Você deve ter visto vídeos do que parece ser uma garrafa comum de água fria pendurada e cuidando da própria vida aquática até bam! Alguém bate contra a mesa e a garrafa inteira se transforma instantaneamente em gelo . O que é essa magia negra?
Bem, vamos ser os primeiros a dizer que não é mágica, mas sim ciência, e algumas ciências bem simples. E sim, você absolutamente pode tentar este em casa.
Estação de nucleação
Quando qualquer substância muda de estado - como água líquida se transformando em gelo sólido - o processo envolve nucleação . É quando há uma imperfeição na substância, como um pouco de poeira na água, que o novo estado pode usar como uma espécie de âncora - ou núcleo - para que ocorra a mudança de um estado para outro. Uma molécula forma um cristal de gelo no núcleo, o que cria mais área de superfície gelada, o que faz com que mais moléculas próximas se transformem em gelo, o que cria mais área de superfície gelada, o que faz com que ainda mais moléculas próximas se transformem em gelo ... você obtém o ideia.
Normalmente, existem muitos núcleos presentes na água. Então, quando você coloca uma garrafa de água no freezer, ela começa a congelar em torno das imperfeições em todo o líquido. Isso é chamado de nucleação heterogênea , porque a água não é uniforme. Há coisas nele e o gelo se forma na água com o tempo.
Mas é possível criar nucleação homogênea . Isso acontece quando não há impurezas na água, porque não há núcleos para o gelo se formar à medida que a água fica cada vez mais fria. Este é o processo que cria gelo "instantâneo".
Super Cool Science in Your Freezer
A água congela a famosa temperatura de 32 graus Fahrenheit (0 graus Celsius). Mas a água purificada , como as coisas que você compra em garrafas na loja, não contém nada além de moléculas de água. Portanto, não há nada para iniciar o processo usual de nucleação heterogênea.
Se você tem garrafas de água purificada, pode colocá-las no freezer e deixá-las intactas - sem mover, sem tocar - por algumas horas. Eles ainda serão líquidos porque a água pura sem núcleos congela a -43,6 graus Fahrenheit (-42 graus Celsius). Agora é um líquido super - resfriado , o que realmente parece muito legal.
O tempo exato que leva para a água congelar depende do tamanho de suas garrafas de água e do freezer, mas levará cerca de duas horas e meia a três horas para que a água atinja esse estado super-resfriado.
Só depois dessas poucas horas de preparação é que a parte "instantânea" do gelo instantâneo acontece. Mas é incrível. Remova cuidadosamente as garrafas do freezer. Em seguida, sacuda um ou bata-o na mesa. Qualquer coisa pode atuar como um núcleo neste ponto - bolhas de ar, um leve amassado na garrafa. Qualquer pequena mudança será suficiente para causar nucleação homogênea.
Uma vez que a perturbação esteja presente, as moléculas uniformes de água se tornarão gelo tão rapidamente que parecerão instantâneas.
Agora isso é super legal
Uma alternativa ao método de bater ou sacudir é despejar a água super-resfriada sobre um cubo de gelo. O cubo servirá como núcleo, e você poderá criar uma pequena torre de gelo enquanto o despeja.
