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Encontrando a temperatura mais fria da água líquida e sua singularidade

Duas equipes de pesquisadores que trabalham independentemente um do outro descobriram algumas características notáveis ​​da água líquida – pode ser arrefecida a -42,55 ° C e parece ter o que é descrito como uma singularidade. A primeira equipe, composta por membros de toda a Europa, realizou experimentos projetados para encontrar a menor temperatura a que a água líquida pode existir. Eles publicaram seus resultados no periódico Physical Review Letters . A segunda equipe, com membros da Suécia, Coreia e Japão, procurou aprender mais sobre os atributos da água líquida quando resfriada a temperaturas muito baixas. Eles publicaram seus resultados na revista Science . Paola Gallo com Università Roma Tre e Eugene Stanley com a Universidade de Boston oferecem uma peça Perspectiva sobre o trabalho realizado pelas duas equipes na mesma questão da Ciência .

Embora seja verdade que a água líquida normalmente se torna sólida a 0 ° C, também é verdade que, em determinadas circunstâncias, a água líquida pode ser muito mais fria do que isso, como quando é gelada muito rapidamente – um sistema de medição rápido pode levar a temperatura da água antes de ter tempo para formar cristais. Mas o frio pode ser obtido? A teoria prévia sugeriu que o limite seja provável -40 ° C. Este novo esforço, os pesquisadores descobriram que poderia ficar um pouco mais frio do que isso, injetando gotículas muito pequenas em uma câmara de vácuo. À medida que as gotículas se moviam através da câmara, uma parte da água evaporava, fazendo cair a temperatura da gota. A equipe usou lasers para medir a mudança de diâmetro das gotas para calcular sua temperatura e encontrou a nova baixa gravação de -42.55 ° C.

A água líquida também tem outra propriedade estranha, de acordo com os pesquisadores com o segundo esforço – a capacidade de existir em dois estados líquidos diferentes quando refrigerados e saltar entre eles em um determinado ponto, que a equipe chamou de singularidade. Eles usaram uma configuração semelhante ao primeiro grupo, injetando gotículas de água em uma câmara de vácuo e atirando com um laser para medir a temperatura, mas encontraram algo novo. Diferentes partes das gotículas tinham diferentes densidades e às vezes as moléculas nas gotas pareciam ter dificuldade em decidir qual estado ocupar, e assim movido de um lado para o outro, sugerindo um estado de singularidade.

Abstrato
O resfriamento evaporativo rápido de gotículas de água de tamanho micrométrico no vácuo oferece a possibilidade de investigar água super-resfriada – abaixo do ponto de fusão, mas ainda um líquido – a temperaturas muito além do estado da arte. No entanto, é desafiador obter um valor confiável da temperatura das gotas sob tais condições experimentais extremas. Aqui, a observação de ressonâncias dependentes de morfologia na dispersão de Raman a partir de uma corrente de gotículas de água perfeitamente uniformes nos permitiu medir com uma precisão absoluta superior a 0,2% a variação no tamanho das gotículas resultante das perdas em massa evaporativas. Este achado revelou-se crucial para uma determinação inequívoca da temperatura da gota. Em particular, uma fração de gotículas de água com diâmetro inicial de 6379 ± 12 nm permaneceu líquida até 230,6 ± 0,6 K.

Abstrato
Os impulsos de laser de raio x femtosecond foram utilizados para sondar gotículas de água de tamanho micrométrico que foram arrefecidas até 227 kelvin no vácuo. A compressibilidade isotérmica eo comprimento de correlação foram extraídos da dispersão de raios-x na região de transferência de baixo momento. A dependência de temperatura dessas funções de resposta termodinâmica e correlação mostra máximos em 229 kelvin para água e 233 kelvin para água pesada. Além disso, observamos que os líquidos sofrem o crescimento mais rápido de estruturas tetraédricas a temperaturas semelhantes. Essas observações apontam para a existência de uma linha Widom, definida como o locus de comprimento de correlação máximo que emana de um ponto crítico em pressões positivas no regime profundamente super-resfriado.

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Guiga Liberato

Meu nome é Guiga Liberato, sou carioca e vivo no Rio de Janeiro. Formei-me em Administração de Empresas e sou um apaixonado por conteúdo sustentável. Desde 2015 faço o Meio Ambiente Rio com maior prazer! Para falar comigo, entre em contato pelo email: [email protected]

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