Fervura.

Quase todos sabem que a água ferve a 100 ºC, muitos sabem que foi a fervura da água que se usou para definir o 100 ºC, e alguns até sabem que a temperatura de ebulição varia com a pressão. Mas muitos não sabem porque é que a água aquece serena até aos 99 ºC e desata num borbulhar desenfreado quando chega aos 100 ºC.

Um aparte, em tom de desabafo. Um químico que não saiba quem escreveu os Lusíadas, quem foi Platão ou o primeiro rei de Portugal é um inculto. Mas é aceitável que um professor de literatura ou filosofia não saiba porque a água ferve e até tenha orgulho nisso. São coisas para cientistas, dirá. Mas a lacuna é igualmente séria, e com a agravante de revelar uma falta de curiosidade, pouco desejável num académico, acerca de algo com que se lida todos os dias.

De volta ao tópico. A temperatura é uma medida estatística da energia cinética das partículas. Se rodam, vibram ou se movem mais rápido a temperatura é mais alta, se for mais devagar a temperatura é mais baixa. Saliento que a temperatura é uma medida. Não causa o movimento das partículas; apenas o quantifica. E é uma média. As moléculas de água no púcaro movem-se a velocidades diferentes, umas mais devagar e outras mais depressa que a média. Mesmo com água fria, algumas têm balanço suficiente para vencer as forças que as ligam às outras e escapar para o ar. É assim que a loiça seca e o suor nos refresca. A cada instante escapam-se moléculas das que têm mais energia. Além de reduzir a quantidade do líquido, reduz também a energia cinética média e arrefece o líquido que resta.

Mas se a água ocupa metade de um recipiente fechado, as moléculas que se escapam – vapor de água – vão passeando na metade superior e algumas voltarão ao líquido. Este processo dinâmico atinge o equilíbrio quando a quantidade de moléculas que sai do líquido, num certo intervalo de tempo, iguala em média a quantidade de moléculas que regressa. A pressão das moléculas na parte superior do recipiente é a pressão de vapor do líquido a essa temperatura, e é maior a temperaturas mais altas porque mais energia cinética facilita a fuga do líquido para o gás.

Se o recipiente estiver aberto o gás espalha-se e não se atinge este equilíbrio, mas podemos perceber a pressão de vapor como a pressão das moléculas a escapar do líquido. Aquecer aumenta a energia das moléculas de água e aumenta a pressão de vapor. É por isso que as coisas secam mais depressa a 95 ºC do que a 5 ºC. O que acontece aos 100 ºC é que a pressão de vapor da água iguala a pressão atmosférica, ou seja, a pressão que o ar exerce sobre a superfície da água. A partir dessa temperatura a pressão do vapor é suficiente para empurrar o líquido, o vapor forma bolhas* e a água ferve.

Também explica a panela de pressão. Quando a água está a ferver não adianta aumentar o aquecimento porque a água que aqueça acima dos 100 ºC empurra a restante e escapa-se como vapor. Mas com o recipiente tapado o vapor acumula-se, aumenta a pressão e a temperatura do líquido sobe porque já não pode libertar rapidamente as fracções mais quentes. As panelas de pressão funcionam a cerca de duas atmosferas, pressão à qual a água ferve a 122 ºC.

Quem chegou até aqui ficou com uma ideia do que faz a água ferver, o que é bom. Infelizmente, deve ter também ficado com a impressão de ser esta a explicação científica para a fervura. Nem de longe. A ciência moderna explica a fervura com um modelo matemático muito mais complexo que este post mas, para lhe fazer justiça, eu precisava de saber mais de termodinâmica e de escrever umas dezenas de posts sobre uma data de coisas, da física às probabilidades. E em vez de lerem isso mais valia ler logo um livro de termodinâmica.

Além da ideia de que ser "culto” exige conhecer livros antigos mas dispensa perceber o que nos rodeia, a ciência enfrenta também esta dificuldade. Para explicar uma parte da ciência a quem não seja especialista dessa área é preciso simplificar, deixando muita gente sem ideia da profundidade, do tamanho e do detalhe dos modelos científicos modernos. Com a impressão de uma explicação científica ser algo como este post, meia dúzia de tretas e uma ideia vaga, muitos julgam que a teologia, a anatomia energética, o criacionismo ou qualquer coisa que dê uma história engraçada serve como via de conhecimento alternativa à ciência. Mas não serve. Infelizmente, é nos detalhes que isso se nota.

* As que se formam no fundo do púcaro e sobem em fila, ou as grandalhonas quando a água ferve em cachão. As pequeninas agarradas ao púcaro quando começa a aquecer não são de vapor de água. São gases do ar que se dissolvem na água fria e escapam na água quente. O processo é análogo, mas as moléculas são outras.

Editado a 22-1 para corrigir a “impressão que”. Obrigado ao Vicente pela gentil sugestão.