A água pode permanecer líquida em temperaturas bem abaixo de 0 graus Celsius. Essa fase super-resfriada é o foco atual da pesquisa científica. Um modelo teórico desenvolvido na Universidade Estadual Paulista (UNESP) no Brasil mostra que em água super-resfriada, há um ponto crítico em que propriedades como expansão térmica e compressibilidade exibem comportamento anômalo.

Liderado por Mariano de Souza, professor do Departamento de Física do Instituto de Geociências e Ciências Exatas da UNESP de Rio Claro, o estudo foi financiado pela FAPESP. Artigo de Souza e colaboradores descrevendo o estudo foi publicado em Relatórios Científicos .

"Nosso estudo mostra que este segundo ponto crítico é análogo à transição líquido-gás na água a cerca de 374 graus Celsius e a uma pressão de cerca de 22 megapascais, “Souza contou.

As fases líquida e gasosa coexistem na água a aproximadamente 374 graus Celsius. A gênese desse comportamento exótico pode ser observada, por exemplo, em uma panela de pressão. Neste ponto, as propriedades termodinâmicas da água começam a exibir um comportamento anômalo. Por esta razão, o ponto é considerado "crítico".

No caso de água super-resfriada, duas fases também coexistem, mas ambos são líquidos. Um é mais denso e o outro menos denso. Se o sistema continuar a ser resfriado adequadamente abaixo de 0 graus Celsius, chega um ponto no diagrama de fases em que a estabilidade das duas fases é interrompida, e a água começa a cristalizar. Este é o segundo ponto crítico, determinado teoricamente pelo estudo recente.

“O estudo mostra que este segundo ponto crítico ocorre na faixa de 180 kelvins [aproximadamente -93 graus Celsius]. Acima deste ponto, água líquida pode existir. É chamado de água super-resfriada, “Disse Souza.

“O mais interessante é que o modelo teórico que desenvolvemos para a água pode ser aplicado a todos os sistemas em que coexistem duas escalas de energia. Por exemplo, aplica-se a um sistema supercondutor à base de ferro no qual também existe uma fase nemática [com moléculas orientadas em linhas paralelas, mas não dispostas em planos bem definidos]. Este modelo teórico teve origem em diversos experimentos com expansão térmica em baixas temperaturas realizados em nosso laboratório de pesquisa. "

Este modelo universal foi obtido por meio de um refinamento teórico do parâmetro de Grüneisen, nomeado em homenagem ao físico alemão Eduard Grüneisen (1877-1949). Simplificando, este parâmetro descreve os efeitos das variações de temperatura e pressão em uma estrutura de cristal.

"Nossa análise dos parâmetros Grüneisen e pseudo-Grüneisen pode ser aplicada a uma investigação do comportamento crítico em qualquer sistema com duas escalas de energia. Basta fazer os ajustes adequados aos parâmetros críticos de acordo com o sistema de interesse, “Disse Souza.