O PARADOXO MPEMBA

Se alguém lhe dissesse que a água quente congela primeiro que a água à temperatura ambiente você provavelmente não acreditaria e acharia que essa pessoa é louca. Mas por incrível que pareça isso é verdade! A isso damos o nome de Efeito Mpemba, em homenagem ao seu descobridor Erasto Mpemba. Nosso senso comum muitas vezes nos engana e, além disso, este efeito parece fugir às lei da Termodinânica e por isso ele também é conhecido como o Paradoxo Mpemba. A explicação está no fato de que o resfriamento da água não é linear e através de experimentos foram identificados os fatores principais que colaboram para este feito. São eles o bom contato e condução, a convecção, a evaporação e os gases dissolvidos. Cada um desses fatores colocam a água quente em vantagem da água que está à temperatura ambiente, permitindo então que ela congele primeiro.

Ao colocar água à temperatura ambiente para congelar, nota-se que após certo tempo forma-se na superfície superior e nas laterais uma fina camada de gelo. Essa camada de gelo torna-se um isolante térmico e impede a condução de calor entre a água e  a base do recipiente que está em contato com o refrigerador, atrasando então o processo de resfriamento. Já a água quente conduzirá calor através do recipiente e derreterá as camadas de gelo formadas. Quando ocorrer a recongelação, haverá uma boa conexão entre a base do recipiente e a superfície do refrigerador, permitindo a troca de calor entre o recipiente e o exterior. Por essa maior facilidade de troca de calor, a temperatura da água inicialmente quente diminuirá mais rápido e consequentemente congelará primeiro.

A água à temperatura ambiente posta para congelar, forma rapidamente finas camadas de gelo, que dificultam as trocas de calor com o meio. Porém, se a água for previamente aquecida verifica-se que essas camadas demoram mais a surgir, devido ao movimento de convecção realizado por ela. Quando a água da superfície começar a congelar ela imediatamente se deslocará para o fundo e a água quente que estava no fundo subirá à superfície. Isso ocorre porque à medida que a temperatura da água superficial abaixa sua densidade aumenta. Logo, ela tenderá a descer e em seu lugar subirá a água quente com menor densidade. Essa corrente de convecção permitirá uma homogeneidade da temperatura da água durante seu resfriamento, evitando o rápido aparecimento das finas camadas isolantes de gelo.

Pelo fato da água quente evaporar mais facilmente que a água à temperatura ambiente acredita-se que após colocadas no refrigerador para congelarem a água quente estaria em vantagem, pois sua massa ligeiramente se reduziria, ao passo que sua temperatura diminuiria mais rápido. Ou seja, essa evaporação superficial contribuiria para a eficiente troca de calor e redução da massa de água a congelar. Porém, essa perda de massa não é tão significativa e mesmo em experiências com recipientes fechados constatou-se o efeito.

Sabe-se que na água há a presença de gases dissolvidos, tais como: o gás oxigênio, o dióxido de carbono, além de outras impurezas. Quanto maior a quantidade desses gases dissolvidos menor será a temperatura a atingir para que ocorra a solidificação da água, em outras palavras, os gases dissolvidos dificultam a água atingir o ponto de fusão.

A água que é previamente aquecida expele parcialmente os gases que nela estão, pois a solubilidade destes é menor à altas temperaturas e quando esta mesma água começar a resfriar ela terá menos gases dissolvidoss que a água que não foi aquecida, desse modo o seu ponto de fusão será aumentado e ela congelará primeiro.

LARISSA SAMARA PAULA DE FRANÇA
Acadêmica de Física da UNIR - 6º Período

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