Porque quando seguramos uma garrafa de cerveja muito gelada ela congela instantaneamente ?

Question

ate agora inguem me deu uma resposta convincente ,
que é choque termico tudo bem , mas eu gostaria de saber oque acontece esatamente.

Answer 1

Primeiro vamos lembrar que a cerveja é uma substância a 2 fases: água+ álcool e gás carbônico. Como a porcentagem de álcool é bem pequena na cerveja, são as propriedades térmicas da água que irão determinar tudo. (Ao contrário da vodca, por exemplo...). Ocorre com a água, assim como a maioria dos líquidos, que sempre é possível resfria-los a temperaturas muito abaixo da temperatura 'normal' de congelamento, sem que a transição de fase efetivamente ocorra.

Na água pura, é possível mantê-la líquida mesmo a temperaturas da ordem de 40 graus C negativos! Na transição para o estado sólido (o gelo) as moléculas de água (H2O) rearranjam-se para formar uma rede cristalina. Lembre-se que a temperatura de uma substância corresponde à energia cinética (media) das moléculas que, nos líquidos (e gases), mantém um movimento de agitação caótica permanente, em torno de suas posições médias, as quais, por sua vez, podem mudar, mais lentamente, por efeito de inevitáveis colisões que ocorrem entre as próprias moléculas.É o que chamamos de difusão e que pode ser observado quando jogamos uma gota de tinta num copo d'agua.

Quando retiramos energia da substância, diminuimos sua temperatura e, por conseqüência, as moléculas passam a se agitar com menor energia cinética, portanto com menor amplitude, em torno dos locais em que se encontram. Isto então favorece o estabelecimento de sítios aonde as moléculas de água tendem a ficar juntas, ligadas (fracamente) pelas forças eletrostáticas dipolares das moléculas de H20. Quando isto ocorre, os dipolos individuais das moléculas se somam (em media) tendendo então a atrair mais moléculas para aquele sitio. Desta forma o líquido vai progressivamente se cristalizando e, desta forma, tornando-se sólido. Na verdade este processo é muito rápido: assim que surge um destes sítios, a cristalização propaga-se por todo líquido.
Uma experiência fácil deste fenômeno pode ser obtida jogando um pedacinho de gelo na água super-resfriada, a qual pode ser obtida no congelador da sua geladeira. O pedacinho de gelo irá funcionar como um sítio de cristalização e o congelamento do restante da água será instantâneo. Um fator importante para o aparecimento destes sítios são as impurezas, que podem tanto ser moléculas de uma substancia diferente que a água, ou mesmo agregados de moléculas - grãos. Isto porque as moléculas de água tendem a se concentrar em torno destas impurezas. Por isso o super-resfriamento da água a -40C só é possível com água bem pura. Movimentos macroscópicos no líquido - um sacolejo ou uma pancada no recipiente - também podem induzir o congelamento instantâneo. Uma pancada na garrafa produz uma onda sonora que se propaga pelo interior do líquido.Ora, uma onda sonora é uma pertubação local da densidade da substância. Densidades maiores implicam distâncias médias menores, entre as moléculas, favorecendo a criação destes sítios de cristalização Creio que no caso da cerveja ocorra algo semelhante. O calor das mãos transmitido pelo vidro pode: 1) provocar uma diminuta expansão local do líquido o qual, ao comprimir a vizinhança, favorecerá o surgimento de sítios de cristalização ou 2) pode liberar gás preso na parede interna da garrafa, o qual poderia funcionar como uma impureza, criando um sitio de cristalização. Em qualquer caso, uma vez criado um destes sítios, o congelamento será instantâneo. Enfim, em bom lembrar que o coeficiente de dilatação da água é negativo a temperaturas próximas do congelamento: a água expande-se, ao congelar-se. Isto implica um aumento da pressão (do ar no gargalo). Mas justamente, também ao contrário da maioria dos materiais, a temperatura de congelamento da água diminui quando a pressão aumenta. Isto deve explicar, pelo em menos em parte, porque freqüentemente a cerveja congela no exato momento em que a abrimos: a pressão diminui, a temperatura de congelamento aumenta até ficar igual à temperatura atual da cerveja, provocando o seu congelamento. Além deste efeito, há um outro que é a expulsão do gás misturado no líquido, no momento do seu congelamento: no arranjo cristalino as moléculas encontram-se muito mais próximas umas das outras do que no estado líquido e não há lugar para outras moléculas relativamente grandes como o CO2.

Este então tende a escapar para as regiões ainda não congeladas eventualmente saindo pela superfície, no gargalo. Isto é mais um fator de aumento de pressão que irá retardar o congelamento do líquido. Como você vê, esta questão tão corriqueira encerra uma enorme quantidade de fenômenos elementares.

