Por Amanda Hoff • Atualizado em 24 de março de 2022

Você já derramou um copo de água morna em um bloco de gelo apenas para vê-lo se dissolver lentamente? Essa observação cotidiana esconde um princípio fundamental da física:o calor flui de uma substância mais quente para uma mais fria até que as temperaturas se equalizem. Neste breve guia explicaremos por que a água pode derreter o gelo, as condições que permitem isso e quando ela simplesmente não funciona.

Noções básicas de fusão

A fusão é uma mudança de fase endotérmica que requer absorção de energia térmica. O calor vem da matéria circundante que está a uma temperatura mais elevada. Quando a temperatura de um sólido atinge o ponto de fusão, o calor absorvido o transforma em líquido. Diferentes substâncias têm diferentes pontos de fusão; para gelo é 0°C (32°F).

Quando a água derrete o gelo

A água derreterá o gelo sempre que estiver mais quente que o gelo. O calor é transferido da água mais quente para o gelo mais frio, elevando a temperatura do gelo a 0°C e convertendo-o em líquido. Na prática, isto funciona sempre que a quantidade de água quente é suficiente para fornecer energia térmica suficiente para o calor latente de fusão do gelo.

Fatores que afetam o resultado

• Diferença de temperatura – Uma lacuna maior significa mais fluxo de calor.
• Proporção de massa – Muito gelo em relação à água pode manter a temperatura geral abaixo do ponto de derretimento do gelo.
• Temperaturas iniciais – Gelo extremamente frio ou água apenas ligeiramente quente podem ser insuficientes.

Por exemplo, alguns cubos de gelo num copo de água a 30°C derreterão rapidamente porque a capacidade térmica da água excede facilmente a necessidade de calor do gelo. Por outro lado, um balde de gelo a –10°C derramado em água morna da torneira pode não derreter; a temperatura da água cai até o ponto de derretimento do gelo, mas permanece abaixo dele.

Quando a água não derrete o gelo

A transferência de calor é governada pelo gradiente de temperatura. Se o gradiente for muito pequeno ou a massa de gelo muito grande, o calor disponível apenas diminuirá a temperatura da água, e não aumentará a temperatura do gelo o suficiente para atingir 0°C. Nesses casos, o gelo persiste até que uma fonte externa de calor (luz solar, um aquecedor ou um fluido mais quente) forneça energia adicional.

Além da água:outras fontes de calor

Qualquer material – sólido, líquido ou gasoso – a uma temperatura acima de 0°C pode derreter o gelo transferindo calor. É por isso que podemos derreter gelo com óleo quente, metal aquecido ou até mesmo com os raios solares. O requisito comum é uma diferença de temperatura que impulsiona o fluxo de calor.

Referências

• Brown, TL, LeMay, HE e Bursten, BE (2003). Química:a ciência central .

A compreensão desses princípios ajuda a prever e controlar o congelamento e o derretimento em situações cotidianas, desde a condução no inverno até a preparação da cozinha.