Por que soprar sua bebida quente esfria?
Crédito da imagem: usuário do Pixabay Unsplash, domínio público, via https://pixabay.com/en/steam-tea-coffee-aroma-336464/ .
A surpreendente resposta científica envolve muito mais do que apenas troca de calor.
Eu gosto de cappuccino, na verdade. Mas mesmo uma xícara de café ruim é melhor do que nenhum café. – David Lynch
Quando está frio lá fora, é natural querer algo para aquecê-lo. Seja café, chocolate quente, chá, sopa ou outra bebida saborosa, muitas vezes chega até você quente demais para realmente colocar na boca, com o potencial de escaldar você se beber acidentalmente imediatamente. Todos nós temos nossas maneiras favoritas de esfriar, embora todas tenham suas desvantagens:
- Você pode simplesmente esperar que a sala mais fria troque energia com o líquido quente, mas isso geralmente leva mais tempo do que a maioria de nós está disposta a esperar.
- Você pode colocar um cubo de gelo lá e acelerar o processo de resfriamento, mas isso dilui sua bebida, algo que ninguém realmente quer.
- Ou você pode soprar nele, transmitindo seu hálito frio ao líquido quente, resfriando-o mais rapidamente do que deixá-lo sozinho sem regá-lo.
Quase todos nós optamos por essa última opção por padrão, mas a frieza de sua respiração é apenas parte da história científica.
Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons A.Greg, sob c.c.a.-s.a.-3.0.
O que é que realmente determina a temperatura do seu líquido? É a rapidez com que as moléculas individuais estão se movendo: sua energia cinética é uma medida de sua energia térmica. É por isso que, se você derramar corante alimentar na água quente e fria, eles se dispersam na água quente muito mais rápido do que na fria: as moléculas na água quente se movem muito mais rapidamente e, portanto, as moléculas do corante alimentar, que rapidamente atinge a mesma temperatura da água depois de cair.
Mas se você olhar atentamente para cada molécula individual, notará algo um pouco mais sutil em suas velocidades e energias. Claro, mesmo após um breve período de tempo, eles se movem na mesma velocidade média e têm a mesma energia média: este é o processo de termalização, onde quando as moléculas colidem umas com as outras, elas trocam energia. Dependendo das velocidades exatas, ângulos e massas das moléculas em colisão, cada molécula individual pode estar se movendo mais rápido ou mais devagar do que a velocidade média. Em geral, você obtém um certo tipo de distribuição de velocidades para as moléculas dentro do seu líquido: um Distribuição Maxwell-Boltzmann .
Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Pdbailey, que criou esta imagem e a colocou em domínio público. A distribuição de velocidade é qualitativamente a mesma para líquidos e gases.
Certo, maioria das moléculas dentro terão uma velocidade que é dada pela temperatura média, mas haverá um intervalo: muitas serão mais quentes e muitas serão mais frias. O que você não vê no diagrama acima é que para qualquer temperatura, algumas das moléculas (mais para temperaturas mais quentes, menos para temperaturas mais baixas) estarão acima do limite de temperatura para entrar na fase gasosa. Se você já observou vapor saindo de sua bebida quente, na verdade isso está surgindo das moléculas mais quentes e energéticas dentro da fase gasosa, condensando de volta em gotículas de líquido crescentes à medida que o ar frio acima interage com elas. (É por isso que, se você colocar o nariz acima de uma xícara de café fumegante, ela sairá não apenas quente, mas também molhada!)
Crédito da imagem: Pete Lewis/Department for International Development, Reino Unido.
Quando você sopra no líquido quente, sim, o ar que você está fazendo entrar em contato com o líquido é mais frio do que o próprio líquido e, portanto, a troca de calor ajudará sua bebida a esfriar mais rapidamente. Mas um grande efeito também vem do fato de que quando você sopra sua bebida, você está aumentando o número (e mudando a amostra) de moléculas em contato com o ar, e assim você aumenta a taxa na qual as moléculas mais quentes evaporam, entrando na fase gasosa e saindo do líquido. A grande razão pela qual isso é importante é quando você permite que as moléculas mais quentes escapem, elas leve esse calor com eles , deixando você com um sistema geral mais frio do que você começou!
Da próxima vez que alguém o repreender por soprar com muita força em sua bebida quente, você terá a ciência para apoiá-lo. Um golpe mais vigoroso ajuda as moléculas mais quentes a escapar mais rápido, levando você a desfrutar de sua bebida na temperatura certa mais rápido do que qualquer outra pessoa!
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