Como colocar a mão no nitrogênio líquido e não sofrer queimaduras - Efeito Leidenfrost

Calma, não estou querendo matar ninguém e nem recomendando que façam o experimento caso tenham acesso a qualquer quantidade de nitrogênio líquido.

Até porque, nitrogênio líquido é uma substância que se encontra a uma temperatura de -196ºC e qualquer manuseio incorreto pode levar ao congelamento instantâneo da parte do corpo em contato com ele.

Acho que ninguém aqui quer uma coisa como essa acontecendo consigo, não é?

Vamos assistir primeiro a um vídeo no qual um maluco mete a mão no nitrogênio líquido e sai intacto da experiência.

Vamos a uma curta explicação?

Tudo pode ser devidamente explicado com base no efeito Leidenfrost.

Ele ocorre quando um líquido encontra uma superfície muito mais quente do que ele.

Se você jogar gotas de água a temperatura ambiente em uma frigideira extremamente aquecida, o que vai ocorrer é que as gotas vão "correr" pela frigideira (sartén, para os amigos hispano hablantes) por algum tempo antes de sofrer vaporização completa.

Isso porque as gotas normalmente assumem uma configuração esférica (possui a meljor relação área superficial/volume) e a parte da gota que toca na superfície quente forma uma espécie de concavidade.

Essa concavidade fica preenchida com uma camada de ar/vapor d'água que atua como isolante térmico, retardando dessa forma a evaporação imediata da gota.

O que o maluco do vídeo faz é justamente isso, ele mergulha a mão ligeiramente úmida dentro de um frasco de Dewar contendo nitrogênio líquido.

A mão é a superfície extremamente quente (ela deve estar em torno de 37ºC, o que é muito mais quente que os -196ºC do nitrogênio).

A umidade na mão e o efeito Leidenfrost garantem que a mão permaneça intacta por algum tempo.

Claro que o maluco do vídeo deixa a mão por pouco tempo mergulhada, pois não dá para dar chance ao azar.

E aí, gostaram da explicação?

Então logo volto com mais vídeos incríveis mostrando as maravilhas da ciência.

Experimento da bolha de sabão gigante

O usuário do youtube brusspup tem um canal muito interessante, no qual exibe vídeos de experimentos variados.

Vão desde ilusões de ótica (recomendo que assistam, são muito bons) até experimentos científicos divertidos.

O experimento que apresento abaixo é muito bonito e simples de realizar (se você tiver acesso a algumas pedras de gelo seco - gás carbônico no estado sólido, para os íntimos).

Em uma tigela, ele coloca o gelo seco e água. Isso faz com que o dióxido de carbono (ou gás carbônico) mude para o estado gasoso velozmente.

Em outro pote, ele faz uma mistura de água, detergente líquido e glicerina .

Com um pedaço de tecido molhado na solução de sabão, uma película é formada na vasilha em que o gás carbônico está sendo exalado.

Lentamente, a pressão gasosa no interior da película de sabão vai aumentando e uma bolha de sabão se forma.

Graças ao fenômeno da tensão superficial (potencializado pela glicerina presente na solução saponácea), a bolha de sabão é mais resistente que o normal e a bolha consegue crescer bastante antes que ocorra o rompimento.

O resultado? Diversão sem fim para crianças de todas as idades (dos 0 aos 90 anos, para ser mais exato).

Nós somos feitos de poeira de estrelas

É isso mesmo que você leu, nossos átomos vieram das estrelas.

O autor dessa frase clássica é o grande escritor Carl Sagan.

No início do Universo, com o tal do Big Bang (a grande explosão), surgiram  os primeiros átomos de hidrogênio.

Com o advento do tempo (sim, ele também passou a existir graças ao Big Bang), as reações de fusão nuclear produziram os átomos de hélio e, posteriormente os núcleos dos sóis.

Daí para a frente, incontáveis bilhões de anos se passaram até que o "combustível" das estrelas entrasse em processo de escassez (pode até demorar, mas o hélio dos núcleos solares um dia acaba) e acontecesse a "extinção" desse material.

Outros incontáveis bilhões de anos se passaram até que novas e sucessivas reações de fusão nuclear produzissem o átomo mais pesado que é possível produzir através de fusão e com balanço energético favorável, o Ferro.

