Poças desordenadas e lamacentas criadas por tempestades de verão devem suas fronteiras às depressões no pavimento ou no solo. Mas se um copo de vinho derramar sobre uma bancada (hipotética) perfeitamente plana, o que impede que a poça se espalhe para sempre? Até agora, a descrição dos físicos dos fluxos de fluidos não explicava realmente por que as poças param.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts têm a resposta, relata Charles Q. Choi, da Inside Science .
Usando o modelo clássico, os físicos descreveriam a dispersão de líquidos como resultado de uma “competição entre a gravidade e a tensão superficial”, escreve Choi. A gravidade puxa o líquido para baixo e espalha a poça, enquanto a tensão superficial, onde as moléculas se prendem umas às outras, faz com que as gotículas se espalhem.
Mas enquanto o modelo clássico pode ser usado para explicar a forma final de uma poça, ele não explica como a poça começou a se espalhar em primeiro lugar. Os cálculos, ao contrário, implicam que as forças na borda da poça seriam muito fortes para permitir a disseminação. “Dentro de uma visão macroscópica desse problema, não há nada que impeça que a poça se espalhe. Há algo faltando aqui ”, explica Amir Pahlavan, um estudante de pós-graduação do MIT em um comunicado de imprensa.
Claramente, poças se espalham, então os físicos ajustam seu modelo para explicar por quê. Michael Schirber escreve para a APS Physics :
Uma solução popular é supor que uma fina película microscópica reveste a superfície à frente da poça. Tais filmes precursores foram observados para poças que se expandem completamente para uma folha fina e plana - o chamado "caso de molhamento completo" - mas não conseguem explicar poças que se espalham por uma curta distância e depois param (umedecimento parcial).
Agora, Pahlavan e seus colegas descobriram o que impede a poça - forças atuando na nanoescala. Os pesquisadores consideraram uma película de líquido com menos de 100 nanômetros de espessura, onde algo chamado força de van der Waals começa a agir. Essa interação descreve um fenômeno em que a nuvem de elétrons em torno de um átomo flutua aleatoriamente e sua carga tende a se acumular em uma área de uma molécula, criando áreas ligeiramente positivas e ligeiramente negativas. As moléculas vizinhas fazem o mesmo, com o resultado de que as moléculas são atraídas ou repelidas umas pelas outras.
Essas forças, atuando dentro do líquido, o ar ao redor da poça e a superfície da poça são suficientes para impedir que a poça se espalhe, independentemente do seu tamanho. Os pesquisadores publicaram seus resultados na revista Physical Review Letters .
Seu modelo poderia ter aplicações para uma série de coisas, desde como resfriar a eletrônica fluindo sobre ela até sequestrar o dióxido de carbono no subsolo (alguns planos incluem injetar um líquido carregado de dióxido de carbono na rocha porosa). Mas para essas aplicações, os pesquisadores precisarão expandir o modelo para explicar como fluem os líquidos sobre superfícies irregulares. “Uma superfície real nunca é completamente lisa e lisa”, Pahlavan conta a Choi para a Inside Science . “Aqui está sempre alguma aspereza a ter em conta, o que faz com que muitas novas funcionalidades surjam.”
