Se resfriarmos lentamente água suficientemente pura, ela poderá permanecer líquida até 39 ^oC negativos. É o super-resfriamento! Um grupo de pesquisadores israelenses acaba de descobrir que, segundo a direção de um campo elétrico, o ponto de super-resfriamento da água varia. Por quê? Não sabemos, mas a descoberta pode ter aplicações em meteorologia.

Há muito tempo, a água e suas múltiplas formas fascinam o Homem. Todavia, foi necessário esperar o século XIX para que estudássemos seriamente suas transições de fase, causadas pela pressão, temperatura ou outras condições físicas. Iniciado com a termodinâmica clássica, o estudo mais geral das transições de fase tornou-se, ao longo do tempo, uma área fascinante da física estatística. A supercondutividade e o ferromagnetismo são excelentes exemplos.

Um dos fenômenos mais interessantes é, sem dúvida, o super-resfriamento. Na verdade, ele é espetacular... A água no estado de super-resfriamento e, portanto, líquida ao ar livre abaixo de 0 ^oC, transforma-se rapidamente em gelo, uma vez que entra em contato com impurezas, núcleos de congelamento e mesmo durante um único choque. Este fenômeno é bem conhecido em aviação. Por causa dele, um avião, ao penetrar numa zona povoada de gotas de água super-resfriadas, pode ser coberto de gelo em poucos segundos.


Tornando-se gelo pela modulação da carga

A influência de um campo elétrico no ponto de super-resfriamento da água é conhecida há mais de 150 anos. Diversas experiências colocam em evidência outros fenômenos causados pelos campos elétricos, como aquele que consiste em "quase esculpir a água".

A priori, como a água é constituída de moléculas polares, poderíamos esperar este tipo de fenômeno. Contudo, no caso do super-resfriamento um estudo detalhado é difícil, dado que a menor quantidade de impureza pode provocar a transição de fase. É exatamente por isso que Igor Lubormirsky e seus colegas do Instituto Weizmann, em Rehovot (Israel), tentaram contornar o problema estudando superfícies não-metálicas, desprovidas de germes de nucleação.

Ao contato com os germes de nucleação, como do gelo, a água em estado de super-resfriamento se congela.

Créditos: FuturaSciences.

Os pesquisadores utilizaram cristais de tantalato de lítio (LiTaO₃) e filmes de titanato de estrôncio (SrTiO₃) colocados em uma câmara cheia de vapor de água, resfriada lentamente, para que as condições de super-resfriamento se dessem.

Na ausência de carga elétrica na superfície dos materiais, o ponto de super-resfriamento é de -12,5 ^oC. Porém, para grande surpresa dos pesquisadores, se as superfícies são eletricamente carregadas, as temperaturas de formação do gelo diferem de acordo com a polaridade. O ponto de super-resfriamento cai para -18 ^oC com cargas negativas e pula para -7 ^oC com cargas positivas!

Ninguém entende o porquê... A descoberta, objeto de uma publicação na revista Science, mostra, no entanto, que a formação de gelo pode ser influenciada pela presença de cargas e de um campo elétrico. Esse fenômeno, mesmo não compreendido, poderá ter implicações para a criogenia, para a conservação de tecidos e do sangue, por exemplo, ou ainda para a semeadura de nuvens e criação de chuvas artificiais.

Futura Science (Tradução - OLA).

Nota do Managing Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia, de título "Water Freezes Differently on Positively and Negatively Charged Surfaces of Pyroelectric Materials" de autoria de D. Ehre, E. Lavert, M. Lahav e I. Lubomirsky, foi publicado na revista Science, volume 327, número 5966, págs. 672-675, 2010, DOI: 10.1126/science.1178085.

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