A partir do átomo de ferro, a produção de novos elementos químicos ocorre por fissão nuclear, pois a quantidade de núcleons (prótons e nêutrons) é muito grande e os núcleos atômicos tendem a se tornarinstáveis.

Deem uma olhada nessa tabela de nuclídeos para ver todos os possíveis elementos químicos (e seus respectivos isótopos) que podem surgir através de processos nucleares (decaimentos alfa, beta+, beta-, etc). http://www.nndc.bnl.gov/chart/

Bon, o fato é que depois que os núcleos estelares entram em decadência, dependendo do raio da estrela, eles esfriam e acabam se tornando imensas fontes de minerais.

É daí que surgiram os diversos elementos químicos encontrados em nosso planeta e em corpos celestes similares.

Como eles se espalharam? Bom, isso é assunto para outro post informal como esse.

Para entender com mais facilidade o que falei acima, assisam ao vídeo do Neil de Grasse Tyson, um dos maiores divulgadores da ciência da atualidade.

Para quem não o conhece, digamos que ele ficou famoso por ter se tornado o personagem central de um meme graças a uma pose feita durante uma entrevista.

Então, da próxima vez que disserem que você não é nada, pare e pense o seguinte:

Você é filho das estrelas e é mais uma parte do Universo.

Se você está aqui, é porque as reações nucleares prepararam o caminho para que tudo que o rodeia e até mesmo o seu corpo pudesse tomar forma.

Independente de crenças pessoais, essa é a mais bela verdade que o Cosmo colocou à disposição de todos nós:

Do pó estelar viemos e para o pó estelar retornaremos!

Obrigado a todos por acompanharem sempre este blog.

Um excelente novo ano e que em 2013 possamos continuar a falar sobre esses e outros surpreendetes fatos científicos.

P.S.: A ideia para esse post veio do HypeScience.

O Super Supercapacitor

Você não leu o título errado, é isso mesmo, a palavra SUPER está grafada duas vezes!

O vídeo a seguir trata de uma inovação surpreendente no campo da nanotecnologia.

Cientistas da UCLA espalharam óxido de grafite sobre um filme plástico, colocaram no leitor de DVD de um aparelho de som igualmente caseiro e, em menos de um minuto eles obtiveram grafeno.

Grafeno, para quem não sabe, é uma "folha" formada apenas por átomos de carbono e é a matéria-prima dos nanotucos de carbono. (Vejam as imagens abaixo.)

Esse aqui é o grafeno:

Filho do grafite (obtido do mineral grafita).

Nada mais de fornos, de arcos-oltaicos, de plasma e firulas mil para produzir grafeno, certo? Só o tempo dirá, mas o mais legal ainda não chegou.

Eles pegaram esse grafeno produzido de forma tão simples e conectaram um LED ao  filme de grafeno.

O LED não só acendeu como permaneceu aceso por 5 minutos. O grafeno produzido acumulou carga elétrica e agiu como uma fonte de enegia limpa e barata. Eles produziram um super-supercapacitor. :)

Se no futuro teremos baterias ecologicamente corretas baseadas nessa tecnologia, não posso dizer, mas que é uma descoberta impressionante, isso é!

Aqui o perfil do doutorando Mahel El-Kady, da Universidade do Cairo.

Semana que vem, escreverei um post tentando explicar como funciona esse supercapacitor.

Ah, aqui tem um outro post meu sobre nanotecnologia.

DIca do Sendentário.

O domador de macarrões

Incrível o que eletricidade estática, alguns pedaços de macarrão seco e um pouco de criatividade podem fazer. ;)

O domador de macarrões

Incrível o que eletricidade estática, alguns pedaços de macarrão seco e um pouco de criatividade podem fazer. ;)

Bolhas de sabão eletrizadas

Uma bolha de sabão é soprada sobre uma folha de acetato (a famosa "transparência", usada nos antigos retroprojetores).

Então, um balão que foi carregado eletricamente por atrito é aproximado da bolha.

É bem interessante ver a bolha se deformar na direção do balão.

A segunda parte do experimento é muito mais interessante.

Uma segunda bolha é soprada por dentro da primeira.

O balão eletricamente carregado é novamente aproximado das bolhas.

A bolha externa (maior) deforma-se da mesma maneira. A bolha interna (menor) sequer se move.

Qual a razão disso?

Ora, a superfície da bolha é uma excelente aproximação de uma casca esférica com cargas elétricas simetricamente distribuídas. 

