A água é um dos poucos compostos que pode existir em três estados físicos diferentes à temperatura ambiente: sólido, líquido e gasoso. Esses estados podem ser encontrados tanto na natureza quanto no cotidiano, como na sua cozinha.
Enquanto você saboreia um copo de água com gelo, pode estar aquecendo outra quantidade no fogão para preparar o almoço, resultando em vaporização.Mas será que é possível ter duas fases distintas dentro do mesmo estado?
Um estudo recente publicado na revista Nature Physics por cientistas da Universidade da Califórnia, San diego, conseguiu simular propriedades transicionais da água que revelam a capacidade desse líquido de apresentar diferentes fases mesmo dentro do mesmo estado.
Quem poderia imaginar que uma substância tão comum e incolor pudesse esconder tantos mistérios? Além de ser uma ótima curiosidade para compartilhar com os colegas de trabalho, vamos explorar como essa descoberta foi feita.
A Profundidade da Água
No ano de 1992, surgiu uma teoria sobre o comportamento da água que sugeria que em condições de super-resfriamento o estado líquido poderia alterar sua conformação e exibir propriedades distintas em relação à densidade.
Lembrando das aulas de física? A água quente tende a ser menos densa e flutua mais perto da superfície; já a água fria se acumula no fundo. No entanto, quando ocorre transferência de calor entre elas as temperaturas se igualam e ocorrem transições, tanto para congelamento quanto para liquefação, dependendo das condições iniciais do sistema.
Curiosamente, ao congelar-se a água torna-se menos densa do que quando está líquida e passa por um processo expansivo. Isso explica porque cubos de gelo flutuam nas bebidas ou porque recipientes cheios podem estourar ao serem colocados no congelador.
Cuidado: evite congelar alimentos ricos em água ou líquidos em recipientes de vidro sem as precauções adequadas!
Outro aspecto fascinante é a capacidade da água permanecer líquida até mesmo em temperaturas abaixo do zero. em seu estado puro ao nível do mar ela congela a 0ºC e ferve a 100ºC; porém nas geleiras ou lagos profundos ela pode existir como líquido até -38ºC sob camadas espessas de gelo.
A Teoria dos Anos Noventa
Toda essa peculiaridade levou à formulação teórica nos anos noventa sobre outras possíveis surpresas escondidas nesse elemento vital.E agora após mais de três décadas essa variação na densidade permitindo diferentes fases líquidas foi testada através simulações computacionais inovadoras.
A equipe utilizou teorias avançadas da química quântica para entender melhor as interações moleculares envolvidas. Um modelo baseado em inteligência artificial (MB-pol) foi desenvolvido utilizando redes neurais para analisar diversos cenários envolvendo temperatura e pressão onde esse fenômeno dual poderia ocorrer.
Diferente daquela IA famosa, cuja resolução levou dois dias após dez anos investigando um problema complexo; esta pesquisa levou dois anos para responder questões acumuladas por mais tempo ainda — mas cada uma tem seu próprio valor científico!
Os resultados indicaram que sob super-resfriamento próximo a -75°C e alta pressão cerca de 1250 atm., há oscilações rápidas na densidade — alternando entre estados densos e menos densos — mantendo as mesmas condições térmicas durante microssegundos. As faixas testadas variaram entre -85°C até +95°C com pressões entre aproximadamente 9 atm até quase1300 atm!
Ainda que essas descobertas tenham sido feitas através simulação computacional rigorosa os pesquisadores afirmam ter alcançado resultados “quase tão reais quanto observar um copo d’água”, conforme reportado pela Universidade responsável pelo estudo.
Muito além das curiosidades científicas este fenômeno abre portas para aplicações práticas significativas. Se for possível desenvolver tecnologias capazes dessa alternância molecular também em outros líquidos ou na própria água isso poderá resultar numa “esponja” molecular capaz não apenas absorver poluentes mas também organismos nocivos presentes no meio ambiente!
Dê uma olhada: Vídeo mostra hidrogênio reagindo com oxigênio formando H₂O nanoscópico . This could lead to easier collection and disposal of contaminants and possibly have medical applications too since understanding this behavior can inspire new technologies across various materials and methods of production!.
No entanto ainda há muito trabalho pela frente antes desse fenômeno bifásico possa ser validado experimentalmente tanto na agua quanto outros líquidos similares! Após testes práticos virá o período necessário pra estimular esse efeito sob condições variadas aumentando assim nosso entendimento sobre esses processos intrínsecos relacionados à agua.
Sobretudo temos aqui novas perspectivas intrigantes acerca deste elemento essencial – ainda incolor , insípido , inodoro mas singularmente especial neste universo vasto tal qual nossa própria existência humana!.
E você sabia quão fascinante realmente é este recurso frequentemente subestimado chamado “água”? Que tal dar uma olhada nesta molécula incrível sob escalas nanométricas? Não esqueça nunca beber bastante agua diariamente independente das estações – mantenha-se hidratado , curioso & sempre conectado às novidades aqui no TecMundo !
