Porque sai fumaça do gelo e das bebidas geladas?

Porque um cubo de gelo ou uma garrafa com temperatura em torno de 0 °C têm a capacidade de resfriar facilmente o ar que está ao seu redor. Além de ser formado por gases, o ar também apresenta vapor d’água. Com o tal resfriamento, o vapor se transforma em um conjunto de gotículas, que enxergamos como uma fumacinha. Na verdade, é algo mais parecido com uma nuvem do que com fumaça, porque se trata de uma névoa formada por minúsculas gotas de água. Outra diferença é que essa névoa não sobe como a fumaça comum, formada quando alguma coisa queima. Como a temperatura das gotinhas é mais baixa que a do ambiente, a névoa fica mais densa – e mais pesada – que o ar. “Por isso, ela tende a descer. A mesma coisa acontece quando abrimos a porta de uma geladeira: a umidade do ar em volta se condensa e também desce”, afirma o físico Cláudio Furukawa, da USP. O curioso é que o efeito varia de acordo com as condições do clima: quanto mais úmido o ar, mais vapor haverá para ser condensado.

Isso quer dizer que se tirarmos uma cerveja supergelada do freezer de algum restaurante no calor molhado de Manaus, por exemplo, vai aparecer um monte de fumaça em volta da garrafa. Mas se a operação for repetida em uma mercearia na aridez do sertão nordestino, a névoa com certeza será bem menor.

Porque a espuma de sabão é sempre branca?

Em primeiro lugar, porque os corantes se dissolvem bastante ao entrar em contato com a água. Segundo, porque as bolhas que formam a espuma são bem fininhas. “A cor, que já não era tão forte depois de ter sido diluída, torna-se ainda mais fraca nessa camada fina”, diz o químico Massuo Jorge Kato, da USP. Assim, cada bolha da espuma fica quase transparente. Mas, então, por que a espuma é branca, e não translúcida como uma bolha isolada? É que cada bolha desvia pelo menos um pouquinho dos raios de luz que chegam até ela. Quanto se juntam incontáveis bolhinhas, como na espuma, os raios acabam sendo ricocheteados para todos os lados, como se estivessem em um jogo de espelhos. Como cada um desses raios corresponde a uma cor diferente, todos os tons possíveis são refletidos para os nossos olhos ao mesmo tempo. E adivinhe qual é a cor que surge da junção de todas as outras? É isso mesmo, a branca.

Porque o navio flutua?

Porque o navio é mais leve que a água. Absurdo? Em parte, sim. O problema é que ninguém aceita muito bem essa explicação tão simplista. Afinal, todo mundo sabe que um punhado do aço inox que forma a carcaça de qualquer barco pesa muito mais que o mesmo punhado de água. Onde está o segredo, então? Está no tamanho do navio, e não no seu peso. Para entender isso melhor, vamos usar uma pessoa como exemplo. Imagine se ela resolve dar uma de messias e tenta andar sobre a água. Não vai funcionar, claro, e ela acabará afundando. Mas essa mesma pessoa, deitada, e não em pé na água, consegue boiar sem grandes problemas. E o peso do corpo é exatamente igual nas duas situações. A diferença está na concentração desse peso. No primeiro exemplo, ele fica todo concentrado nos pés da pessoa. Já no segundo é distribuído por toda a área do corpo. Aí, é como se você ficasse mais leve, pelo menos do ponto de vista da água que o ampara. Para os barcos, vale exatamente a mesma regra.

O segredo de tudo isso está na quantidade de água deslocada por cada material, seja o corpo de uma pessoa ou um navio. Se o volume de um material – o espaço ocupado por sua massa – for grande, mais água será tirada do lugar, certo? E o líquido reage tentando ocupar novamente esse espaço. Quanto mais água é tirada do lugar, maior é a reação. Essa força contrária é que tem o poder de sustentar um material volumoso mergulhado na água. “É justamente seu volume que permite isso”, diz o engenheiro naval Cláudio Sampaio, da Universidade de São Paulo (USP). Se o volume for bem razoável, a quantidade de líquido deslocado por ele terá poder suficiente para manter um corpo de peso enorme flutuando. É esse princípio que está por trás da navegabilidade de todos os barcos desenvolvidos pelo homem, das primeiras e relativamente leves galeras do Egito antigo aos modernos porta-aviões nucleares, verdadeiras máquinas navais de guerra, que podem pesar aproximadamente 100 mil toneladas.
Navegar é precisoComo os barcos evoluíram nos últimos 5 mil anos

