Óleo e água não se misturam, e isso é verdade especialmente quando você joga água no fogo provocado por óleo para tentar apagar — o que não dá muito certo.
A reação explosiva é uma das melhores demonstrações para aulas de ciências. O Royal Institution de Londres fez isso em 2012 para promover suas Palestras de Natal anuais, com o químico Peter Wothers vestindo uma roupa à prova de chamas para fazer as honras no topo do prédio do instituto.
Wothers aqueceu meros 150 ml de óleo num bico de Bunsen até uma pequena chama aparecer. Então, ele despejou um pequeno copo de água sobre o fogo. BOOM! O RI Channel diz:
“A reação é tão violenta porque água e óleo não se misturam. Quando a água é despejada no frasco de óleo, ele afunda e, devido ao intenso calor, evapora quase instantaneamente. Com esta mudança de fase do estado líquido para o estado gasoso, a água expande seu volume em 1.700 vezes, e força o fogo acima dela a ir para cima. Isto oxigena o óleo e cria a chama enorme…”
É impressionante como esta mudança de fase acontece, mas vê-la numa escala menor, em câmera lenta, é totalmente hipnótico.
Em 2009, os cientistas do G.W. Pritchard Labs, na Universidade Estadual de Pensilvânia decidiram olhar mais de perto o fenômeno, com resultados que saltam aos olhos. Eles filmaram bem de perto os vários estados da reação, usando vídeo de altíssima velocidade, capturando 3.000 quadros por segundo.
Quando a primeira gotinha atinge o óleo quente, como a temperatura do óleo é maior que o ponto de ebulição da água, você vê um efeito de expansão inicial pequeno, à medida que a água passa por uma rápida transição do líquido para o gás.
Em algum ponto, esta mudança de estado atinge um ponto crítico e você vê uma expansão dramaticamente explosiva.
Depois, a gota irá colapsar, devido à pressão mais alta do óleo envolta, mas então se expande novamente. E colapsar. E expandir novamente. É um ciclo vicioso.
O ciclo acaba quando atinge a instabilidade máxima: finalmente, a bolha de vapor irá subir o suficiente para atingir a superfície. É aí que você ouve um barulho e o óleo quente se espalha para todo lugar — o que pode causar algumas queimaduras de terceiro grau.
Então, se você for fritar alguma coisa, tome cuidado de deixar a água bem longe da panela para isto não acontecer com você.
[via F*ck Yeah Fluid Dynamics]
Referência: Brennen, C.E . (2002) “Fission of collapsing cavitation bubbles,” Journal of Fluid Mechanics 472: 153-166.
Crédito das imagens: The G.W. Pritchard Labs, Penn State University.