Cientistas descobrem que a água quente pode congelar mais rápido do que a fria

"Efeito Mpemba" só ocorre em condições específicas e com algumas amostras

Do R7

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Derren Hester/Flickr

Água quente pode congelar mais rápido do que a fria; cientistas não negam existência do fenômeno, mas também não estão convencidos de que exista

A água quente pode congelar mais rapidamente do que a fria, revelou um novo estudo. Segundo os pesquisadores, isso ocorre pelo menos algumas vezes, sob condições específicas e com certos tipos de amostras do líquido.

Novas experiências confirmam um caso especial do efeito Mpemba, que vai "contra a razão" e sustenta que a água em altas temperaturas se transforma em gelo mais rapidamente do que a fria, revelou a revista Wired nesta quarta-feira (24).

O efeito Mpemba foi descoberto por um estudante da Tanzânia, Erasto Mpemba, que observou, ao fazer um sorvete com seus colegas de escola, que o o leite morno congelava mais rápido do que o leite frio.

Mpemba e o físico Denis Osborne publicaram um relatório do fenômeno em 1969. O garoto se juntou a um grupo de famosos pensadores, que já tinha notado o efeito: Aristóteles, Francis Bacon e René Descartes.

À primeira vista, o efeito desafia o senso comum. Um recipiente com água quente deveria demorar mais para se transformar em gelo do que um com água fria porque esta última leva vantagem para chegar 0ºC, temperatura em que o líquido congela.

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O novo estudo não explica o fenômeno, mas identifica as condições em que o efeito Mpemba pode ser visto, se ele realmente existir.

Estudos publicados na última década “revelaram exemplos da água quente congelando mais rapidamente do que a fria, mas não puderam ser reproduzidos”, diz James Brownridge, da Universidade Estadual de Nova York, na Inglaterra.

Uma das experiências de Browridge, que for apresentada ao vivo na internet, congelou várias vezes uma amostra de água quente mais rápido do que uma amostra parecida de água fria.

Para que a experiência desse certo, a água fria teve que ser destilada, e a quente teve que vir da pia.

Segundo os especialistas, diferenças na forma, no lugar e na composição de impurezas podem fazer com que o congelamento da água – em muitos casos geralmente a abaixo de 0ºC – varie muito.

O químico Christoph Salzman, da Universidade de Durham, disse ainda não estar convencido de que o efeito Mpemba exista de fato porque existem vários fatores que podem influenciar o tempo de congelamento, fazendo com que seja impossível controlar a experiência.

Segundo ele, prever quanto tempo levará para a água cristalizar “é mais ou menos a mesma coisa que prever quando vai acontecer o próximo terremoto”. 

Nanometalurgia cria peças metálicas usando moldes de polímero

Nanopartículas de platina recobertas com ligantes (esferas azuis e cinzas) aninhadas entre copolímeros de bloco (cadeias azuis e verdes).[Imagem: Scott Warren & Uli Wiesner, Cornell University]

Por mais de 5.000 anos a única forma de moldar os metais tem sido a técnica do "esquentar e bater." Mesmo na moderna nanotecnologia o trabalho com os metais inclui esculpí-los com feixes de elétrons ou entalhá-los com ácido.

Automontagem de metais

Agora, pesquisadores da Universidade de Cornell, Estados Unidos, desenvolveram um método para "automontar" metais em configurações complexas, com detalhes estruturais cerca de 100 vezes menores do que uma bactéria, guiando as partículas de metais para a forma desejada utilizando polímeros.

"Eu penso que este é um trabalho engenhoso que pega os conceitos fundamentais da ciência dos polímeros e os aplica para fazer metais de uma forma totalmente nova," disse Andrew Lovinger, diretordo Programa de Polímeros da Fundação Nacional de Ciências. "Ao fazer isto, ele abre as portas para todos os tipos de novas possibilidades."

Aplicações da nova técnica

As aplicações do novo método incluem fabricar catalisadores mais eficientes e mais baratos para células a combustível e para processos industriais, e criar estruturas com superfícies plasmônicas capazes de transportar mais informações no interior dos microchips do que os atuais fios conseguem carregar.