Graças à Física (Lei de Gauss), sabemos que essa distribuição esfericamente simétrica de cargas gera um campo elétrico nulo no interior da casca.

E é o que podemos comprovar ao observar que a bolha interna não sofre nenhuma atração pelas cargas elétricas do balão atritado.

Eu nunca tinha pensado nisso, mas é um excelente experimento para explicar a gaiola de Faraday, a não ser que eu esteja muito enganado.

O poder de uma expansão irreversível

O Professor resolveu demonstrar conceitos como calor e trabalho de uma forma bem prática.

O que ele fez?

Pegou um frasco de nitrogênio líquido, colocou em uma garrafa PET e fechou bem a tampa. (maluco, só pode ser)

Largou a garrafa em uma cesta de lixo e tocou 1500 bolinhas de ping-pong (não, eu não escrevo pingue-pongue, isso é coisa de hipster)

O nitrogênio líquido não aguenta muito tempo como líquido na temperatura ambiente. Ele absorve calor da vizinhança e se transforma rapidamente em gás.

Todo gás ocupa muito espaço, geralmente a variação de volume do estado líquido para o gasoso é muito grande.

Agora, imagine esse gás tentando se expandir dentro de uma inocente garrafa plástica!

Imaginou? Pois é, ela não vai ter espaço.

Como se trata de uma garrafa plástica, ela vai se deformar sob ação do gás em expansão.

Até que a coitada explode e permite ao gás se expandir livremente.

A grande sacada do professor do vídeo foi colocar as1500 bolinhas de ping-pong no caminho do gás em expansão.

Resultado? Um show que os alunos dele jamais vão esquecer!

 

Água em gravidade zero. Agradeça à NASA pelo vídeo

Vi o vídeo no Sedentário e resolvi postar aqui porque é muito legal.

No início da semana escreverei um post explicando o porquê da água se comportar assim na ausência de gravidade. (#prometo)

 

Supercomputador da IBM simula o vírus da gripe comum

Rhinovirus Wikimedia Commons

Para os humanos, poucascoisas são tão presentes como a gripe comum. Nós a "pegamos" mais do que qualquer outra doença infeccionsa e ela tem estado conosco há tanto tempo quanto existe a humanidade.

Mas enquanto não é descoberta uma cura, nossa tecnologia está constatemente sendo aprimorada, e agora temos ao nossolado o supercomputador mais rápido ajudando a encontrar uma solução (dica, ele é australiano).

O IBM Blue Gene/Q simulará o movimento do rhinovirus humano (uma das causas mais prevalentes de do resfriado) em 3D.

A simulação está sendo preparada com base em informações obtidas a partir de drogas antivirais desenvolvidas pela companhia Biota Holdings LTD (Melbourne) e será usada especificamente para aqueles com altos risos de complicações com o rhinovirus.

Os pesquisadores sabem que a droga e suas parentes agem de forma a cercar a camada exterior dovírus, ou capsídeo, mas os detalhes ainda são obscuros. Isso poderia ajudar a lançar uma luz e talvez ajudar no desenvolvimento de medicamentos melhores.

Antes disso, simulações foram rodadas em apenas algumas partes de um vírus, ou em uma escala muito menor.

O poder de computação do IBM Blue Gene/Q poderia ajudar a entender como as drogas e os vírus interagem em nível moleular, conhecimento o qual ainda não possuímos.

Apenas o fato de que é necessário esse nível de poder de computação para poder ajudar a ganhar compreensão sobre o vírus é um testemunho de quão difícil é vencer o resfriado comum. 

Via POPSCI

Redes cristalinas e cristais iônicos

30 anos de um trabalho fundamental de Química Teórica e Computacional

No canal da Editora Wiley no facebook saiu uma nota sobre um artigo clássico da área de Química Computacional e, como este é o meu chão, eu não poderia deixar passar em branco.

Segue a tradução da nota:

"Conhecer a superfície de energia potencial (potential energy surface - PES) dá uma ideia fundamental das propriedades estruturais e dinâmicas de um sistema molecular. 30 anos se passaram desde que o Journal of Computational Chemistry publicou o artigo pioneiro, "Optmization of equilibrium geometries and transition structures" (Otimização de geometrias de equilíbrio e estruturas de transição) de autoria de Bernhard Schlegel, o qual trazia a exploração da PES para dentro da Química Quântica. Um simpósio especial no ACS Fall Meeting (a ser realizado logo) celebra essa data, reunindo alguns dos químicos quânticos de destaque para discutir o atual estado, e futuras discussões, neste campo."

