Pode-se esperar que a água evapore muito mais rápido do que o gelo. Surpreendentemente, pesquisadores da Universidade de Amsterdã já mostraram que, para pequenas gotas de gelo, este não é o caso:as gotas de gelo e água desaparecem com a mesma rapidez. Isso explica um fato que os esquiadores bem conhecem:a neve recém-caída é muito diferente da neve de poucos dias. Os resultados foram publicados em Nature Communications esta semana.

Se colocarmos um copo d'água na mesa e esperarmos muito tempo, esperamos que a água evapore, mas não o vidro em si, ou a mesa. Em nossa experiência, os materiais sólidos não evaporam; esperamos, portanto, intuitivamente, gelo, também um sólido, para não evaporar significativamente também. No entanto, tal processo - conhecido na assublimação da terminologia da física - acontece:os esquiadores sabem, por exemplo, que mesmo se a temperatura permanecer abaixo do ponto de congelamento, alguns centímetros de neve podem desaparecer em alguns dias.

Um resultado surpreendente

Embora muito menos estudado do que a evaporação de líquidos, a sublimação do gelo sólido tem consequências importantes, pois afeta o clima (uma vez que o gelo reflete a luz do sol), bem como o tamanho e a forma das partículas de gelo nas nuvens (produzindo flocos de neve, granizo e pelotas de gelo) e é de suma importância para a formação de padrões de erosão complexos, como penitentes de neve em campos de neve em altitudes elevadas.

Em pesquisa publicada em Nature Communications esta semana, os físicos Etienne Jambon-Puillet, Noushine Shahidzadeh e Daniel Bonn, da Universidade de Amsterdã, estudaram a sublimação de pequenas gotas de gelo e flocos de neve. Surpreendentemente, eles descobriram que, nas mesmas condições, a sublimação de uma gota de gelo congelada acontece tão rapidamente quanto a evaporação da mesma gota quando ela é composta de água líquida.

A difusão define o limite

Os pesquisadores mostram que esse efeito surpreendente ocorre porque tanto para água líquida quanto para gelo, a velocidade de evaporação é limitada pelo processo de difusão:a maneira como o vapor de água resultante se espalha lentamente pelo ar. Esta conclusão é válida para gotículas de gelo, mas também para flocos de neve:eles se tornam mais arredondados durante a sublimação (veja a figura); um processo que foi anteriormente atribuído à influência da estrutura cristalina subjacente. Os pesquisadores agora argumentam que essa estrutura cristalina não é tão importante quanto se pensava anteriormente:seus argumentos de difusão são suficientes para explicar quantitativamente a evolução das formas de floco de neve observadas em experimentos.

Os resultados, portanto, explicam a diferença entre neve recém-caída e neve de alguns dias atrás. Mas as conclusões não são apenas interessantes para quem gosta de esquiar, pois as aplicações não se limitam a gotas de gelo ou flocos de neve. As descobertas se aplicam igualmente à dissolução de pequenos cristais, como sua dinâmica é governada pela mesma física. Assim, os resultados também podem ser aplicados no controle do tamanho e forma de nanopartículas e cristais de sal ou a taxa de dissolução de produtos farmacêuticos.