"A comunidade que trabalha com polímeros vem tentando fazer isto há quase 20 anos, diz Uli Wiesner, que relatou o novo método no último número da revista Science. "Mas os metais têm uma tendência para se aglomerar em estruturas sem que se possa controlá-los."

Nanopartículas de metais

A equipe de Wiesner agora desenvolveu um método que supera essa tendência aglomerante dos metais. Primeiro, nanopartículas metálicas medindo cerca de 2 nanômetros - entre 10 e 20 átomos de diâmetro - são recobertas com um material orgânico conhecido como ligante.

Os ligantes formam finos envoltórios ao redor dos átomos metálicos, alterando sua química superficial. Manter a espessura do envoltório ligante é um fator chave que permite que o volume de metal na estrutura final seja grande o suficiente para manter seu formato quando os materiais orgânicos forem eventualmente removidos.

Andaimes nanotecnológicos

Os átomos de metal no envoltório são então colocados em uma solução contendo copolímeros de bloco, uma espécie de material de suporte em nanoescala. O uso inovador dos ligantes permite que as nanopartículas de metal sejam dissolvidas nesta solução - mesmo em altas concentrações. Um copolímero de bloco é feito de duas longas cadeias diferentes, ou blocos, de moléculas conectadas entre si para formar um padrão previsível. No experimento, as nanopartículas de platina recobertas pelo ligante são acondicionadas entre os copolímeros de bloco.

Depois que as nanopartículas recobertas pelo ligante e os polímeros assumem padrões regulares, o material é aquecido a altas temperaturas na ausência de ar para converter os polímeros em uma armação de carbono, que é a seguir resfriada. Como as nanopartículas de metal têm um ponto de fusão muito baixo, sem o suporte de carbono iriam teimar em se fundir juntas de forma descontrolada. Utilizando esse processo, o suporte de carbono pode ser lixiviado com ácido, deixando para trás a estrutura de metal sólido.

Catalisador poroso

O grupo de pesquisadores utilizou o novo método para criar uma estrutura de platina com poros hexagonais uniformes, cada um da ordem de 10 nanômetros de diâmetro - um diâmetro muito maior do que as tentativas anteriores foram capazes de produzir. A platina é, de longe, o melhor catalisador disponível para células a combustível, e uma estrutura de poros espaçosa permite que o combustível flua e reaja sobre uma área superficial muito maior.

"Isto abre um espaço totalmente novo porque ninguém havia sido capaz de estruturar metais em grande quantidade utilizando polímeros," explica Wiesner. "Em princípio, se você pode fazer isto com um metal você poderá fazer o mesmo com outros ou mesmo com uma mistura de metais."

Plasmônica

Além de fazer materiais porosos para catalisadores, afirmam os pesquisadores, a técnica poderá ser utilizada para criar delicadas estruturas metálicas sobre superfícies, algo essencial para transformar o campo da plasmônica, que estuda as interações entre superfícies metálicas, a luz e ondas de elétrons conhecidas como plasmons.

Atualmente os cientistas estão investigando o uso dos plasmons para transmitir mais informações ao longo de fios metálicos no interior dos microchips e para melhorar aplicações ópticas, como lasers, telas e lentes.

Para conhecer outra pesquisa que descobriu recentemente como utilizar a nanotecnologia para criar estruturas em macroescala, veja Ferramentas nanotecnológicas já funcionam em escala humana.

TINTA que TRANSFORMA ENERGIA SOLAR em ELÉTRICA!

Já pensou em pintar a sua casa com esta tinta e obter energia gratuita? A base de NANOPARTÍCULAS de CdS, CdSe e TiO2, a tinta faz conversão fotoelétrica. Saiba+http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn204381g

