Tuesday, June 12, 2007

Estabilidade, Metaestabilidade

\begin{figure} \epsfysize =2.5in \centerline{\epsffile{equil.eps}} \end{figure}

Com certeza vocês já viram esse desenho aí várias vezes, geralmente com uma bolinhas em cima das curvas. Trata-se dos três tipos de equilíbrio possíveis: os equilíbrios estável, instável e indiferente. Mas essa discussão não trata apenas de um problema de mecânica para bolinhas em campos gravitacionais. Se, ao invés de pensarmos em morros e vales, pensarmos na energia do sistema (representado por U no gráfico), a curva passa a explicar fenômenos muito interessantes, como o da meta-estabilidade na química.

A experiência é um clássico dos laboratórios de química do primeiro ano. Primeiro fervemos a água destilada, em seguida começamos a jogar açúcar, sempre mexendo, como se fossemos fazer uma calda. O açúcar deve ser jogado, sempre mexendo a solução, até começar a formar depósito, formar uma solução supersaturada. Depois separamos a fase sobre-natante, com o máximo de cuidado de não deixar nenhum depósito de açúcar entrar. Deixe o recipiente com a fase líquida esfriar em repouso, lentamente (muito importante!), sem nenhum vento, em um lugar limpo, para evitar poeira. Se tudo der certo, a solução resfriará sem formar um depósito. Nesse estado, é só dar um tapinha no recipiente, assoprar a superfície ou jogar um grão de açúcar e você vai ver todo o depósito se formar de uma vez só! O interessante é que o depósito vai aparecer cristalizado, diferente do acúmulo de grãos que se forma quando a gente põe muito açúcar no chocolate frio.

Aonde a meta-estabilidade entra nisso? A preparação do experimento nada mais é do que colocar o sistema em um equilíbrio meta-estável, num pico de energia. A energia no caso é a energia das interações entre as moléculas de água e de açúcar. E por que eu lembrei de tudo isso? Porque eu vi esse vídeo super-legal no Youtube hoje:

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