Água ferve instantaneamente e vira plasma

Aquecedor mais rápido do mundo

Você não encontrará nenhuma dupla fogão/chaleira que consiga bater o experimento realizado por Kenneth Beyerlein e colegas da Universidade de Uppsala, na Suécia, e do síncrotron DESY, na Alemanha. Eles transformam um poderoso laser de raios X no aquecedor mais rápido do mundo, alcançando 100.000º C em menos de um décimo de picossegundo, que é um milionésimo de milionésimo de segundo. Se você prefere em números, aí vai: 100.000 graus Celsius em 0,000 000 000 000 075 segundo – ou 75 femtossegundos. É definitivamente o aquecedor mais rápido da Terra.

Beyerlein não queria ferver água para fazer café, é claro: a ideia era criar um estado exótico da matéria que permita estudar a água de uma forma inédita, em busca de decifrar as propriedades inusitadas do líquido mais importante da Terra – as chamadas anomalias da água.

Plasma de água

É fácil prever que a água não ferveu da maneira normal. No nível molecular, quando a água ferve em uma chaleira o calor é movimento – quanto mais rápido o movimento das moléculas, mais quente estará a água.

“Nosso aquecimento é fundamentalmente diferente,” explicou o professor Carl Caleman. “Os raios X energéticos arrancam os elétrons das moléculas de água, destruindo assim o equilíbrio das cargas elétricas. Então, repentinamente, os átomos sentem uma forte força repulsiva e começam a se mover violentamente.”

A água passa então por uma transição de fase de líquido para plasma – um plasma é um estado da matéria onde os elétrons foram removidos dos átomos, levando a uma espécie de gás eletricamente carregado. “Mas, mesmo quando a água se transforma de líquido em plasma, ela permanece na densidade da água líquida, já que os átomos não tiveram tempo de se mover significativamente ainda,” detalhou Olof Jönsson, membro da equipe.

Mais quente do que o núcleo da Terra

Esse exótico plasma de água é diferente de qualquer coisa que possa ser encontrada naturalmente na Terra. “Isso tem características semelhantes com alguns plasmas no Sol e no gigante gasoso Júpiter, mas tem uma densidade menor. Ao mesmo tempo, é mais quente do que o núcleo da Terra,” acrescentou Olof. “Além do seu significado fundamental, o estudo também tem significado prático imediato. Os lasers de raios X são frequentemente usados para investigar a estrutura atômica de pequenas amostras. É importante para qualquer experimento envolvendo líquidos em lasers de raios X,” disse Kenneth Beyerlein. “Na verdade, qualquer amostra que você colocar no feixe de raios X será destruída da maneira que observamos. Se você analisar qualquer coisa que não seja um cristal, você deve levar isso em conta.”

Redação do Site Inovação Tecnológica

Cristiane Tavolaro

Sou física, professora e pesquisadora do departamento de física da PUC-SP. Trabalho com Ensino de Física, atuando principalmente em ensino de física moderna, ótica física, acústica e novas tecnologias para o ensino de física. Sou membro fundadora do GoPEF - Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC-SP e co-autora do livro paradidático Física Moderna Experimental, editado pela Manole.

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