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O Congelamento da Água Quente

Posted on: 30/03/2010


      Sabias que a água quente congela mais rapidamente do que a água fria?

      Sabias que este fenómeno intrigou cientistas de várias gerações?

      O congelamento rápido da água quente é conhecido como efeito Mpemba e os físicos têm apostado em várias teorias como a evaporação mais rápida que reduz o volume da água quente ou que uma camada de gelo isola a água fria.

      Já Aristóteles, no século IV a.C., afirmava, na sua obra Meteorológica I, que a água previamente aquecida contribui para um congelamento mais rápido e em 1461 o físico Giovanni Marliani confirma igualmente esta situação. Também Descartes e Francis Bacon demonstram o que já parecia ser de senso comum.

      Contudo a resposta tem sido muito difícil de encontrar, porque o efeito não é constante: a água fria também pode congelar rapidamente.

      James Brownridge, responsável pela segurança radioactiva do Departamento de Física da Universidade de Nova Iorque, acredita que esta aleatoriedade é crucial. Ao longo dos últimos dez anos, realizou centenas de experiências sobre o efeito de Mpemba e tem provas de que o efeito é baseado no fenómeno do sobre arrefecimento (supercooling).

      A estranheza do fenómeno parte do raciocínio intuitivo de que a agua mais quente teria de percorrer uma distância termométrica maior que a água fria (ambas à mesma velocidade) até atingir o ponto de congelação a zero graus Célsius.

      “A água dificilmente congela a zero graus”, afirma Brownridge que acrescenta: “É geralmente sobre arrefecida e só começa a congelar a uma temperatura inferior”.

      O ponto de congelamento raramente acontece aos 0º C. O ponto de congelamento depende das impurezas da água de que depende a formação de cristais de gelo. Normalmente, a água pode conter vários tipos de impurezas, desde partículas de poeira a sais e bactérias, cada uma das quais desencadeia a congelação a uma temperatura característica.

      As impurezas com maior temperatura nuclear determinam a temperatura a que a água vai congelar.

       James Brownridge, que fez grande parte das experiências como passatempo, começou com duas amostras de água à mesma temperatura (água morna a 20 graus) que colocou em tubos de ensaio e arrefeceu-os no congelador. Um presumivelmente congelará primeiro, devido à aleatória concentração de impurezas.

      Se a diferença for suficientemente grande, o efeito Mpemba irá aparecer. Brownridge seleccionou a amostra com maior temperatura de congelamento natural para aquecer a 80 graus célsius e deixou a outra à temperatura ambiente e posteriormente colocou os tubos de ensaio novamente no congelador.

      “A água quente vai congelar sempre mais rapidamente do que a água fria se o seu ponto de congelamento for pelo menos acima dos cinco graus célsius”, afirmou o investigador.

      Pode parecer surpreendente que os cinco graus façam tanta diferença, quando a amostra mais quente começa 60 graus atrás na corrida. Contudo, quanto maior for a diferença de temperatura entre um objecto e o meio em que está inserido − neste caso o congelador − mais rápido é o arrefecimento.

      Deste modo, a amostra quente vai arrefecer muito mais rápido, atingindo o seu ponto de congelamento aos dois graus negativos, por exemplo, muito antes da água fria que congela a partir dos sete negativos.

      O Efeito Mpemba, é um peculiar fenómeno com uma longa história, mas foi na década de 60 que o efeito foi reconhecido pela ciência moderna, quando um estudante da Tanzânia chamado Erasto Mpemba, com 13 anos, disse ao seu professor de ciências que conseguia fazer gelados mais rápido do que o normal quando colocava a mistura ainda quente no congelador.

      Inicialmente, houve muita relutância em aceitar o facto, mas o fenómeno foi confirmado e publicado.

      Esta teoria pode explicar, por exemplo, o facto de nos países frios os canos de água quente congelarem antes dos de água fria.

      Porque é que mais ninguém reparou nisto antes? Brownridge afirma que as outras pessoas não controlaram as condições da experiencia para estudarem um factor de cada vez. É necessário controlar, por exemplo o tipo de recipiente ou a localização das amostras no congelador.

      Mas desengane-se quem pensar que este trabalho encerra o debate de Mpemba. Jonathan Katz, da Universidade de Washington tem outra teoria: o aquecimento aumenta o ponto de congelamento da água por retirar os solutos como o dióxido de carbono. Isto significa que o aquecimento da água realmente aumenta as probabilidades de congelar primeiro, ao contrário dos resultados aleatórios sugeridos por Brownridge. “Talvez ele tenha encontrado um efeito de arrefecimento semelhante a Mpemba”, conclui Katz.

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