Por que o gelo é escorregadio

Sozinho, gelo não é escorregadio. Quando você pisa em uma calçada gelada, você realmente sente uma superfície escorregadia. Mas o escorregadio é causado por uma fina camada de água líquida e não diretamente pelo gelo sólido em si. Água em uma superfície lisa é escorregadia porque a água é um líquido de baixa viscosidade. Assim sendo, não há ligações intermoleculares permanentes na água líquida, e as ligações intermoleculares transitórias são fracas. Isso significa que as moléculas de água podem se mover livremente, deslize um pelo outro facilmente, e preencher quaisquer buracos microscópicos ou rachaduras que prenderiam um objeto.

Mas como a água entra no gelo em primeiro lugar? Esta é uma pergunta mais difícil de responder. Por muitos anos, os cientistas pensaram que a causa era a pressão. Quando você aplica pressão à água, você realmente abaixa seu ponto de fusão. Em 1886, o engenheiro John Joly propôs que o peso de uma pessoa patinando no gelo criava pressão suficiente para diminuir o ponto de derretimento do gelo abaixo da temperatura ambiente, fazendo com que o gelo derreta em uma fina camada de água sob os patins. Mas esta explicação não resiste a um exame mais minucioso. Não importa quanta pressão você aplique, você não pode diminuir o ponto de derretimento da água abaixo -22 graus Celsius. E ainda, gelo em temperaturas inferiores a esta ainda exibe a formação de uma camada líquida escorregadia. Embora a pressão possa desempenhar um papel, não é o efeito dominante.

Em 1939, Frank p. Bowden e T. P. Hughes propôs que a fricção de objetos deslizando no gelo faz com que ele aqueça o suficiente para derreter. Embora o atrito realmente cause calor, não cria calor suficiente para derreter o gelo que está a uma temperatura muito baixa. E ainda, gelo em baixa temperatura ainda forma uma camada líquida escorregadia. Além disso, aquecimento friccional não pode explicar por que uma camada escorregadia se forma, mesmo se o objeto estiver perfeitamente imóvel. Embora o aquecimento por atrito possa desempenhar um papel na redução do atrito para objetos em alta velocidade, não é o efeito dominante.

Os detalhes exatos de porque o gelo forma uma camada líquida escorregadia, mesmo quando pouca pressão ou fricção é aplicada, atualmente não está totalmente resolvido por cientistas e é uma área de pesquisa em andamento. Descobriu-se que o gelo sempre tem uma fina camada de líquido em sua superfície, mesmo em temperatura bem abaixo de zero, e mesmo na ausência de contato com quaisquer objetos. A formação de uma camada de superfície líquida é, portanto, uma propriedade do próprio gelo e não uma propriedade de interagir com um objeto. A camada líquida parece surgir porque as moléculas de água na superfície têm menos ligações químicas do que em massa, para que possam absorver melhor as vibrações naturais. Em um 2005 Artigo de revisão da Physics Today, Robert Rosenberg afirma, “A estrutura periódica se quebra [na superfície] e as camadas moleculares adotam uma reconstrução mais amorfa em resposta ao número reduzido de ligações químicas que mantêm as moléculas da superfície no lugar. Os átomos na superfície externa vibram com uma amplitude maior em função da temperatura do que os átomos na rede interna… A fusão da superfície é atribuída à interação do movimento vibracional das moléculas da superfície com as moléculas do interior do corpo.”

Crédito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/12/10/why-is-ice-slippery/