[videolog] Mãos que congelam!

Cristais de gelo.

Férias! E, no Brasil, acompanhado de muito calor. Na região onde moro, a média de temperaturas máximas para Fevereiro fica na casa dos 30,5 ºC [1]. Haja água para se manter hidratado. E nada melhor que uma água bem geladinha.

Passei alguns dias, semanas atrás, na casa de minha namorada em sua cidade natal. A cidade realmente é quente e é quase item obrigatório andar com uma garrafinha d'água. Como a geladeira não estava dando conta em esfriar a água a tempo necessário para ser consumida, apelei para o congelador. Basta uns 40 minutos e a água fica na temperatura agradável para tomar.

Entretanto, em um dos dias, acabei deixando a garrafa d'água dentro do congelador por mais tempo. Como eu havia esquecido a garrafa d'água estava disposto a fazer um experimento científico, antes de pegá-la, resolvi me atentar em como estava a água dentro da garrafa ainda no congelador.

Estava líquida!

Ufa... vendo que ainda estava em estado líquido, eu a peguei. Segundos depois estava com uma garrafa com água congelada em mãos. A primeira coisa que me veio em mente é óbvia: tenho o gene mutante. Sou um X-Men algum fenômeno físico-químico acabou de acontecer bem diante de meus olhos. Mas o que exatamente aconteceu?

As pessoas devem tem visto isso acontecer muito bem com a cerveja. A coisa toda funciona praticamente do mesmo jeito. A cerveja (ou a água) está geladinha no congelador. Você, por um descuido, pega com as mãos quentes no corpo da garrafa ou acaba chacoalhando a mesma. Pronto, ela fica congelada.

O que acontece é que o líquido dentro do congelador alcançou o estado metaestável. Isso significa que a água dentro da garrafa está em uma espécie de transição entre os dois estados possíveis no momento (o líquido e o sólido). Embora a água (ou a cerveja) esteja em equilíbrio térmico (sim, a temperatura dela está a zero grau), ela não está no que chamamos de equilíbrio termodinâmico (calma, logo explico).

O líquido dentro da garrafa pode permanecer em estado metaestável por grandes períodos de tempo, desde que o meio externo não se altere, seja alguma agitação mecânica ou mudança de temperatura. E é exatamente isso que acontece quando você a pega ou agita a garrafa. Ocorre uma mudança nesse estado metaestável para um equilíbrio termodinâmico. Um corpo em equilíbrio termodinâmico está, necessariamente em equilíbrio térmico, químico e mecânico. Antes de pegarmos a garrafa, o líquido estava em equilíbrio térmico, mas não em equilíbrio químico e mecânico.

Ao pegarmos a garrafa, perturbamos o "equilíbrio" que estava no líquido. Com isso, as moléculas de água que formam a água começam a se organizar para entrar novamente em equilíbrio. Como a temperatura está a zero grau, as moléculas se organizam em forma de cristal. Essa mudança química se estende por todo o líquido dentro da garrafa, fazendo a água, outrora líquida, em sólida.

No caso da cerveja, mais uma coisa deve ser levada em consideração. Como o líquido tem, além de muita água, bastante gás carbônico (que é responsável pela espuma), esse gás acaba ficando aprisionado entre os cristais de gelo. Como a água é sistema que expande a medida que congela (isso explica quando uma garrafa de cerveja (ou refrigerante) estoura dentro do congelador), ao pegar uma garrafa de cerveja em estado metaestável do congelador e abri-la, espuma congelada sairá da boca (para infelicidade dos amantes da loura gelada).

Ou seja, graças ao estado metaestável, onde o líquido ainda não se decidiu se está líquido ou sólido, a água acaba congelando depois que você dá uma mãozinha à ela.[2]

Para ilustrar melhor esse processo, aproveitei e fiz essa postagem ser a primeira com um vídeo feito exclusivamente para o Do Nano ao Macro. Nele, você vai ver o que acontece com a água quando deixamos algum tempo no congelador. Recomendo que ative a legenda pois, em algumas partes, o áudio fica bem ruim[3]. Espero que curtam! Comentários serão bem-vindos.

Algumas dicas para quem não quer perder aquela cerveja geladinha de final de semana com esse calor que está fazendo: evite pegar as garrafas pelo corpo e sim em uma região onde não tenha contato com o líquido, como a boca ou a sua base (onde o vidro é mais grosso). Evite ficar chacoalhando muito o líquido durante o transporte da geladeira até à mesa, por exemplo. Outra ideia, que vi em um site algum tempo atrás, seria de colocar a garrafa por alguns poucos segundos em água corrente. Assim você tira rapidamente a cerveja do estado de equilíbrio térmico, evitando seu congelamento.

Informações extras:

[1]: os dados foram obtidos através de coleta de dados entre os períodos de 1981 a 2009 pelo IPMet (Instituto de Pesquisa Meteorológica) do campus da Unesp de Bauru. Entretanto, a temperatura média registrada no mesmo período foi de 25,4 ºC já que à noite as temperaturas caem consideravelmente no interior paulista.

[2]: bom, se não foi isso, estarei esperando a equipe do professor Xavier vir me buscar. Tomara que a Ororo venha junto (e espero que a Lívia não leia isso). =P

[3]: não tenho equipamento audiovisual incrivelmente bom. =(

Com imagens de *pqphotography em seu deviantART. Com informações de IPMet e Wikipedia. O vídeo está em CC.