Mudar estados? É complicado!

 

Quando o cobre derrete o processo é mais complexo do que imaginávamos

O processo de mudança de estados da matéria, por exemplo, de sólido para líquido, não é tão simples como se pensava anteriormente, de acordo com um artigo na Science.

 

Tudo parece tão simples nas aulas de ciências do ensino médio. Aplicar calor ao sólido e, eventualmente, "uma mudança no grau torna-se uma alteração no estado". As ligações entre os átomos ou moléculas são enfraquecidas ao ponto em que a estrutura se rompe a tornar-se um líquido ou, sob pressões suficientemente baixas, um gás.

 

No entanto, verifica-se que durante estas transições, os materiais podem passar o tempo em estados metaestáveis. Dr. Amit Samanta do Lawrence Livermore National Laboratory descobriram que, quando o derretimento de cobre e alumínio, o processo "ocorre via múltipla, caminhos que envolvem a formação ea migração de defeitos pontuais ou luxações concorrentes."

 

Co-autor Professor Mark Tuckerman da Universidade de Nova York diz que a idéia de múltiplos caminhos ", é contra o que temos conhecido previamente." Um caminho previamente não reconhecido envolve a formação de defeitos pontuais, pequenos erros na rede cristalina. Surpreendentemente, estes defeitos podem mover-se aleatoriamente dentro da rede. Às vezes, a equipe encontrou, múltiplos defeitos se combinam para formar o que eles chamam de "aglomerados de defeitos desordenados".

 

"O aglomerado desordenado cresce de fora para dentro e não de dentro para fora, como explicações atuais sugerem", diz Tuckerman. "Ao longo do tempo, esses aglomerados crescer e eventualmente tornar-se suficientemente grande para causar a transição de sólido para líquido."

 

Um caminho diferente vê defeitos crescer em linhas de distúrbio que os pesquisadores chamam de "deslocamentos". Líquidos correr ao longo desses deslocamentos, ampliando até que toda a transições sólido para líquido.

 

As descobertas foram feitas, como resultado dos esforços de Tuckerman e colegas para produzir modelos de computador para sistemas complexos, usando mudanças de fase como exemplos. Para explorar os modelos corretamente, eles precisavam ver o que aconteceu na realidade, e emparelhado com Samanta. Tendo verificado que mesmo os metais puros se comportam de maneiras que são muito mais confusa do que ninguém tinha pensado, os colaboradores querem ver o que acontece quando o gelo se transforma em água.

 

Simplesmente pelo fato de ser uma molécula de dois elementos, em vez de um, o gelo tem um nível adicional de complexidade. Além disso, sendo um dos poucos sólidos esse contrato, quando derretem (os icebergs razão float), o gelo pode vir a ter uma história particularmente interessante para contar.

 

"Nossos resultados revelam a importância do comportamento não-local, o que sugere uma revisão da perspectiva da teoria clássica de nucleação", Amit e seus co-autores concluem. Tuckerman acrescenta, "Transições de fase sempre foram um mistério, porque eles representam uma mudança tão dramática no estado da matéria."