QUENCHING EM UM ÍMÃ DE RM. ímãs transportando correntes muito grandes são usados para prod...

QUENCHING EM UM ÍMÃ DE RM. ímãs transportando correntes muito grandes são usados para produzir os campos magnéticos uniformes e intensos necessários para os exames por ressonância magnética (RM). Um imã típico para RM pode ser um solenoide com 2,0 m de extensão e 1,0 m de diâmetro, com autoindutância de 4,4 H, transportando uma corrente de 750 A. Um fio normal transportando tanta corrente dissiparia uma grande potência elétrica em forma de calor, de modo que a maioria dos ímãs de RM é feita com bobinas de um fio supercondutor resfriado por hélio líquido a uma temperatura pouco abaixo de seu ponto de fusão (4,2 K). Depois que a corrente é estabelecida no fio, a fonte de alimentação é dcsconcctada c as extremidades do imã são unidas por meio de um pedaço de supercondutor, de modo que a corrente fluirá sem resistência enquanto o hélio líquido mantiver o imã frio.

Sob raras circunstâncias, um pequeno segmento do fio do imã pode perder suas propriedades supercondutoras e desenvolver alguma resistência. Nesse segmento, a energia elétrica é convertida em energia térmica, que pode causar ebulição de parte do hélio líquido. Outras partes do fio então se aquecem e perdem suas propriedades supercondutoras, dissipando assim ainda mais energia em forma de calor. Como o calor latente da vaporização do hélio líquido é muito baixo (20,9 kj/kg), quando o fio começar a se aquecer, todo o hélio líquido poderá ferver rapidamente. Esse evento, denominado quench, pode danificar o imã. Além disso, um grande volume de gás hélio é gerado enquanto o líquido ferve, causando risco de asfixia, e o rápido acúmulo de pressão resultante pode causar uma explosão. Com isso, é possível perceber a importância de manter em zero a resistência do fio em um imã de RM e ter dispositivos que detectam um quench e desligam a corrente imediatamente quando isso acontece.

Se uma pequena parte desse imã perder suas propriedades supercondutoras e a resistência do fio de repente subir de 0 para 0,005 Ω constante, quanto tempo levará para que a corrente diminua até a metade de seu valor inicial? (a) 4,7 min; (b) 10 min; (c) 15 min; (d) 30 min.