                                                      FONTE DA IMAGEM

Saiba mais sobre o periódico: http://tiny.cc/JCCHome

Veja o artigo pioneiro: http://tiny.cc/PESarticle

Saiba mais sobre o Simpósio da ACS: http://tiny.cc/ACSSchlegel

Na sequência do post eu coloquei uma cópia em PDF do artigo de Schlegel para quem tiver interesse em baixar, embora a Wiley esteja oferecendo acesso gratuito a ele neste momento.

Lucy in the Sky with (nano)diamonds

Vi a matéria no Canal Fala Química, no facebook.

Daí fui pesquisar o link original e compartilho a tradução agora com vocês:

Notícia publicada no dia 24 de Fevereiro de 2012

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Pesquisadores australianos desenvolveram um modelo para resolver a origem dos nanodiamantes meteóricos, um quebra-cabeças cosmológico antigo. Seu trabalho pode também ter um impacto sobre um processo importante no planeta Terra: sintetizar diamantes artificiais.

Até recentemente, investigar a vida do universo em seus estágio iniciais era possível apenas através de espectroscopia. Pela observação da radiações antigas provenientes do espaço, os astrônomos podem efetivamente olhar para trás na história. Isso mudou no final dos anos 1980 quando nanodiamantes (minúsculas partículas de diamente de menos de 2 nm de tamanho obtidas a partir de meteoritos) mostraram conter isótopos nãp usuais de gases nobres que indicavam suas origens fora do nosso sistema solar.

'Essas amostras foram realmente importantes porque foi a primeira vez que nós pudemos dizer "Isso realmente veio de fora do nosso sistema solar,"' disse Rhonda Stroud, que estuda nanodiamantes meteóricos no US Naval Research Laboratory em Washington.

Entretanto, desde a sua descoberta, os nanodiamentes têm confundido mais do que esclarecido, com a aparentemente conflitante evidência a respeito da sua idade e origem frustrar todas as tentativas de desenvolver um modelo realista para a formação dos nanodiamantes que se encaixe em todos os dados. Agora, Nigel Marks da Universidade Curtin em Perth, Australia, e seus colegas propuseram um novo modelo para a formação dos nanodiamantes, os quais eles acreditam oferecer a solução mais simples e óbvia. 

 

Na figura, à medida que as "cebolas" colidem com a superfície, elas se transformarm em diamantes. © Phys. Rev Lett.

O modelo de Marks é baseado na colisão de "cebolas" de carbono - camadas concêntricas de moléculas de fulereno que podem ocorrer naturalmente no espaço. "Cebolas de carbono estão absolutamente em todos os lugares," diz Marks, "em qualquer lugar que exista vapor de carbono, ele se resfria espontaneamente para formar essas estruturas concêntricas de cebola. O telescópio Spitzer tem mostrado que o espaço está cheio de fulerenos e eu ficaria tremendamente surpreso se ele não estivesse cheio dessas cebolas também. De fato, cebolas são mais fáceis de formar." E à medida que elas se formam, as cebolas encapsulam outras espécies, fornecendo uma "explicação elegante para como os isótopos terminam capturados dentro dessas estruturas". Quando essas cebolas colidem umas com as outras, ou com outros materiais, na velocidade adequada, a força do impacto faz com que ocorra uma transição de fase para a forma diamante.

Mark tropeçou na sua descoberta enquanto conduzia simulações computacionais para investigar anomalias estruturais em uma cobertura fina de carbono. "Nós rodamos muitas, muitas simulações," disse Marks" e em boa parte dos casos nós observamos que se formou diamante. Nós descobrimos que esse grande enigma existia na astrofísica e quando nós procuramos as condições em nossas simulações, elas eram exatamente as encontradas no espaço." Marks sugere que as condições ordinárias poderiam permitir a formação de nanodiamantes antes e durante a formação do nosso sistema solar, resolvendo a confusão relativa à evidência de idade dos nanodiamantes.

Rhonda Stroud diz que o modelo de Marks é bastante convincente mas pode não ser a única explicação. "Eu suspeito que existirão múltiplas origens, múltiplas populações de nanodiamantes e uma vez que nós possamos medi-las individualmente, nós estaremos aptos a distinguir os diamantes de diferentes origens".

