O título deste post parece ser uma pergunta apropriada para um exame de ciências do ensino fundamental, mas a resposta é muito mais complicada do que parece. Nós todos fomos ensinados que a água congela a 32 graus Fahrenheit, 0 graus Celsius, 273, 15 Kelvin. Isso nem sempre é o caso, no entanto. Os cientistas descobriram que a água líquida é tão fria quanto -40 graus F nas nuvens e até mesmo a água resfriada a -42 graus F no laboratório. Quão baixo eles poderiam ir?
Isso acaba sendo um problema difícil de responder. Quando a água líquida é resfriada abaixo de -42 graus F, ela se cristaliza em gelo muito rapidamente para os cientistas medirem a temperatura do líquido. Assim, Emily Moore e Valeria Molinero, da Universidade de Utah, desenvolveram uma simulação computacional sofisticada de 32.768 moléculas de água (menos moléculas do que as encontradas em gotas de chuva) que permitem ver o que aconteceu com a capacidade de calor, densidade e compressibilidade da água. determinar o que aconteceu quando 4 mil dessas moléculas congelaram. Seus resultados aparecem na revista Nature .
À medida que a temperatura da água se aproxima de -55 graus F, as moléculas de água formam tetraedros, com cada molécula frouxamente ligada a quatro outras moléculas. A densidade da água diminui, a sua capacidade de calor aumenta e a sua compressibilidade aumenta. “A mudança na estrutura da água controla a taxa na qual o gelo se forma”, diz Molinero. “Nós mostramos que tanto a termodinâmica da água quanto a taxa de cristalização são controladas pela mudança na estrutura da água líquida que se aproxima da estrutura do gelo.” Abaixo de -55 graus F, pequenos pedaços de água líquida ainda podem existir, mas o faria. apenas por um tempo incrivelmente curto, diz Molinero.
Esse super-resfriamento de água é possível porque a água precisa de um pequeno núcleo ou uma semente de gelo para as moléculas formarem cristais e em água muito pura “a única maneira de formar um núcleo é mudando espontaneamente a estrutura do líquido”, diz Molinero. Esses núcleos não se formarão ou crescerão o suficiente até que a estrutura das moléculas de água líquida se aproxime da do gelo sólido, o que não acontece até que a água fique tão incrivelmente fria.
( HT: io9 )
