Gotas d'água são mantidas no estado líquido em recorde de temperatura negativa

Gotículas de água foram conservadas no estado líquido em uma temperatura negativa de incríveis -44 °C, um novo recorde de ponto de congelamento. Os cientistas usaram gotas que variavam de 150 nanômetros a 2 nanômetros e as revestiram com uma superfície macia. O resultado pode mudar a compreensão sobre as nuvens e o ciclo da água na Terra.

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No geral, a água congela a 0 graus Celsius, mas há alguns “truques” que podem reduzir essa temperatura mínima para uma faixa de -38 °C. Os cientistas julgaram que este era um limite máximo, mas um estudo mostrou que as gotas podem permanecer em estado líquido em temperaturas ainda mais baixas.

Recorde de temperatura mínima da água

Para conservar a água em estado líquido em temperaturas abaixo de 0 °C, é preciso que algumas condições sejam atendidas. No caso da nova pesquisa, os cientistas usaram gotículas muito pequenas e uma superfície muito macia.

Os testes começaram com gotículas variando de 150 nanômetros, até chegar a aglomerados realmente pequenos de moléculas de água, medindo 2 nanômetros. Essas variações foram importantes para saber o quão o tamanho das gotículas é importante na conservação do estado líquido.

A segunda condição era a superfície. O co-autor do estudo Hadi Ghasemi, professor de engenharia mecânica da Universidade de Houston, explicou que sua equipe descobriu “que se as gotículas de água forem cobertas com alguns materiais macios, a temperatura de congelamento pode ser suprimida para uma temperatura muito baixa".

Nos experimentos, eles usaram o octano, um óleo que envolve cada gota dentro de poros minúsculos de uma membrana de óxido de alumínio anodizado. Essa foi a superfície macia escolhida pela equipe, e ela permitiu que as gotas assumissem um formato mais arredondados, com maior pressão.

Para saber se gotículas tão ínfimas congelaram ou não, eles usaram medidas de condutância elétrica, pois o gelo é mais condutivo do que a água. Também mediram a luz emitida no espectro infravermelho para capturar o momento exato e a temperatura em que as gotículas mudaram de água para o estado sólido.

Como resultado, gotas de 10 nanômetros ou menos tiveram a taxa de formação de gelo drasticamente reduzida — até 44 °C para as gotículas menores. Essa descoberta pode impactar tecnologias que buscam impedir a formação de gelo em equipamentos, como os da aviação e dos sistemas de energia.

Além disso, pode ser que os cientistas se vejam obrigados a rever o que sabem sobre as gotículas nas nuvens, que podem ficar ainda mais frias antes de congelar do que se imaginava. Ainda é cedo para dizer com certeza, mas essa é apenas uma das áreas que podem ser beneficiadas pelo estudo.

O artigo foi publicado na revista Nature Communications.

Fonte: Nature Communications; via: LiveScience