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Revista CH / Revista CH - 2006

Como manter o gelo fora do congelador sem derreter por um longo período?Alguma substância, adicionada à água, dificulta o derretimento?

Pergunta de João Rodrigues, Rio de Janeiro (RJ)

Por: Alexandre Mello de Paula Silva

Publicado em 01/03/2006 | Atualizado em 25/09/2009

 
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 0ºC 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 o 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 1°C ou 1,5°C, por 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 que 0ºC. 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 20ºC 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 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 nanométricas (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 Paula Silva
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas 

 


 
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