A abordagem transformativa é necessária para atender a demanda de tecnologia de célula de energia solar economicamente viável. Ao fazer uso de recentes avanços na pesquisa de semicondutores nanocristais, que já desenvolveu uma pintura de uma demão-solar para as células solares de pontos quânticos projetando. Uma pasta ligante livre de composto de CDs, CdSe, e TiO ₂ nanopartículas de semicondutores foi preparado e aplicado a condução de superfície de vidro e recozido a 473 K. O comportamento fotoconversão destes eléctrodos película semicondutora foi avaliada numa célula fotoelectroquímica consistindo de grafeno-Cu₂ S eletrodo contador e sulfureto / polissulfureto par redox. Open-circuito de tensão tão alta quanto 600 mV e corrente de curto circuito de 3,1 mA / cm ² foram obtidos com o CDS / TiO ₂-CdSe/TiO ₂ eletrodos. Uma eficiência de conversão de potência superior a 1% foi obtida por células solares construídas utilizando a abordagem simples escova convencional de pintura em condições ambientais. Considerando que a melhoria adicionais são necessárias para desenvolver estratégias para grande área, todos os dispositivos de estado sólido, este esforço inicial para preparar pintura solar oferece as vantagens de design simples e economicamente viáveis ​​células solares de última geração.

Termoquímica

Termoquímica  é a parte da Química que estuda as quantidades de calor liberadas ou absorvidas durante as reações químicas.

Os calores liberados ou absorvidos pelas reações são expressos em Joule (J), ou caloria (cal).

Imagem: Química Ensinada

Entalpia (H)

Entalpia é o conteúdo de calor de um sistema, à pressão constante. Não é possível fazer a medida absoluta da entalpia de um sistema, mas podemos medir (com calorímetros), a variação de entalpia, ∆H, que ocorre numa reação. Esta variação é entendida como a diferença entre a entalpia final (dos produtos da reação) e a entalpia inicial (dos reagentes da reação).

                                                                     ∆H = Hp – Hr

∆H = Variação da entalpia

Hp = soma das entalpias dos produtos da reação

Hr = soma das entalpias dos reagentes da reação

Tipos de reações:

Reações Exotérmicas

São aquelas que liberam calor para o meio ambiente.   Exemplos:

Combustão da gasolina, queima da vela, etc.

Há uma diminuição do conteúdo calorífico do sistema. Se ocorre liberação de calor, podemos concluir que, no final, a quantidade de calor (Hp) contida no sistema é menor que no início (Hr) do processo.     

∆H < 0

Exemplos

Seja a combustão do acetileno:

C2H2(g) + 5/2 O2(g) → 2 CO2(g) + H2O(g)        ΔH = -310,6 kcal

De  onde  concluímos  que durante esta reação, a 25 °C e 1 atm, são liberados 310,6 kcal para 

cada mol de acetileno queimado.

Reações Endotérmicas

São aquelas que absorvem calor do meio ambiente.

Exemplo

Decomposição da amônia, etc.

Numa reação endotérmica, há aumento do conteúdo calorífico do sistema. Se ocorre absorção de energia, podemos concluir que, no final, a quantidade de calor (Hp) contida no sistema é maior que no início do processo (Hr).

∆H > 0.

O ∆H das reações endotérmicas é positivo.

Exemplo

Seja a decomposição da água:

H2O(l)→ H2(g) + 1/2 O2(g)                          ΔH = + 68,4 kcal

de  onde  concluímos que durante essa reação, a 25 °C e 1 atm, são absorvidas 68,4 kcal para cada mol de água decomposta.

Farmacêutica Curiosa: 6 medicamentos aparentemente inofensivos que podem..

6 medicamentos aparentemente inofensivos que podem destruir você

Aspirina, paracetamol, anticoncepcional e até complexos vitamínicos podem representar riscos para sua saúde.

O dia 25 de junho de 2009 ficará marcado para sempre na memória dos fãs de Michael Jackson. Nesta data, foi anunciada a morte do cantor, depois de sofrer uma parada cardíaca na casa em que morava, em Los Angeles, Estados Unidos. A morte prematura do rei do pop foi atribuída a uma overdose de medicamentos que Michael Jackson tinha tomado horas antes de dormir.

O que aconteceu com o cantor é apenas um exemplo dos riscos que os medicamentos apresentam, caso sejam mal administrados. Para Camila Costa, professora do Departamento de Farmácia da Universidade Federal do Paraná (UFPR), o maior problema está no excesso. “Medicamentos como anti-inflamatórios, analgésicos, relaxantes musculares e antibióticos são perigosos se usados em grandes quantidades, geralmente acima do limite recomendado pela bula”, informa.

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