograma, por exemplo). A corrente elétrica que passa pelo eletroímã é aumentada ou diminuída até que os dois lados estejam equilibrados.

A nova corrente elétrica

O caso do ampere, unidade básica da corrente elétrica, é mais curioso ainda. A definição estabelecida em 1948 diz o seguinte:

O ampere é a corrente constante na qual, se mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados no vácuo a uma distância de um metro entre si, produziria entre estes condutores uma força igual a 0,0000002 newton por metro de comprimento.

Mas conforme cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST), isso sempre foi um embaraço metrológico por duas razões. Primeiro, porque a definição de ampere não podia ser comprovada fisicamente. O segundo motivo é mais uma crítica à escolha do BIPM: a entidade transformou o ampere em unidade básica ainda que as outras medidas elétricas - volt (tensão) e ohm (resistência) - não dependam dele para serem calculadas.

Esse constrangimento muda em parte a partir desta segunda-feira, já que a parte de ser mensurado de forma arbitrária e distante do que ocorre fisicamente vai deixar de ser feita. O ampere passa a ser medido de acordo com a carga elétrica elementar. Assim, a corrente elétrica será uma contagem do fluxo individual de elétrons.

A ideia do SI surge para ter um termo de referência e não ficar naquela coisa arbitrária de quanto as coisas valem
Antonio Carlos Siqueira de Lima, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro e membro do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE)

Bomba de elétrons para medir corrente elétrica

O desafio é medir corretamente a carga elementar elétrica. Dentre as técnicas criadas para fazer isso, a adotada pelo NIST é a chamada bomba de transporte do elétron único. A ideia é fazer uma determinada corrente elétrica ir de uma ponta à outra em uma plataforma de silício. Parece simples, mas exige uma precisão quântica para captar o movimento da partícula subatômica mais elementar para a eletricidade, o elétron.

Funciona assim: primeiro, equipamentos capazes de gerar tensão elétrica ocupam as duas pontas da plataforma de silício. Ao gerar a tensão, eles influenciam o movimento dos elétrons. Dessa forma, agem como portões, bloqueando ou liberando o fluxo das partículas. Conforme a tensão do primeiro ponto de bloqueio aumenta ou diminui, é como se o portão estivesse subindo ou descendo.

A ação é similar à de uma bomba hidráulica. Só que em vez de água, o portão bombeia elétrons para dentro do túnel. A constância desse fluxo de elétrons é o que pode ser usado para mensurar a intensidade da corrente elétrica de forma mais precisa. A dificuldade do processo é que as dimensões envolvidas são tão pequenas que qualquer energia sobressalente pode perturbar o comportamento dos elétrons. A plataforma de silício, por exemplo, possui de uma ponta a outra até 300 nanômetros (um bilionésimo de metro). Por causa disso, a temperatura desse dispositivo é resfriada para próxima do zero absoluto (-273°C).

Maior precisão

Já o kelvin, a unidade de temperatura, será definido em função da constante de Boltzmann, que relaciona temperatura à energia molecular. O mol, a unidade usada para medir a quantidade de matéria microscópica, é atualmente definido em função da massa medida em quilogramas, mas passa a ser mensurado com base na quantidade específica de átomos dentro de um sistema.

Ainda que profundas, todas essas mudanças não chegarão a afetar o quilo do feijão, a conta de luz ou a temperatura. "Na superfície, vai parecer que tem mudado muito", descreve o BIPM.

Do mesmo jeito que ao substituir fundações decadentes de uma casa por suportes novos e robustos, pode não parecer possível identificar a diferença vendo da superfície. Mas algumas mudanças substanciais deveriam ser feitas para garantir a longevidade da propriedade
BIPM

No primeiro momento, serão os institutos metrológicos de cada país que trabalharão para adotar o novo procedimento --no Brasil, essa função é do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro). A partir daí, chegarão a institutos de pesquisa e a áreas da indústria e do comércio que carecem de alto detalhamento na hora de medir massas.

Se até agora era aceitável usar métodos arbitrários, a presença cada vez mais recorrente de princípios da física quântica no cotidiano dos laboratórios tornou imprescindível adotar práticas mais aderentes a essa nova realidade.

Nós estamos no começo da revolução quântica. Definir unidades de medida em termos de constantes significa que as definições de unidades estão aptas para o propósito dessa nova geração de descoberta científica
BIPM

O professor da UFRJ diz que "o que vai mudar é como se vai calibrar alguns equipamentos". A lista vai desde máquinas distantes do cotidiano, como os aceleradores de partícula usados pela CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear), até dispositivos avançados mas corriqueiros, como máquina de ressonância magnética, passando pelas banais, porém essenciais, baterias de celular.

 

[Fúria da cidade]

Como vai ficar a medição do quilo no Brasil?

