Pular para o conteúdo principal

Água ferve instantaneamente e vira plasma



Figura 1. Simulação do movimento das moléculas e átomos de água nos primeiros 70 femtossegundos do pulso de raios X. [Imagem: Carl Caleman/CFEL/DESY/Uppsala University]
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.

Figura 2. Os dados experimentais foram utilizados para validar a modelagem teórica da dinâmica - aqui são vistas as rotas dos átomos no plasma. [Imagem: Carl Caleman/CFEL/DESY/Uppsala University]
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."

Bibliografia: Ultrafast non-thermal heating of water initiated by an X-ray Free-Electron Laser
Kenneth R. Beyerlein, H. Olof Jönsson, Roberto Alonso-Mori, Andrew Aquila, Sasa Bajt, Anton Barty, Richard Bean, Jason E. Koglin, Marc Messerschmidt, Davide Ragazzon, Dimosthenis Sokaras, Garth J. Williams, Stefan Hau-Riege, Sébastien Boutet, Henry N. Chapman, Nicusor Timneanu, Carl Caleman
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 201711220
DOI: 10.1073/pnas.1711220115


Postado por Cláudio H. Dahne (Ciências Biológicas - UFC)

Comentários

Postar um comentário

Postagens mais visitadas deste blog

Fármaco brasileiro aprovado nos Estados Unidos

  Em fotomicrografia, um macho de Schistosoma mansoni, causador da esquistossomose CDC/G. Healy A agência que regula a produção de alimentos e medicamentos dos Estados Unidos, a FDA, concedeu o status de orphan drug para o fármaco imunomodulador P-Mapa, desenvolvido pela rede de pesquisa Farmabrasilis, para uso no tratamento de esquistossomose.  A concessão desse status é uma forma de o governo norte-americano incentivar o desenvolvimento de medicamentos para doenças com mercado restrito, com uma prevalência de até 200 mil pessoas nos Estados Unidos, embora em outros países possa ser maior. Globalmente, a esquistossomose é uma das principais doenças negligenciadas, que atinge cerca de 200 milhões de pessoas no mundo e cerca de 7 milhões no Brasil.  Entre outros benefícios, o status de orphan drug confere facilidades para a realização de ensaios clínicos, após os quais, se bem-sucedidos, o fármaco poderá ser registrado e distribuído nos Estados Unidos, no Brasil e em outro...
Postar um comentário
Leia mais

CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS E A EQUAÇÃO DE ARRHENIUS por Carlos Bravo Diaz, Universidade de Vigo, Espanha

Traduzido por Natanael F. França Rocha, Florianópolis, Brasil  A conservação de alimentos sempre foi uma das principais preocupações do ser humano. Conhecemos, já há bastante tempo, formas de armazenar cereais e também a utilização de azeite para evitar o contato do alimento com o oxigênio do ar e minimizar sua oxidação. Neste blog, podemos encontrar diversos ensaios sobre os métodos tradicionais de conservação de alimentos. Com o passar do tempo, os alimentos sofrem alterações que resultam em variações em diferentes parâmetros que vão definir sua "qualidade". Por exemplo, podem sofrer reações químicas (oxidação lipídica, Maillard, etc.) e bioquímicas (escurecimento enzimático, lipólise, etc.), microbianas (que podem ser úteis, por exemplo a fermentação, ou indesejáveis caso haja crescimento de agentes patogênicos) e por alterações físicas (coalescência, agregação, etc.). Vamos observar agora a tabela abaixo sobre a conservação de alimentos. Por que usamo...
1 comentário
Leia mais

Ferramenta na internet corrige distorções do mapa-múndi

Tamanho do Brasil em relação aos países europeus (Google/Reprodução) Com ajuda da tecnologia digital, é possível comparar no mapa o real tamanho de nações e continentes Os países do mundo não são do tamanho que você imagina. Isso porque é quase inviável imprimir nos mapas, planos, em 2D, as reais proporções das nações e dos continentes. Mas agora, com a ajuda da tecnologia moderna, as distorções do mapa-múndi podem ser solucionadas. É exatamente o que faz o site The True Size Of (em inglês, ‘o verdadeiro tamanho de’). Ao entrar na plataforma é possível verificar o real tamanho de um país, comparando-o com qualquer outro do planeta. Por exemplo, o Brasil sozinho é maior que mais de vinte países da Europa juntos (confira na imagem acima). Por que é distorcido? O primeiro mapa-múndi retratado como conhecemos é do alemão Martin Waldseemüller, feito em 1507, 15 anos depois dos europeus chegarem à América com Cristóvão Colombo em 1492. Na projeção, observa-se uma África muito maior...
Postar um comentário
Leia mais