Observação
Colocaram-se 2 vasos transparentes iguais, com a mesma quantidade de água, num congelador. Um dos vasos contem água fria e o outro água quente (aprox. 50ºC). Verificou-se que no recipiente que continha água quente, esta congelou primeiro!
(É o denominado Efeito Mpemba...)
Um pouco de História
Num certo dia do ano de 1969, numa escola em Africa (Tanzânia), no âmbito de uma actividade experimental, 2 alunos estavam a fazer gelado.
Como nesse dia o seu interesse pelo Laboratório era muito secundário ao da brincadeira que os esperava no exterior... um deles (Erasto Mpemba) colocou a sua mistura de gelado no congelador ainda quente, sem a deixar arrefecer na bancada e, o seu colega, adicionou e mexeu os componentes mas, nem sequer os aqueceu para melhor os misturar, antes de os colocar no frio!!!
Para espanto de todos, a mistura de Mpemba solidificou primeiro!
Os seus professores, pensavam que se tratava de uma brincadeira mas, o fenómeno foi confirmado, estudado e relatado em publicações adequadas, sendo conhecido por Efeito Mpemba!
Este efeito também ocorre nos países e regiões frios onde os canos de água quente congelam primeiro que os de água fria!
Breve explicação
O que seria de esperar:
Se a temperatura da água no vaso A é superior à temperatura da água no recipiente B então, a água no copo A vai atingir o ponto de congelação mais tarde que a água contida no vaso B, demorando mais tempo a ficar no estado sólido...
Quando confrontada com a realidade esta explicação mostra-se, como se pode observar experimentalmente, demasiado simples.
O que se verifica experimentalmente:
O processo de abaixamento da temperatura de um líquido não é linear, havendo a necessidade de considerar outros factores, também eles subjectivos, tais como
* Boa condução e bom contacto
* Convecção e superfície isolante
* Evaporação
* Má Condução
* Gases dissolvidos
Boa condução e bom contacto
Existe a teoria de que uma camada fina de gelo na superfície de um recipiente pode atrasar o processo de arrefecimento.
Se a água quente for colocada no congelador num recipiente pequeno que seja um bom condutor térmico, o calor da água ao ser conduzido através do recipiente pode derreter todo gelo que aderir à sua superfície. Isto inclui a camada de gelo que se encontra na superfície inferior (base) do recipiente . Quando se dá a recongelação deste gelo, vai-se formar uma boa conexão entre a base do recipiente e a superfície onde a mesma está apoiada, permitindo uma melhor condução do calor do recipiente para o seu exterior do que no caso do recipiente que contém água fria e que, por isso, continua com uma camada de gelo na sua base. Em consequência disso, o calor é extraído do recipiente mais quente mais rapidamente, fazendo com que a sua temperatura baixe de forma mais rápida do que no que contém água fria.
Convecção e superfície isolante
Quando se congela água fria, é natural que surja em primeiro lugar uma camada de gelo na superfície do liquido. Essa camada vai prejudicar as trocas energéticas com exterior funcionado como uma superfície isolante, o que vai retardar o processo de congelação. No caso de a água estar morna, verifica-se que essa camada de gelo não se forma, pelo que não há lugar a esse efeito isolante. Isto acontece porque a água da superfície ao arrefecer vai-se deslocar para o fundo do recipiente criando uma corrente de convecção, corrente essa que vai promover a homogeneidade da temperatura da água no interior do recipiente.
Evaporação
Pensa-se que a evaporação é um factor que permite que a água morna congele mais rapidamente do que a água fria. A água morna ou quente evapora mais facilmente do que a água fria. Assim a evaporação não só reduz, ligeiramente, a quantidade de água quente a congelar como provoca um abaixamento na temperatura da mesma devido à perda de calor.
Má Condução
Se o recipiente for de um material que seja um mau condutor térmico, como a madeira, a refrigeração da água será na sua maior parte devida evaporação em vez da condução. Este poderia ser um factor importante na explicação de como a água quente congela mais rapidamente do que a água fria. Vimos que a água quente tem vantagem neste particular... Mpemba usou covetes de madeira quando fazia o seu gelado e observou o fenómeno.
Gases dissolvidos
Um outro factor tem a ver com o facto de a água possuir gases dissolvidos, tais como o oxigénio e o dióxido de carbono, cujo o efeito é baixar o seu ponto de congelação. Quando a água é aquecida, os gases são expelidos uma vez que a sua solubilidade em água diminui a altas temperaturas. Assim, quando a água quente arrefece, tem menos gás dissolvido do que a água que não foi aquecida, assim há um aumento do seu ponto de congelação. pelo que congela primeiro!
Para experimentar em Casa
Não se esqueça que para testar um efeito é preciso manter todos os factores (ambientais ou não), constantes - excepto aquele directamente em teste: neste caso, a temperatura da água!!
Assim, para testar o Efeito Mpemba derá manter constantes os seguintes parâmetros:
* A temperatura do congelador
* A quantidade de água colocada nos recipientes
* O tamanho, forma e material do recipientes
* Qualquer tipo de movimento do ar sobre a água.
mais»» Experiments with States of Matter: Mpemba Effect