Por que a água congelada flutua, em vez de afundar?

A água tem uma característica especial: ao congelar, expande seu volume em cerca de 10% (razão pela qual, em regiões muito frias, pode até arrebentar encanamentos, ocasionando grandes transtornos). Isso ocorre devido ao formato angular das moléculas, que não permite que se agrupem muito próximas umas das outras. Resultado: quando o líquido solidifica, essas moléculas ocupam um espaço maior, formando uma estrutura vazada, leve como ar. Esse aumento de volume faz com que o gelo tenha uma densidade menor que a água em estado líquido. É por isso que ele acaba flutuando, em vez de afundar”, afirma o físico Cláudio Furukawa, da Universidade de São Paulo (USP). Além da água, apenas a prata, o bismuto, o antimônio e o ferro-gusa ficam com um volume maior em seu estado sólido.

Super, Outubro de 2001

Qual é a diferença entre lâmpadas fluorescentes e incandescentes?

Elas são totalmente diferentes. Uma lâmpada incandescente é um bulbo de vidro que contém gás inerte e um filamento muito fino e longo de tungstênio, material de alto ponto de fusão. Quando o interruptor é ligado, a corrente elétrica que passa pelo filamento o aquece, o que o faz emitir luz. Quando a corrente é de baixa intensidade, o aquecimento é pequeno e a luz é avermelhada. À medida que a intensidade da corrente cresce, também aumenta a incandescência e a cor da luz se torna amarela, depois branca, e em seguida, azulada. A temperatura atingida pelo filamento de tungstênio de uma lâmpada de 60 watts chega a ser de 2.500°C. Esse tipo de lâmpada é muito ineficiente na geração de luz, porque grande parte da energia é desperdiçada em forma de calor.

Já a lâmpada fluorescente é um tubo de vidro contendo dois eletrodos, de 3 a 5 mg de átomos de mercúrio e um gás inerte a baixa pressão. Quando o interruptor é acionado, um dispositivo denominado reator cria uma diferença de potencial elétrico entre os eletrodos. Isso faz com que os elétrons liberados pelo eletrodo negativo sejam acelerados para o positivo. Um elétron acelerado, ao encontrar um átomo de mercúrio, pode ceder energia a um dos elétrons desse átomo, fazendo com que passe para uma órbita de energia maior. Esse elétron, porém, retorna instantaneamente ao estado anterior, e emite a energia ‘extra’ na forma de uma partícula chamada fóton – na maioria dos casos, um fóton de luz ultravioleta. Esse fóton fornece energia para um átomo do material fluorescente que reveste a parte interna do tubo da lâmpada, e emite luz visível (fluorescência). Esse processo, em uma lâmpada fluorescente, envolve milhões de átomos. Por produzir pouquíssimo calor, esse tipo de lâmpada é mais eficiente que a incandescente.

Emico Okuno

Instituto de Física, Universidade de São Paulo.

  

Ciência Hoje, Setembro de 2012.

O que é a luz negra?

Todo mundo já viu aquela iluminação especial em pistas de dança, que dá um fantasmagórico brilho roxo a qualquer objeto de cores claras ou fluorescentes – especialmente roupas brancas. A receita de fabricação é muito simples: basta pegar uma lâmpada fluorescente, dessas usadas em escritórios, e remover a camada de pó branco, formada por sais de fósforo. O vidro tem de ser trocado, então, por outro mais escuro, para barrar radiações claras. Na lâmpada fluorescente normal, a luz branca vem da incidência da radiação ultravioleta na tal camada de fósforo. “Com a luz negra, esse fenômeno de fosforescência muda de lugar: quando estamos num ambiente escuro, as roupas claras fazem o papel do fósforo e reemitem a luz que recebem, dando a impressão de que estão brilhando”, diz o físico Mikiya Muramatsu, da USP. Criada durante a Segunda Guerra pelo inventor americano Philo Farnsworth (1906-1971) – considerado o pai da televisão – a luz negra tinha a intenção original de melhorar a visão noturna e também costuma ser utilizada para identificar falsificações em documentos ou cédulas de dinheiro. Atualmente, a Universidade Federal de Lavras, em Minas Gerais, pesquisa seu uso na detecção de fungos em sementes.

Super, Outubro de 2002