GALERA – FORÇA BRAÇAL

Movidas por dezenas de remadores, às vezes auxiliados por uma vela rudimentar, as galeras foram os barcos mais importantes da Antiguidade. Versões primitivas começaram a surgir por volta do ano 3000 a.C., no Egito. Eram usadas no comércio e, principalmente, na guerra, por serem mais manobráveis que barcos movidos apenas a vela. Só desapareceram de vez no século 16 da era cristã

CARAVELA – VENTO A FAVOR

O uso de velas paralelas ao casco, capazes de aproveitar os ventos laterais como propulsão, deu autonomia aos barcos, permitindo viagens mais longas. Navios mercantes leves, como as caravelas portuguesas, com 60 toneladas e 20 metros de comprimento, podiam ir da Europa à América em um mês. Nas guerras, reinavam os galeões espanhóis, alguns com mais de 700 toneladas

NAVIO A VAPOR – VIAGENS MOTORIZADAS

Na segunda metade do século 18, estrearam os barcos com motores movidos a vapor. Os primeiros, lentos e com pás giratórias, ficaram famosos ao cruzar o rio Mississípi nos Estados Unidos. O primeiro transatlântico assim surgiu em 1838, na Inglaterra. Como essas embarcações eram pesadas demais para a madeira, surgiram os cascos de ferro. Por volta de 1860, as rodas com pás foram trocadas por hélices

PORTA-AVIÕES – A ERA NUCLEAR

Os primeiros porta-aviões surgiram na década de 1920. Durante a Segunda Guerra (1939-1945), eles se consolidaram como os mais temidos navios de combate. Mas a grande revolução tecnológica veio mesmo nos anos 60, com a estréia dos porta-aviões nucleares. Movidos por reatores, eles não precisam parar para reabastecer. Uma máquina moderna dessas carrega em torno de 70 aeronaves

ESCUNA – VELAS GIGANTES

Com o comércio crescendo entre países distantes, foi preciso aumentar a velocidade das embarcações. Por isso surgiram as escunas, barcos com casco estreito, para diminuir o atrito com a água, e velas muito grandes. Navios assim, principalmente os ingleses e os americanos, batiam recordes sem parar. Um deles foi de Boston, nos Estados Unidos, a Liverpool, na Inglaterra, em apenas 12 dias
Ação e reaçãoA água deslocada pela embarcação irá sustentá-la

Se um barco tem mil toneladas, seu volume tem que ser grande o suficiente para deslocar o mesmo peso de água. O líquido reagirá então com uma força equivalente às mil toneladas, só que na direção oposta à do peso do navio. Essa força de sustentação contrária equilibra as coisas e faz o barco flutuar

Porque a água se expande ao congelar?

Por causa da geometria de suas moléculas. Quando a água está na forma líquida, elas ficam bem juntinhas umas das outras. Já no estado sólido, como gelo, acabam se separando. Isso acontece porque o gelo é formado por moléculas de água arranjadas geometricamente em forma de cristais. Quando elas se organizam dessa maneira, deixam mais espaços vazios entre os átomos do que no estado líquido, como mostram as ilustrações à esquerda. Assim, o gelo fica menos denso que a água, ao mesmo tempo que ocupa mais espaço que ela. Para se ter uma ideia  1 000 quilos de água enchem um metro cúbico; com gelo, bastam 917 quilos. O surpreendente é que isso contraria a natureza, pois, em geral, os sólidos ocupam menos espaço que os líquidos.

Mas isso não significa que, quanto mais quente, mais densa fica a água. Sua densidade máxima ocorre, na realidade, aos 4 ºC. Nessa temperatura, os cristais já estão todos quebrados e as moléculas mais unidas do que nunca. “Acima de 4 ºC, o comportamento da água passa a ser o usual: quanto maior a temperatura, maior a agitação das moléculas. Aí, então, elas perdem densidade e ocupam cada vez mais espaço”, diz o químico Jorge Masini, da USP.

Porque a parafina da vela não queima?