Stroud também nota que a identificação inequívoca da idade e origem de nanodiamantes específicos requerirá técnicas analíticas potentes que estão apenas começando a se tornar dispo níveis. 

"O processo de transformação das cebolas de carbono por choque é bastante realista," confirma Sasha Verchovsky da Open University, Reino Unido, que também trabalha nos cálculos do fenômeno dos nanodiamantes. "Será interessante fazer esse experimento para produzir nanodiamentes a partir de cebolas de carbono."

Para Marks, a verificação experimental desse modelo e suas implicações para a ciência dos materiais são o aspecto mais interessante do seu trabalho. "Nós queremos agora criar aparatos que contenham apenas cebolas de carbono e então controlas suas colisões com superfícies," diz ele. "O que será a peça fundamental de evidência ... nós estamos aptos a fazer coisas que nós normalmente não fazemos com carbono ... e se funcionar, nós teremos uma nova forma de produzir diamante."

Referências

N Marks, M Lattemann and D McKenzie, Phys. Rev. Lett., 2012, 108, DOI:10.1103/PhysRevLett.108.075503

Bônus: vídeo com uma animação da simulação computacional

Diferenças de densidade com whisky e água

<p>The Whisky Water Trick from Casey Neistat on Vimeo.</p>

Truque de salão, mas tá valendo para não deixar o blog às moscas.

Submarino caseiro

Com uma porca, três balões e uma garrafa PET (com tampa), é possível construir um submarino bem legalzinho.

Vejam o vídeo abaixo, a seguir eu comento:

Basicamente, quando apertamos a garrafa PET, forçamos a água a entrar nos balões presos à porca.

A entrada de água faz com que a densidade do "submarino" aumente, causando sua descensão (ele afunda).

Quando paramos de apertar a garrafa, a água sai dos balões e a densidade do "submarino" diminui, causando sua ascensão (ele sobe ou emerge).

Simples, né?

Bom restinho de domingo a todos.

Prezi - Separação e liquefação dos gases do ar

O leitor do blog (e por quê não, colaborador?) Luiz Vitor enviou outra bela apresentação feita no prezi.

Como não podia deixar de ser, vou prestigiar o trabalho do colega publicando o trabalho dele aqui no blog.

Continua assim, Luiz Vitor, além do teu trabalho estar muito bom você está estimulando outras pessoas a fazer uso das tecnologias de informação e comunicação na sua prática profissional.

Então, fiquem com o prezi na sequência do post:

Copy of SEPARAÇÃO E LIQUEFAÇÃO DOS GASES DO AR on Prezi

 

Humor termodinâmico

Tradução:

-Calorias (substantivo)

-Pequenas criaturas que vivem no seu guarda-roupas e costuram suas roupas um pouco mais justas a cada noite.

 

Nota do Dr Chatoff: Caloria é uma unidade termodinâmica de energia, geralmente usada para expressar calor, entalpia, entropia ou energia livre. É definida como a quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a temperatura de 1,0 g de água pura. Como não é uma unidade SI, recomenda-se o uso do Joule (J). 1 cal equivale a 4,186 J.

Vídeos sobre termodinâmica

Pessoal, todos os semestres o nosso curso tem uma atividade especial chamada "Práticas de Ensino".
O objetivos das práticas de ensino é desenvolver habilidades e competências nos futuros professores.

A UNIFRA tem uma proposta de formar profissionais responsáveis e competentes, e por isso damos tanta importância às práticas. Uma das propostas institucionais, é que o estudante egresso de qualquer curso de Licenciatura tenha a habilidade de usar recursos digitais para o planejamento, execução e avaliação de suas atividades didáticas.

Sendo assim, eu propus aos estudantes da disciplina de Físico-Química I uma atividade de cunho educacional e, ao mesmo tempo, digital. Pedi que eles procurassem no youtube por vídeos que tivessem relação com o assunto que estudávamos no momento. O assunto tabalhado é o de gases ideais. E aí embaixo vocês têm acesso a alguns dos vídeos encontrados. Acima dos links está o nome do colega que encontrou o vídeo. Espero que vocês se divirtam assistindo-os.

Os 3 vídeos a seguir foram mandados pela Nágile. Assim que der tempo eu posto os vídeos mandados por cada um. :)

Experimento com gases:

Influência da temperatura nos gases:


Lei de Charles: