Os dois estados da água líquida

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Você leu certo: não estou falando dos três estados da água mas dos dois estados da água líquida. Como se fosse uma sub-divisão dessa fase.

Foi publicada na Revista Pesquisa da FAPESP (Edição n. 257 | Julho 2017) uma matéria que afirma que a água é sabidamente uma substância peculiar, com mais de 70 propriedades e comportamentos anômalos, que a tornam distinta da maioria dos líquidos. A molécula de H2O é, por exemplo, a única a existir na Terra, de forma natural e simultânea, nos três estados ou fases da matéria (líquido, sólido e gasoso).

Em seu estado mais denso, como gelo, esse composto flutua na água líquida, enquanto a maioria dos sólidos afunda. Um novo estudo reforça o caráter único dessa abundante molécula. Segundo o trabalho, a água líquida pode se apresentar como duas estruturas distintas do ponto de vista molecular: uma com alta densidade e outra com baixa (PNAS, 26 de junho).

Um grupo de pesquisadores da Europa e dos Estados Unidos chegou a essa conclusão depois de examinar a água super-resfriada – encontrada na maioria das nuvens e que pode se converter em gelo quase imediatamente – por meio de combinação de dois métodos de análise por raios X.

Os testes revelaram as estruturas e os movimentos das duas formas moleculares da água líquida. Indicaram também que uma forma tem a capacidade de se converter em outra e a água pode existir nos dois estados a baixas temperaturas, quando a cristalização do gelo é lenta.

Em resumo, a água não é um líquido complicado, mas dois líquidos simples com uma relação complicada”, compara o físico-químico Lars G. M. Pettersson, da Universidade de Estocolmo (Suécia), um dos autores do trabalho, no material de divulgação do estudo.

Os resultados do estudo melhoram a compreensão sobre o comportamento da água em diferentes temperaturas e pressões e podem ser úteis para o desenvolvimento de novas técnicas para purificar e dessalinizar a água do mar.

Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/07/18/os-dois-estados-da-agua-liquida/

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International Physics and Culture Olympiad: IPhCO – 2017

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Alunos do ensino médio de escolas públicas e particulares, no Brasil e no exterior, irão participar da primeira Olimpíada Internacional de Física e Cultura promovida pelo IFPR –  Instituto Federal do Paraná, na cidade de Curitiba (Paraná).
A Olimpíada tem um aspecto cultural que visa divulgar a cidade de Curitiba, o estado do Paraná e o Brasil.
A OIFiC – Olimpíada Internacional de Física e Cultura (do inglês: International Physics and Culture Olympiad – IPhCO) é online e o próprio aluno pode fazer sua inscrição através da página: https://www.iphco-ifpr.com.br/
As inscrições abrem no dia 06 de abril sendo que o primeiro dia da Olimpíada é 12 de abril, quarta-feira.
A concretização desse evento é o resultado de mais de dois anos de trabalho de uma equipe multidisciplinar comprometida com iniciativas inovadoras no ensino e na extensão.
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Pesquisadores do MIT desenvolvem estrutura 10 vezes mais resistente que aço

Vamos na nossa caminhada e propósito de informar e compartilhar com os colegas as notícias que trazem enriquecimento cultural, educacional e de inovação e pesquisa.

Nessa matéria de hoje, compartilho avanços na área de resistência de materiais, sobre o grafeno.

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Conhecido por sua leveza e propriedades de alta resistência, o grafeno tem sido prometido como o material do futuro por algum tempo. Mas dificuldades para traduzir sua resistência em duas dimensões para aplicações tridimensionais têm até agora o mantido longe do uso comum. Agora, graças à nova pesquisa do Massachusetts Institute of Technology (MIT), esse futuro pode estar mais próximo do que nunca. Na última experiência, os pesquisadores descobriram como o material poderia ser moldado em forma de esponja para resistir forças 10 vezes maiores do que o aço.

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A inovação vem na geometria complexa do objeto. Começando com um modelo computacional, os pesquisadores imprimiram tridimensionalmente 2 formas semelhantes em um polímero de cor magenta, um mais fino e outro com paredes e dobras mais grossas.