Queima, sim. À primeira vista, parece que só o pavio pega fogo e que a cera de parafina apenas derrete. Mas tente incinerar um pavio solto. Ele será consumido em segundos. Quando ele está no meio da vela, isso não acontece justamente porque o combustível que alimenta a chama é a parafina (derivado do petróleo composto por elementos inflamáveis, chamados hidrocarbonetos). Quando você acende o pavio, a cera do topo da vela derrete e é absorvida por ele. A alta temperatura faz a parafina líquida virar vapor e é esse vapor que pega fogo. Com essa capa protetora ao seu redor, o pavio não queima tão rapidamente. Mas, se a própria cera é inflamável, por que sempre sobra parafina quando a vela acaba? Porque a cera contém hidrocarbonetos diferentes: uns mais inflamáveis, outros menos. “Como a temperatura da chama não é suficiente para queimar os menos voláteis, eles simplesmente derretem”, diz o químico Flávio Maron Vichi, da USP.

Porque as estrelas piscam?

Por causa de uma ilusão de ótica. O que pisca, na verdade, não são as estrelas, mas sim as imagens que nós vemos delas. A luz brilhante desses corpos celestes atravessa mais de 100 quilômetros de atmosfera da Terra antes de chegar aos nossos olhos. Durante esse trecho da viagem, os raios são balançados pelo ar, dando a impressão de que as próprias estrelas têm sua luminosidade alterada o tempo todo. É como observar o ralo de uma piscina do lado de fora dela. O balanço da água não faz com que a imagem do objeto pareça sacudir? A atmosfera age na luz das estrelas da mesma maneira. Como esses astros parecem pontinhos pequeninos, a distorção de suas imagens cria o efeito pisca-pisca. Já com os planetas visíveis a olho nu – Mercúrio, Vênus, Marte e Júpiter – isso não ocorre. Como suas imagens no céu são maiores para nós do que as das estrelas, a distorção causada pelo ar não é suficiente para fazê-los piscar.

Quer dizer, nem sempre: “Quando o ar está muito agitado, até mesmo os planetas parecem cintilar”, afirma o astrônomo Enos Picazzio, da USP. No espaço sideral, sem a influência da atmosfera terrestre, o brilho de qualquer astro é sempre fixo.

Porque sempre se vê a mesma face da lua?

É preciso levar em conta um fenômeno muito conhecido, mas pouco compreendido: o efeito maré. Por incrível que pareça, ele não ocorre só nos oceanos. A atração entre os corpos celestes também é forte o suficiente para deformar a parte sólida do planeta. “Como a força gravitacional diminui com a distância, a Terra sofre uma atração maior da Lua do que do Sol. Além disso, a atração na Terra é mais forte na parte do planeta que está próxima à Lua. Essa diferença provoca as marés”, diz o astrônomo Charles Bonatto, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). A mesma diferença fez a Lua ficar ligeiramente oval. Isso dificulta a rotação: a distribuição de massa desigual gera forças que acabam freando o movimento. O resultado é que, atualmente, a rotação da Lua sobre o próprio eixo e sua translação ao redor da Terra têm a mesma duração: 27 dias e 8 horas. Ou seja, para um observador terrestre é como se a Lua estivesse parada.

Porque o gelo gruda na mão?

Porque ele acaba congelando a própria umidade da mão de quem o segura, unindo-se a ela. Tanto as moléculas da água do gelo, quanto as contidas na umidade natural da mão, ficam mais próximas umas das outras, chegando a aderir – mas apenas por alguns segundos. Se você for agora ao congelador para conferir, saiba que terá mais sucesso com os cubos de gelo do freezer – que ficam a cerca de 20ºC negativos – do que com os de um congelador normal, com apenas um ou dois graus negativos. Afinal, quanto maior o frio, maior a aderência. Claro que não é só com cubos de gelo que isso acontece. Afinal, quem já não viu, em algum daqueles filmes de comédia pastelão, um sujeito prender a língua num daqueles postes cobertos de gelo, ocorrência comum em países de inverno mais rigoroso? “No caso da língua, a adesão é ainda maior, porque ela tem muito mais umidade que a mão”, diz o físico Mikiya Muramatsu, da Universidade de São Paulo (USP).