Balança de Kibble ou de Watt que será usada para medir o quilograma Imagem: Divulgação/Escritório Internacional de Pesos e Medidas

O quilograma deixou nesta segunda-feira (20) de ser medido oficialmente com base em um cilindro de metal conforme vinha sendo feito há 130 anos. Em vez disto, passou a ser calculado por uma balança de alta precisão que usa conceitos da física quântica e leva em consideração constantes fundamentais da eletricidade para dar conta do trabalho.

• Antes: 1 kg era definido por um cilindro de 39 mm de altura e 39 mm de diâmetro de platina-irídio guardado pelo Escritório de Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) em um cofre na França desde 1889.
• Depois: 1 kg é definido pela balança de Kibble (ou de Watt).

Esse é um avanço que pretende fazer a ciência se livrar de unidades de medida calculadas com base em definições arbitrárias ou cujas referências são objetos físicos. Ainda assim, a calibragem do que é 1 kg no Brasil vai ser feita ora seguindo o modelo moderno ora o antigo, que não tem data para ser aposentado.

A explicação é do Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia), que possui a missão de disseminar das mudanças ocorridas no Sistema Internacional de Unidades (SI).

A mudança é significativa do ponto de vista científico justamente porque deixamos todos os riscos de ter um artefato como referência e passamos a definir o quilograma usando grandezas elétricas. Mas durante um período, serão mantidas em paralelo as duas formas de calibração

Anderson Beatrici, chefe substituto do laboratório de massa do Inmetro

O tal cilindro é chamado de Protótipo Internacional do Quilograma (IPK). Enquanto o original é guardado em um cofre fechado a três chaves em uma cidade próxima de Paris, cópias idênticas a ele foram distribuídas a alguns países. O Brasil possui a sua, a de nº 66.
De Paris à balança da farmácia

É com esses protótipos nacionais que órgãos como o Inmetro transmitem para outras organizações de seus países que trabalham com a definição de massa qual é a atual configuração do quilo.

Isso tem de ser feito de tempos em tempos porque, como o IPK e os protótipos nacionais são objetos físicos, há uma deterioração natural, o que leva à perda de massa. O Inmetro, por exemplo, calibrou o modelo brasileiro em abril deste ano. E como isso é feito? Equipamentos ultrapotentes chamados comparadores de massa calculam em quanto a massa do protótipo nacional se desvia da do IPK.

Um longo caminho, porém, tem de ser percorrido até que os efeitos da checagem da massa da cópia 66 comecem a ecoar sobre uma balança dessas de farmácia.

Apenas dentro do Inmetro, são feitos três comparações de massa.

1. A cópia do IPK é comparada a um outro objeto chamado de padrão de referência.
2. O padrão de referência é comparado aos padrões de trabalho, usados para conferir a massa dos padrões trazidos por clientes, como a Rede Brasileira de Calibração (RBC) e os institutos de pesos e medidas estaduais.
3. Os laboratórios da RBC, que geralmente atendem as empresas responsáveis por acertar as balanças.

"Se eu sei que o meu quilograma tem 1,0005 kg, comparo com outro quilograma e acho que ele pesa 5 microgramas a mais. A partir daí, é só somar o valor ao do meu protótipo e consigo dizer qual a massa do protótipo que o cliente me enviou", diz Beatrici.
Balança de Kibble

Todo esse trabalho seria encurtado se fosse feito por uma balança de Kibble, que de uma lado tem um eletroímã que pende para baixo e, do outro, um objeto cuja massa será medida. A corrente elétrica que passa pelo eletroímã é aumentada ou diminuída até que os dois lados estejam equilibrados.Só que são poucos os países que possuem um equipamento desses, e o Brasil não é um deles.

O Inmetro já começou a sua pesquisa para criar uma balança de Kibble nacional. A verba inicial é de R$ 200 mil, e a ideia, conta Beatrici, é desenvolver um modelo que custe menos do que os milhões de dólares pagos por uma e cuja taxa de erro seja inferior ou próxima a 0,01%. Por ora, ela é de 1% --pode parecer pouco, mas o aparelho tem de melhorar pelo menos 100 vezes para que o objetivo seja alcançado.

Por enquanto, o Inmetro precisa ir até os Estados Unidos, onde sua entidade-irmã, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), mantém uma balança. E, de qualquer forma, o órgão considera que manter as cópias do quilograma original é uma questão de segurança metrológica, por isso vai manter os dois sistemas convivendo.

"Se fizéssemos uma balança de Kibble e jogássemos fora todos os protótipos, inclusive o do BIPM, quando descobríssemos que ela não está dando um valor coerente, que tá dando um problema, qual referência teríamos nesse momento? Seria um trabalho muito complicado", diz Beatrici.