Você já parou para pensar em como o nosso chuveiro elétrico aquece a água do delicioso banho quente após um dia intenso de trabalho? Pode parecer estranho à primeira vista: afinal, eletricidade e água não deveriam ser uma combinação perigosa? Com a ajuda da ciência e engenharia, essa combinação pode ser usada para garantir o nosso banho quente de forma segura. O chuveiro elétrico, tão comum nas casas brasileiras, surgiu graças ao engenheiro Francisco Canhos Navarro, que na década de 1930 desenvolveu um sistema capaz de aquecer água utilizando eletricidade.

Para isso, ele recorreu à criatividade típica brasileira: adaptou a resistência de um ferro de passar roupas para aquecer a água dentro de um tubo. E a genialidade não parou por aí. Navarro também foi o responsável por criar o mecanismo que liga o chuveiro automaticamente dependendo da pressão da água ao abrir o registro. 

Mas antes de entender como o chuveiro aquece a água, precisamos conhecer um fenômeno da física que está por trás desse processo: o chamado efeito Joule. O nome pode parecer complicado, mas a ideia é bem simples. Alguns materiais têm a capacidade de conduzir corrente elétrica. Quando a eletricidade passa por esses materiais condutores, parte da energia elétrica se converte em calor, fazendo com que o material condutor aqueça. Isso acontece porque os elétrons – partículas que transportam a corrente elétrica – se movimentam pelo material e acabam colidindo com os elétrons presentes nesse condutor. Essas colisões liberam energia na forma de calor. No caso de temperaturas muito elevadas é possível que gere luz. Um exemplo clássico disso eram as lâmpadas incandescentes (aquelas antigas). Dentro delas havia um filamento metálico que ficava muito aquecido quando a corrente elétrica passava por ele. Quer ver outro exemplo desse fenômeno acontecendo na prática? Preparei um pequeno vídeo para vocês, leitores. 

Nele, utilizo uma máquina de solda com eletrodo revestido (vareta metálica). Nesse processo, a passagem de corrente elétrica gera um aquecimento intenso, fazendo com que o material atinja temperaturas muito elevadas. Esse aquecimento está relacionado ao Efeito Joule. Como você pode ver no vídeo, à medida que a temperatura aumenta, o eletrodo e parte do metal passam a brilhar, ficando avermelhados – um fenômeno conhecido como Incandescência. Com calor suficiente, o material atinge o ponto de Fusão, ou seja, começa a derreter completamente.

Nesse caso, as temperaturas podem ultrapassar facilmente 1000 °C – cerca de 20 a 25 vezes mais quente do que a água de um banho quente no chuveiro elétrico. Esse processo é amplamente utilizado para unir peças metálicas, estando presente em estruturas metálicas, equipamentos industriais, veículos e até em pequenos reparos do dia a dia.

Então como vimos, esse fenômeno, em que a passagem de corrente elétrica gera calor em um material condutor, é o que nós, cientistas, chamamos de Efeito Joule. Mas talvez você esteja se perguntando: se no chuveiro elétrico também há passagem de corrente elétrica para aquecer a água, por que não levamos choque durante o banho?

Alguns fatores ajudam a explicar isso:

• Menor resistência do material
  A corrente elétrica sempre busca o caminho mais fácil para circular. No chuveiro, ela passa principalmente pela resistência metálica (geralmente de cobre ou de ligas metálicas), que conduz eletricidade muito melhor do que o nosso corpo.
• Condutividade da água
  A água pode até conduzir eletricidade por causa das partículas dissolvidas nela, mas sua capacidade de condução é ainda menor do que a do metal presente na resistência. Por isso, a corrente elétrica permanece concentrada nesse componente do chuveiro.
• Interrupção do fluxo elétrico no jato de água
  Quando a água sai pelos pequenos orifícios do chuveiro, ela se divide em várias gotas. Entre essas gotas existe ar – e o ar é um excelente isolante elétrico. Essa interrupção dificulta que a corrente elétrica percorra o caminho da água até a pessoa.

É assim que o sistema funciona de forma segura quando queremos um banho quente: a água fria passa pela resistência elétrica, por onde circula a corrente. Pelo Efeito Joule, essa resistência se aquece e, em poucos segundos, transfere calor para a água que chega ao chuveiro. Tudo acontece quase instantaneamente, mas exige bastante energia. É por isso que o chuveiro elétrico costuma ser um dos maiores responsáveis pelo consumo de eletricidade em casa. No fim das contas, tem ciência por trás daquele conselho que ouvimos desde crianças: “Não demore no banho!”.

Então, da próxima vez que você abrir o chuveiro depois de um dia longo, vale lembrar: por trás desse momento simples, há um fenômeno físico trabalhando intensamente para transformar eletricidade em calor. Curtiu? Tem algum assunto científico que gostaria de uma explicação? Siga a página do nosso Grupo de Ensino, Pesquisa e Extensão em Soldagem da UFMT/Barra do Garças: @gepes.ufmt! 

Dr. Márcio de Andrade Batista é professor efetivo da Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT/Barra do Garças) no curso de Engenharia de Alimentos. É jornalista, artesão certificado, estudante de Design e de Letras. Especialista em ODS. Ganhador do prêmio “Professor Transformado Sebrae” nas categorias Estadual e Regional, sendo um dos finalistas nacionais

A seção Leia 1 Cientista reúne textos de divulgação científica escritos por pesquisadores e pesquisadoras da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), incluindo docentes, técnicos e estudantes de diferentes áreas do conhecimento. A seção é editada pela equipe do Programa de Comunicação Pública da Ciência da Pró-reitoria de Pesquisa (PROPESQ/UFMT) e conta com a parceria da Rede Sucuri. Os textos publicados são de responsabilidade de seus autores e autoras e não representam, necessariamente, a posição institucional da PROPESQ/UFMT.