Água líquida não é única: São dois líquidos diferentes

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/03/2025

Anomalias da ?gua

A ?gua ? uma subst?ncia ?nica, com propriedades raramente observadas em outros l?quidos - s?o mais de 70 anomalias da ?gua conhecidas at? hoje.

Agora, cientistas descobriram mais uma de suas propriedades ?nicas: Sob alta press?o e baixa temperatura, a ?gua l?quida se separa em duas fases l?quidas distintas, uma de alta densidade e outra de baixa densidade.

Trabalhando na intersec??o da qu?mica, da f?sica e da ci?ncia da computa??o, a equipe construiu modelos baseados nos fundamentos da mat?ria e usaram t?cnicas de aprendizado de m?quina e algoritmos da ci?ncia da computa??o para fazer uma simula??o realista das mol?culas de ?gua, contornando as dificuldades dos experimentos.

O modelo da ?gua foi treinado em c?lculos mec?nicos qu?nticos de alto n?vel (orientado por dados) e, em vez de calcular a energia de um sistema inteiro de uma vez, ele desconstr?i a energia em termos de contribui??es individuais (muitos corpos). Essas energias de refer?ncia entram ent?o em um modelo de aprendizado de m?quina que se torna capaz de fornecer simula??es realistas da ?gua em todo o diagrama de fase.

"Nosso modelo da ?gua ? t?o realista que voc? quase pode beb?-lo," brincou o professor Francesco Paesani, da Universidade da Calif?rnia de San Diego.

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Fases l?quidas da ?gua

A maioria dos l?quidos ? homog?nea, ou seja, eles fluem como um todo, n?o sendo poss?vel distinguir uma mol?cula l?quida da outra. A ?gua normalmente ? assim, mas, em 1992, cientistas teorizaram que, em certas temperatura e press?o, a ?gua l?quida atingiria um ponto cr?tico no qual ela deixaria de ser homog?nea.

As simula??es da equipe permitiram identificar esse ponto cr?tico, em que a temperatura ? baixa o suficiente (-75,15 ?C) e a press?o ? alta o suficiente (1.250 atmosferas) para que a ?gua se separe espontaneamente em l?quidos de alta e de baixa densidade.

Neste ponto cr?tico, a ?gua apresenta oscila??es dr?sticas entre as fases de alta e baixa densidade. Abaixo desta press?o, a ?gua retorna ? sua fase de baixa densidade; acima dela, ela muda completamente para a fase de alta densidade.

No entanto, n?o foi f?cil chegar a esses resultados. Executar as simula??es levou quase dois anos de c?lculos ininterruptos usando alguns dos supercomputadores mais poderosos do mundo.

Por isso a equipe pretende continuar melhorando seus algoritmos, enquanto espera por computadores mais poderosos, para ent?o tentar projetar l?quidos sint?ticos que passem por uma transi??o l?quido-l?quido similar ? da ?gua, mas em condi??es ambientais. L?quidos que possam se mover de baixa para alta densidade se comportariam de forma similar ?s esponjas, e poderiam ser usados para capturar poluentes ou auxiliar na dessaliniza??o da ?gua.

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