O derretimento
(ou fusão) do gelo fora do congelador é a mudança da fase sólida para a líquida
que a água experimenta à temperatura de 0°C e à pressão atmosférica 'normal'
(ao nível do mar). O gelo aquece porque, fora do congelador, absorve o calor
proveniente da superfície onde é colocado e do ar do ambiente (desde que
estejam a uma temperatura acima da do gelo) e o calor irradiado pelo Sol e
pelos corpos quentes ao redor. Para manter por mais tempo o congelamento,
deve-se tentar minimizar as trocas térmicas usando isolantes fechados, ao
abrigo da luz (que carrega energia da irradiação solar e de outros corpos
quentes), e, em último caso, reduzindo a pressão no recipiente que contém gelo
(quando isso é possível).
O isolante
diminui o calor vindo do ambiente e uma grande redução na pressão aumenta
ligeiramente a temperatura de fusão (de 0°C para 1C ou 1,5°C,
pode exemplo). Quanto maior o ponto de fusão, mais tempo será preciso para que
o gelo (que, logo após ser fabricado, está a uma temperatura negativa) o atinja
e comece a se liquefazer, porque a transferência de calor entre dois corpos é
proporcional à diferença de temperatura entre eles. A alteração do ponto de
fusão pode parecer mínima, mas, para grandes quantidades de gelo, passa a ser
relevante, já que a transferência de calor também depende da massa dos corpos.
Infelizmente,
tudo o que se adiciona à água pura antes do congelamento tende a diminuir a
quantidade de energia necessária para o aquecimento e a fusão do gelo,
facilitando seu derretimento em temperaturas até mais baixas do que 0°C.
Nos países de clima muito frio é costume, no inverno, colocar sal de cozinha
sobre o gelo acumulado nas ruas para provocar seu derretimento mesmo em
temperaturas tão baixas como 20°C abaixo de zero! Logo, a água usada
para fabricar o gelo que se quer manter por mais tempo deve ser a mais pura
possível.
Recentemente,
a revista norte-americana Physics-World disponibilizou pela internet (http://physicsweb.org/articles/news/9/8/14)
a reprodução de uma publicação acadêmica da revista norte-americana Physical
Review Letters de agosto de 2005, em que cientistas da Coréia demonstraram com
um experimento ser possível fabricar gelo a temperatura ambiente. Um campo elétrico fortíssimo, de 1 bilhão de volts/metro, foi
aplicado em uma gota de água com dimensões nanométircas (1 bilhão de vezes
menor que o metro) a temperatura ambiente, em um equipamento chamado
microscópio de tunelamento. Essa 'gota' se solidificou em gelo! Uma explicação
aceitável é que o forte campo elétrico consegue 'orientar' as moléculas de água
em uma estrutura sólida, que chamamos de gelo. Embora não seja uma pesquisa
completa, o experimento sugere que a precipitação de algumas chuvas de granizo
(gelo) mesmo em dias muito quentes pode ser explicada pela formação de
descargas elétricas entre as nuvens, gerando fortes campos elétricos em regiões
de baixa pressão, onde as gotinhas de água têm dimensões nanométricas. O
crescimento das partículas de gelo se segue a uma etapa de aglomeração até a
formação de grandes pedras que se precipitam sobre a terra. De qualquer forma,
a manutenção de campos elétricos da ordem de bilhões de volts/metro é
tecnológica e economicamente inviável para manter o gelo da nossa caipirinha
estável à temperatura ambiente.
Alexandre Mello de Paulo Silva
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (RJ)
Ciência Hoje, Março de 2006
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