Descoberta de um Ponto Crítico na Água Superresfriada
À medida que a água esfria, seu comportamento se torna cada vez mais estranho do ponto de vista físico. Além disso, pesquisadores encontraram algo novo: um “ponto crítico” oculto que surge na água superresfriada que ainda não congela.
Por meio de diferentes experimentos envolvendo pressão e temperatura, cientistas conseguem manter a água em estado líquido mesmo abaixo do ponto normal de congelamento. Por exemplo, estudos anteriores já haviam teorizado que, nesse estágio especial, a água se separa em duas fases distintas – um líquido de alta densidade e outro de baixa densidade.
Evidências Diretas da Transição Líquido-Líquido
Em um novo estudo, uma equipe internacional obteve evidências mais diretas desse estado líquido-líquido. Além disso, descobriram um ponto crítico onde a água muda para um único estado volátil quanto à sua estrutura molecular.
Observar esses estados da água é desafiador porque eles existem exatamente na fronteira entre a água líquida e o gelo. Portanto, essa região foi chamada de “terra de ninguém” para medições precisas.
“O diferencial foi a capacidade de fazer varreduras por raios-X em velocidade inimaginável antes da água congelar, o que nos permitiu observar como a transição líquido-líquido desaparece e um novo estado crítico emerge”, diz Anders Nilsson, físico químico da Universidade de Estocolmo, Suécia.
“Durante décadas, existiram especulações e teorias para explicar essas propriedades notáveis, e uma delas previa a existência de um ponto crítico. Agora podemos confirmar sua existência.”
Metodologia e Resultados Principais
O experimento utilizou aquecimento rápido via lasers de infravermelho e instantâneos ultra-rápidos por raios-X. Assim, os cientistas conseguiram empurrar o gelo artificial através do estado líquido-líquido, ultrapassando o ponto crítico e chegando a um estado instável, tudo isso observado em escalas de tempo muito pequenas.
O time avaliou como variações de temperatura e pressão afetam diferentes formas de água: gelo amorfo de alta densidade (HDA), líquido de baixa densidade (LDL) e líquido de alta densidade (HDL). Essas informações ajudam a refinar onde exatamente esse ponto crítico se encontra, estimado em cerca de -63 °C e 1000 atmosferas.
Entretanto, o ponto crítico exibe comportamento semelhante a um buraco negro, porque, conforme a água se aproxima dele, a dinâmica do sistema desacelera e as mudanças estruturais demoram muito mais. Isso torna impossível para o líquido evitar a transição.
Importância e Implicações da Descoberta
Essas descobertas, embora aparentem ser apenas uma curiosidade física, avançam profundamente o nosso entendimento fundamental da água e de seu comportamento incomum. Além disso, têm impacto em praticamente todos os processos físicos, químicos, biológicos, geológicos e climáticos que envolvem a água no planeta e até além dele.
Nilsson afirma: “Agora, os pesquisadores podem adotar o modelo de que a água possui um ponto crítico no regime superresfriado. O próximo passo é entender as implicações dessas descobertas para a importância da água em diversas áreas.”
Por exemplo, basta observar cubos de gelo para notar a estranheza da água; diferentemente da maioria dos materiais, que encolhem e ficam mais densos ao esfriar, a água se expande, permitindo que o gelo flutue.
Explorando Mais Sobre a Água e a Vida
Além disso, a água apresenta propriedades incomuns além dos seus estados mais conhecidos, como o comportamento dual analisado neste estudo. Portanto, ainda há muitas perguntas a responder.
Outro diferencial da água é seu papel essencial para a vida, até onde sabemos. Essa é uma direção que os pesquisadores pretendem explorar futuramente.
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Matéria original: https://www.sciencealert.com/scientists-just-found-a-hidden-critical-point-in-water-right-before-it-freezes
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