Incrível como a água vira neve tão rapidamente, não acham? Mas afinal, como isso acontece?
Água quente congela mais rápido que a água fria: o Efeito Mpemba
O congelamento rápido da água quente é conhecido como Efeito Mpemba. Conhecido desde a Grécia antiga, na verdade o fenômeno só foi reconhecido na década de 60. Na época, um estudante de 13 anos, chamado Erasto Mpemba, disse ao seu professor de ciências que conseguia fazer gelado mais rápido quando colocava a mistura ainda quente no congelador. E apesar do fenômeno ter sido descoberto em 1969, até agora os cientistas não conseguem explicar o motivo de maneira conclusiva.Água quente congela mais rápido que a água fria: como acontece?
Na verdade, o efeito não é constante e existem casos em que a água fria também pode congelar rapidamente. Na experiência que descreve o “efeito Mpemba”, o líquido em temperatura ambiente chega antes à temperatura de solidificação (ou seja, zero grau Celsius), mas não congela imediatamente. Já o líquido mais quente vira gelo assim que atinge a mesma temperatura. A explicação está no fato de que o resfriamento da água não é linear e através de experimentos foram identificados os fatores principais que colaboram para este feito. São eles o bom contato e condução, a convecção, a evaporação e os gases dissolvidos. Cada um desses fatores colocam a água quente em vantagem da água que está à temperatura ambiente, permitindo então que ela congele primeiro. Ao colocar água à temperatura ambiente para congelar, nota-se que após certo tempo forma-se na superfície superior e nas laterais uma fina camada de gelo. Essa camada de gelo torna-se um isolante térmico e impede a condução de calor entre a água e a base do recipiente que está em contato com o refrigerador, atrasando então o processo de resfriamento. Porém, se a água for previamente aquecida verifica-se que essas camadas demoram mais a surgir, devido ao movimento de convecção realizado por ela. Quando a água da superfície começar a congelar ela imediatamente se deslocará para o fundo e a água quente que estava no fundo subirá à superfície. Isso ocorre porque à medida que a temperatura da água superficial abaixa sua densidade aumenta. Logo, ela tenderá a descer e em seu lugar subirá a água quente com menor densidade. Essa corrente de convecção permitirá uma homogeneidade da temperatura da água durante seu resfriamento, evitando o rápido aparecimento das finas camadas isolantes de gelo. Pelo fato da água quente evaporar mais facilmente que a água à temperatura ambiente acredita-se que após colocadas no refrigerador para congelarem a água quente estaria em vantagem, pois sua massa ligeiramente se reduziria, ao passo que sua temperatura diminuiria mais rápido. Ou seja, essa evaporação superficial contribuiria para a eficiente troca de calor e redução da massa de água a congelar. Porém, essa perda de massa não é tão significativa e mesmo em experiências com recipientes fechados constatou-se o efeito. Sabe-se que na água há a presença de gases dissolvidos, tais como: o gás oxigênio, o dióxido de carbono, além de outras impurezas. Quanto maior a quantidade desses gases dissolvidos menor será a temperatura a atingir para que ocorra a solidificação da água, em outras palavras, os gases dissolvidos dificultam a água atingir o ponto de fusão. A água que é previamente aquecida expele parcialmente os gases que nela estão, pois a solubilidade destes é menor à altas temperaturas e quando esta mesma água começar a resfriar ela terá menos gases dissolvidos que a água que não foi aquecida, desse modo o seu ponto de fusão será aumentado e ela congelará primeiro. Texto extraído e adaptado do site azeheb.