Química na Escola

Como funcionam os detectores de fumaça
Introdução
Detectores de fumaça salvam vidas. Veja mais imagens sobre detectores de fumaça (em inglês).
Os detectores de fumaça são uma invenção que custam quase nada, em vista de sua utilidade. Nos EUA, você pode conseguir um por aproximadamente US$ 7,00. Na verdade, é recomendável que todas as residências tenham um por andar.

Todos os detectores de fumaça têm duas partes básicas: um sensor para sentir a fumaça e uma campainha eletrônica bem alta para acordar as pessoas. Esses detectores podem funcionar com uma bateria de 9 volts ou uma corrente doméstica de 120 volts.

Neste artigo, vamos examinar os dois tipos mais comuns de detectores de fumaça: detectores fotoelétricos e detectores de ionização. Além disso, vamos dar uma olhada no interior do detector de ionização.

Vamos começar pelos detectores fotoelétricos.

Detectores fotoelétricos
Quando entramos em uma loja e uma campainha toca quando passamos pela porta é por que um fotodetector está sendo usado. Próximo à porta de um lado da loja há uma luz (tanto uma luz branca e uma lente ou um laser de baixa potência), e do outro lado há um fotodetector que detecta a luz.

Quando passamos pelo feixe de luz, o bloqueamos. O fotodetector percebe a falta de luz e dispara uma campainha. Imaginemos como este mesmo tipo de sensor pode atuar como um detector de fumaça. Se tiver fumaça o suficiente na loja para bloquear o feixe de luz, a campainha dispara. Porém, há dois problemas aqui:

1. ele é um detector de fumaça muito grande;
2. ele não é muito sensível.

Teria que haver MUITA fumaça antes do alarme disparar e ela teria que ser muito densa para bloquear a luz. É necessário muita fumaça para isso.

Por isso, os detectores de fumaça fotoelétricos usam a luz de um modo diferente. Dentro do detector de fumaça há uma luz e um sensor, mas eles são posicionados em ângulos de 90º um em relação ao outro, dessa forma:



















No normal, a luz da fonte à esquerda passa direto e erra o sensor. Quando a fumaça entra na câmara, entretanto, as suas partículas dispersam a luz e algumas atingem o sensor:
















O sensor então dispara a campainha do detector de fumaça.

Os detectores fotoelétricos são os melhores para "sentir" a fumaça dos incêndios, tal como um colchão em chamas.

Radiação ionizante
Os detectores de fumaça de ionização usam uma câmara de ionização e uma fonte de radiação ionizante para detectar fumaça. Este tipo de detector de fumaça é o mais comum por não ser caro e por identificar melhor as menores quantias de fumaça produzidas por chamas de fogo.

Dentro de um detector de ionização há uma pequena quantidade (talvez 1/5000 de um grama) de amerício-241. O elemento radioativo amerício tem meia vida de 432 anos, e é uma boa fonte de partículas alfa.

Outro modo de falar sobre a quantidade de amerício no detector é dizer que um detector típico contém 0,9 microcurie de amerício-241. Um curie é uma unidade de medida para material nuclear. Se você estiver segurando um curie de alguma coisa na mão, você está segurando uma quantidade de material que passa por 37 bilhões de transformações nucleares por segundo. Geralmente, isto significa que 37 bilhões de átomos na amostra estão decaindo e portanto emitindo uma partícula de radiação nuclear por segundo, tal como uma partícula alfa. Um grama do elemento rádio gera aproximadamente um curie de atividade. Marie Curie, a mulher que deu nome ao curie, pesquisou muito usando o rádio.

Para uma explicação abrangente sobre materiais nucleares e radiação nuclear, veja Como funciona a radiação nuclear.

Agora vamos ver de perto a câmara de ionização.
Câmara de ionização
A câmara de ionização é bem simples. Consiste de duas placas com uma voltagem, juntamente com uma fonte de radiação iônica, assim:

As partículas alfa geradas pelo amerício têm as seguintes propriedades: elas ionizam os átomos de oxigênio e nitrogênio do ar na câmara. "Ionizar" significa "arrancar um elétron". Quando arrancamos o elétron de um átomo, ficamos com um elétron livre (com carga negativa) e um átomo sem um elétron, assim esse átomo passa a ter carga positiva. O elétron negativo é atraído para a placa com a voltagem positiva, e o átomo positivo é atraído para a placa com a voltagem negativa (os opostos se atraem, exatamente como nos ímãs). Os elétrons no detector de fumaça sentem a pequena quantidade de corrente elétrica, que é justamente a movimentação dos elétrons e íons em direção às placas.

Quando a fumaça entra na câmara de ionização, ela interrompe essa corrente e as partículas de fumaça unem-se aos íons, neutralizando-os. O detector de fumaça sente a queda na corrente entre as placas e dispara o alarme.

Por falar em alarmes, sempre que a expressão "radiação nuclear" é usada, um alarme dispara na cabeça das pessoas e muitas ficam em alerta. A quantidade de radiação (em sua maioria radiação alfa) em um detector de fumaça é extremamente baixa. A radiação alfa não pode penetrar em uma folha de papel e é bloqueada por vários centímetros de ar. O amerício no detector de fumaça pode apenas apresentar perigo se você o inalar. Portanto, você não vai querer brincar com o amerício de um detector de fumaça, remexendo nele, ou espalhando-o por aí, porque você não quer que ele seja carregado pelo ar. Veja Como funciona a radiação nuclear para mais detalhes.

Fontes: http://casa.hsw.uol.com.br/
Nahiara Schraiber da Silva