Por que gelo gruda no recipiente?
26 de dezembro, 2018 às 20:52 | Postado em Estrutura da matéria, Mudanças de estado da matéria, Termologia, termodinâmica
Respondido por: Profa. Marcia Cristina Bernardes Barbosa (IF-UFRGS)Por que líquidos se grudam ao seu recipiente quando congelados? (ex: água e forma de gelo)
O que ocorre na superfície de contato entre os dois materiais?
Quando dois materiais estão em contato há uma energia de interface. Imaginemos água em uma superfície de vidro. Há três interfaces para considerar: água, vidro e ar.
Se a água “gostar” mais de ter interface com o ar do que com o vidro vai se curvar na direção do ar e se gostar mais do vidro, vai se curvar na direção de cobrir o vidro (o que ocorre, pois água por ser polar gosta de vidro como ilustra a figura abaixo).
Materiais dos quais a água gosta são chamados hidrofílicos (vidro, biomoléculas, superfícies carregadas…) e usualmente tem cargas, materiais dos quais a água não gosta são chamados hidrofóbicos (ceras, gorduras, …) são apolares. A cobertura que a água faz em superfícies hidrofílicas explica o fenômeno de capilaridade, por exemplo. A figura abaixo mostra uma gota de água em contato com um material (a ) hidrofílico, (b) hidrofóbico e (c) super hidrofóbico. Dá para notar com a água cobre a superfície hidrofílica e foge da hidrofóbica.
Quando a água congela em um recipiente hidrofílico algo bem interessante ocorre. A água se dilata. A maioria dos materiais se contrai ao ser esfriado, mas a água se dilata. Isto tem duas consequências: a interação atrativa com a superfície gera uma adesão entre a água e o material hidrofílico e a pressão gera uma camada muito fina de água desordenada (amorfa) e rígida que aumenta ainda mais a coesão entre a água e o vidro. Este fenômeno é muito importante em países onde há invernos rigorosos, pois leva à formação de camadas de gelos nos aviões, vidros dos carros e outras superfícies. Para evitar isto, existem pesquisas para desenvolver materiais super hidrofóbicos para cobrir estas superfícies ou jogar líquidos que derretem o gelo.
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