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Problema de fsica com mais de 100 anos resolvido

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 02/04/2024

Ainda no tnhamos uma descrio universal para a linha de transio de fase slido-lquido.
[Imagem: 1465301/Pixabay]

Quando um material derrete?

Nesta era de desenvolvimento cientfico e tecnolgico, quando ouvimos falar o tempo todo sobre os muitos avanos do saber cientfico e de seus frutos, algumas vezes nos espantamos tambm com o quo pouco sabemos sobre coisas dadas como garantidas.

Por exemplo, voc sabia que at agora no havia uma explicao geral sobre a linha que demarca a transio de um material entre os estados slido e lquido?

Ocorre que nossa compreenso dos trs estados bsicos da matria – slido, lquido e gasoso – baseia-se em diagramas de fase temperatura-presso, que representam as condies sob as quais cada estado existe, com linhas distintas separando-os – essas demarcaes so conhecidas como linhas de fase.

A tradicional equao de Clausius-Clapeyron descreve linhas de transio de fase para a ebulio (transio lquido-gasoso) e para a sublimao (transio slido-gasoso).

Mas ainda no tnhamos uma descrio universal para a linha slido-lquido.

o que acaba de providenciar o professor Kostya Trachenko, da Universidade Rainha Maria de Londres, no Reino Unido, que encontrou uma resposta para essa pergunta aparentemente simples, que permanecia sem resposta h cerca de um sculo: Quando que uma substncia derrete?

Ao desenvolver uma nova estrutura terica que incorpora avanos recentes na teoria dos lquidos, Trachenko demonstrou que as linhas de fuso podem ser descritas por uma equao parablica simples.

Transi

A nova equao (em cima) traou as linhas de transio de fase em perfeito acordo com os experimentos para vrias substncias testadas (embaixo).
[Imagem: Kostya Trachenko – 10.1103/PhysRevE.109.034122]

Mltiplas implicaes

Isto no s fecha a lacuna na teoria, como tambm oferece uma ferramenta prtica para prever pontos de fuso de substncias, j que a equao revelou uma surpreendente universalidade entre diferentes tipos de materiais.

Essa universalidade vem da observao de que os parmetros da equao parablica so governados por constantes fsicas fundamentais, como a constante de Planck e a massa e carga do eltron.

“A simplicidade e universalidade deste resultado so particularmente emocionantes,” comentou Trachenko. “Isto sugere que o derretimento, apesar de suas complexidades, apresenta uma unidade fundamental em diversos sistemas, desde gases nobres at metais.”

O trabalho fecha uma lacuna fundamental em nossa compreenso das transies de fase, abrindo caminho para a criao de novos materiais com propriedades personalizadas. A previso precisa dos pontos de fuso crucial na cincia dos materiais, com aplicaes que vo desde o desenvolvimento de medicamentos at o projeto de materiais avanados e outras reas onde a previso de diagramas de fases importante.

Bibliografia:

Artigo: Theory of melting lines
Autores: Kostya Trachenko
Revista: Physical Review E
Vol.: 109, 034122
DOI: 10.1103/PhysRevE.109.034122

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