Eles, então, submeteram os dois modelos a testes de compressão. Inesperadamente, notou-se que o objeto mais leve foi capaz de suportar pressões maiores – isto porque as paredes mais finas permitiram que a estrutura se deformasse gradualmente, enquanto as paredes mais espessas mantiveram uma capacidade de energia de deformação mais alta, liberada de uma vez em uma performance explosiva.

Embora não sejam feitos de grafeno, estes modelos representam novas formas de pensar sobre a estrutura dos materiais.

“Você pode substituir o material em si por qualquer coisa”, disse Markus Buehler, diretor de Engenharia Civil e Ambiental do MIT. “A geometria é o fator dominante.”

As utilizações potenciais para a estrutura incluem o revestimento de polímeros ou partículas metálicas com grafeno usando um tratamento de calor e pressão, o que deixaria a estrutura de grafeno leve e super resistente. O MIT acredita que este material poderia ser aplicado para construir qualquer coisa, desde pontes de longo alcance até sistemas de filtragem de água ultra eficientes.

Para mais informações sobre essa pesquisa, clique aqui.

Notícia via MIT. H/T Engadget.

Fonte: http://www.archdaily.com.br/br/804598/pesquisadores-do-mit-desenvolvem-estrutura-10-vezes-mais-resistente-que-aco?utm_medium=email&utm_source=ArchDaily%20Brasil

Firmes em 2017! Máquina é capaz de produzir água do ar

Voltei à ativa! Na verdade creio que dei férias aos meus leitores. Todos nós merecemos um bom descanso.

Para 2017, continuarei procurando compartilhar boas matérias, que sirvam e sejam úteis a todos os que recebem. Sintam-se livres para compartilhar esse blog com amigos, colegas e alunos. Sintam-se estimulados para comentar e enriquecer o debate.

Para a primeira matéria de 2017, compartilho uma temática que é problema em quase todo o lugar do mundo: Falta de água limpa e potável – precisamos buscar soluções. O mundo, mais do que nunca, necessita se debruçar sobre esse problema. O Nordeste do Brasil vive a pior seca dos últimos 100 anos, em pleno século 21; Brasília, pela primeira vez na historia, irá racionar água; poderíamos enumerar vários e vários exemplos práticos e reais.

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Dessa forma, preocupada com a escassez mundial de água, a empresa israelense Water-Gen usou um conjunto de folhas de plástico para canalizar o ar em várias direções, e a partir disso a equipe desenvolveu uma máquina que parece “criar” água potável praticamente do nada. Segundo o fundador do projeto, Arye Kohavi, essa solução pode resolver o problema da falta de água em diversos países. E ainda por cima, é de aplicação imediata, que os governos não precisam gastar décadas para fazer um grande projeto.

As máquinas podem ser desenvolvidas em três tamanhos e cada um deles deve ser conectado a uma fonte de energia. Estando a 80 graus e com 60% de umidade, o maior pode render cerca de 3.122 litros de água por dia. Já o de médio porte produz 446 litros por dia, nas mesmas condições; e, o menor pouco, menos de 15 litros por dia. Water-Gen estima que, a preços atuais de energia, a água gerada vai custar menos de 10 centavos por galão (3,7 litros). A equipe Water-Gen está avaliando levar a tecnologia para dois tipos de locais: áreas que não têm água da torneira potável e locais que são quentes e úmidos.

Assim, que tal começarmos, desde já, a pensar em soluções locais e pontuais, expressando as nossas particularidades mas, aos mesmo tempo, procurando buscar soluções eficazes?

Fonte (da matéria transcrita em itálico): http://alefnews.com.br/maquina-e-capaz-de-produzir-agua-do-ar/

Cientistas descobrem misterioso quarto estado da água

Nem sólido, nem líquido, nem gasoso: neste estado, a água é capaz de estar em dois lugares ao mesmo tempo, sem respeitar as leis da física.

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Foi publicado pela Revista Superinteressante, no dia 07 de dezembro de 2016, portanto, atualizadíssimo, uma matéria técnica que aborda sobre o quarto estado da água.

A água não precisa estar em estado sólido, líquido ou gasoso, como aprendemos na escola. Basta ela se sentir pressionada o suficiente que surge uma quarta fase, que a física clássica não é capaz de explicar.

A descoberta bizarra foi feita por pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos Estados Unidos, quando observaram moléculas de água aprisionadas em um mineral chamado berilo, que compõe as esmeraldas.

Dentro do berilo, se espalham canais minúsculos que formam pequenas “jaulas” – as dimensões delas são tão diminutas que são medidas em átomos.

Cada jaula tem 5 átomos de tamanho e só é capaz de armazenar uma única molécula de água. Essa H2O é mantida em condições de extrema pressão, um baita aperto.

É nessas condições que os pesquisadores descobriram um fenômeno que não sabem explicar. A molécula de água não tinha propriedades de sólido, nem de gás, nem de líquido. Na verdade, seu comportamento não faz sentido de acordo com a física clássica.

O que os cientistas encontraram foi o efeito túnel – um fenômeno que só é observado em nível quântico, com partículas muito menores que uma molécula de água.

Normalmente, os elétrons param de se mover quando não têm energia para transpor uma barreira à sua frente. É como pensar em uma bola que precisa de um chute forte o suficiente para subir uma montanha.

Mas, no reino da física quântica, há situações em que vemos que essa bola, sem tomar uma bica, atravessa a montanha sem ganho de energia.

Na verdade, no mundo quântico, essa bola chega a estar dos dois lados da montanha ao mesmo tempo. Ou dentro da montanha.

O efeito túnel só se apresenta em situações específicas, em que os elétrons encontram uma barreira tão fina que há probabilidade de que eles simplesmente a ignorem e sigam em frente.

Mas essas leis da mecânica nunca antes foram aplicadas a moléculas de água. O que os pesquisadores do laboratório observaram é que, dentro das suas jaulas, as moléculas formavam anéis estranhos, e o hidrogênio dentro de cada uma assumia seis posições diferentes dentro da jaula – ao mesmo tempo.

Este quarto estado físico da água pode mudar a forma como pensamos no transporte desta substância dentro de ambientes pequenos e apertados, como nanotubos de carbono e até as membranas das nossas próprias células.

Não existe nenhum paralelo no dia a dia a que se possa comparar o fenômeno – e, para falar a verdade, nem os cientistas que participaram do estudo têm certeza de porque a água assume esse estranho comportamento quântico.

Mas de uma coisa eles têm certeza: cada anel de esmeralda de alguém é testemunha deste quarto estado da água, com suas moléculas de H2O claustrofóbicas tamborilando em efeito túnel junto aos dedos de alguém.

Fonte: Ana Carolina Leonardi, da Superinteressante.  http://exame.abril.com.br/ciencia/cientistas-descobrem-misterioso-quarto-estado-da-agua/

O quilo vai mudar? Unidades de medida passam por grande atualização

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Nessa semana nos deparamos com essa necessidade de revermos a unidade quilo! E é isso o que eu gostaria de compartilhar com vocês. 

Você já parou para pensar o que define constantes tão usadas no nosso dia a dia como o metro, o segundo ou o quilograma? Pois por trás disso estão metrologistas, um tipo raro de cientistas que estudam esses valores. E uma atualização das unidades de medida deverá acontecer em breve, segundo o site Science News.

O valor de um quilo, por exemplo, passa por um objeto sagrado guardado em um cofre nas redondezas de Paris: um cilindro de metal de 137 anos que é um protótipo que define exatamente o que é um quilo – e, por consequência, define a massa de todos os objetos do Universo para nós, terráqueos.

Este cilindro, contudo, não tem uma massa perfeitamente constante: arranhões em sua superfície ou outros problemas podem mudar o valor sutilmente. Tal ligeira mudança importa pouco para a peça de picanha que você compra no açougue, mas para medidas utilizadas por cientistas é um problemão. É por isso que os metrologistas resolveram atuar para acabar com isso.

A revolução das medidas

Além do quilo, a unidade de medida kelvin é outra que irrita os cientistas. Assim como o quilograma, o padrão para a temperatura é um valor escolhido aleatoriamente por humanos. Há também um incômodo de cientistas com amperes, que é definido por uma corrente que, ao fluir por meio de dois fios longos e finos, colocados a um metro de distância, produz uma certa força entre eles. Tais fios, claro, são impossíveis de reproduzir na vida real. 

Os exemplos mostram o desconforto de cientistas com as fundamentais unidades de medida. Para resolver isso, eles estão programando uma atualização para o Sistema Internacional de Unidades em 2018. O quilograma, kelvin, ampere e o mol serão redefinidos. As novas unidades serão baseadas no entendimento moderno da física, incluindo as leis da mecânica quântica e da Teoria da Relatividade de Einstein.

Não é a primeira vez que isso ocorre: os cientistas já fizeram “acrobacia” semelhante ao redefinir o metro. Em 1983, o metro passou a ser a distância que a luz viaja no vácuo em 1/299.792.458 de segundo. As outras unidades devem passar por revisões semelhantes.

Cientistas chamam as mudanças de algo que ocorre “uma vez na vida”. Se você, como nós, ficou completamente confuso com toda essa revolução, calma: os humanos “normais” não irão sentir o peso das modificações. As definições serão diferentes, mas as mudanças serão orquestradas para que o valor de um quilo ou de um kelvin continue o mesmo mundo afora. Menos mal.

A hora e a vez das constantes da natureza: as novas definições

Em breve, todos os tipos de medidas serão definidos por constantes da natureza – números que não mudam como a velocidade da luz, a carga de um elétron e a constante de Planck.

A mudança já começou: os cientistas se livraram de uma barra de platina e irídio com inscrições que servia como um padrão artificial para definir o metro. Em 2018, querem se livrar do cilindro parisiense que define o quilo.

Para acabar com ele, passarão a utilizar a constante de Planck, valor fundamental da mecânica quântica. Entrarão na definição ainda metros e segundos (confira na imagem abaixo as novas definições das medidas). Os cientistas ainda buscam definir com máxima precisão a constante de Planck antes da mudança (você encontra aqui uma tabela com as novas definições).

Fonte: http://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2016/11/26/o-quilo-vai-mudar-unidades-de-medida-passam-por-grande-atualizacao.htm

Boeing desenvolve o metal mais leve do mundo

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Uma micro-retícula metálica desenvolvida por Boeing e HRL Laboratories acaba de ser considerada, pelo Livro dos Recordes, como o metal mais leve do mundo.

Feito de níquel fósforo, a micro-retícula emula a estrutura celular humana, atingindo uma densidade e área de superfície semelhante ao tecido pulmonar. Tão leve que pode ser equilibrada sobre um dente-de-leão, o material pesa aproximadamente 100 vezes menos do que o isopor.

“O objetivo de alcançar o recorde como metal mais leve foi mostrar a flexibilidade do processo de fabricação”, disse Bill Carter, diretor do Laboratório de Sensores e Materiais da HRL. “Com o mesmo processo podemos produzir um material forte e útil que pode ser feito com a densidade de um alumínio, ou bem abaixo da densidade do ar (excluindo o ar interior). Atingir uma densidade em qualquer ponto entre esses dois requer apenas uma pequena mudança no processo de criação, que pode ser feita de forma rápida, relativamente barata e sob medida”.

Para construir a micro-retícula, um modelo personalizável de polímero é construído através de um “processo de ondas de fotopolímeros autoformante” e depois é galvanizado com uma camada de níquel-fósforo com uma espessura de aproximadamente 80 nanômetros, cerca de 1.000 vezes mais fino do que a largura de um fio de cabelo humano. O polímero é, então, removido usando um processo químico.

O produto resultante é um material ultrafino e capaz de absorver grandes quantidades de energia em toda a sua estrutura.

O processo de fabricação é rápido e escalável, levando a HRL a antecipar que a micro-retícula poderia ser viável para aplicações como isolamento, dispositivos de troca de calor, conversores catalíticos, asas de avião, capacetes militares, proteção de explosão de veículos e, até mesmo, para desenvolver um pulmão artificial.

Fonte: http://www.archdaily.com.br/br/799332/boeing-desenvolve-o-metal-mais-leve-do-mundo?utm_medium=email&utm_source=ArchDaily%20Brasil 

Notícia via HRL Laboratories, H/T Interesting Engineering.