Answer 2

Vou tentar.
A cerveja tem mais água do que imaginamos. Quando a cerveja fica muito gelada, a água só não se congela devido a mistura. A mão mais quente, causa na parte interna da garrafa, maior pressão ou expansão de outras moléculas que formam a cerveja. Essa expansão causa diminuição súbita na temperatura da água, provocando o alinhamento das moléculas de H2O, conhecido como pontes de hidrogênio. Ou seja, o congelamento ocorre devido a se baixar a temperatura da água pelo almento de volume das outras moléculas.

Espero ter me aproximado, pois não sou químico.

Answer 3

1° vamos lembrar q a cerveja é uma substância a 2 fases: água + álcool e gás carbônico. Como a porcentagem d álcool é bem pekena na cerveja, são as propriedades térmicas da água q irão determinar tudo. (Ao contrário da vodca, por exemplo...). Ocorre c/ a água, assim como a maioria dos líquidos, q sempre é possível resfria-los a temperaturas mto abaixo da temperatura 'normal' d congelamento, s/ q a transição d fase efetivamente ocorra.
Na água pura, é possível mantê-la líquida msm a temperaturas da ordem d -40°C! Na transição p/ o estado sólido (o gelo) as moléculas d água (H2O) rearranjam-se p/ formar uma rede cristalina. Lembre-se q a temperatura d uma substância corresponde à energia cinética (media) das moléculas q, nos líquidos (e gases), mantém um movimento d agitação caótica permanente, em torno d suas posições médias, as quais, por sua vez, podem mudar, + lentamente, por efeito d inevitáveis colisões q ocorrem entre as próprias moléculas.É o q chamamos d difusão e q pode ser observado qdo jogamos uma gota d tinta num copo d'agua.
Qdo retiramos energia da substância, diminuimos sua temperatura e, por conseqüência, as moléculas passam a c agitar c/ menor energia cinética, portanto c/ menor amplitude, em torno dos locais em q c encontram. Isto então favorece o estabelecimento d sítios aonde as moléculas d água tendem a ficar juntas, ligadas (fracamente) pelas forças eletrostáticas dipolares das moléculas d H2O. Qdo isto ocorre, os dipolos individuais das moléculas c somam (em média) tendendo então a atrair + moléculas p/ akele sitio. Desta forma o líquido vai progressivamente c cristalizando e, desta forma, tornando-se sólido. Na verdade este processo é mto rápido: assim q surge um destes locais, a cristalização propaga-se por todo líquido. Uma experiência fácil deste fenômeno pode ser obtida jogando um pedacinho d gelo na água super-resfriada, a qual pode ser obtida no congelador da sua geladeira. O pedacinho d gelo irá funcionar como um sítio d cristalização e o congelamento do restante da água será instantâneo. Um fator importante p/ o aparecimento destes locais são as impurezas, q podem tanto ser moléculas d uma substância diferente q a água, ou msm agregados d moléculas - grãos. Isto pq as moléculas d água tendem a c concentrar em torno destas impurezas. Por isso o super-resfriamento da água a -40°C só é possível c/ água bem pura. Movimentos macroscópicos no líquido - um sacolejo ou uma pancada no recipiente - tb podem induzir o congelamento instantâneo. Uma pancada na garrafa produz uma onda sonora q c propaga pelo interior do líquido.Ora, uma onda sonora é uma pertubação local da densidade da substância. Densidades maiores implicam distâncias médias menores, entre as moléculas, favorecendo a criação destes locais d cristalização Creio q no caso da cerveja ocorra algo semelhante. O calor das mãos transmitido pelo vidro pode: 1) provocar uma diminuta expansão local do líquido o qual, ao comprimir a vizinhança, favorecerá o surgimento d locais d cristalização ou 2) pode liberar gás preso na parede interna da garrafa, o qual poderia funcionar como uma impureza, criando um local d cristalização. Em qquer caso, uma vez criado um destes locais, o congelamento será instantâneo. Enfim, em bom lembrar q o coeficiente d dilatação da água é negativo a temperaturas próximas do congelamento: a água expande-se, ao congelar-se. Isto implica um aumento da pressão (do ar no gargalo). Mas justamente, tb ao contrário da maioria dos materiais, a temperatura d congelamento da água diminui qdo a pressão aumenta. Isto deve explicar, pelo em menos em parte, pq freqüentemente a cerveja congela no exato momento em q a abrimos: a pressão diminui, a temperatura d congelamento aumenta até ficar = à temperatura atual da cerveja, provocando o seu congelamento. Além deste efeito, há um outro q é a expulsão do gás misturado no líquido, no momento do seu congelamento: no arranjo cristalino as moléculas encontram-se mto + próximas umas das outras do q no estado líquido e não há lugar p/ outras moléculas relativamente grandes como o CO2. Este então tende a escapar p/ as regiões ainda não congeladas eventualmente saindo pela superfície, no gargalo. Isto é + um fator d aumento d pressão q irá retardar o congelamento do líquido. Como c vê, esta questão tão simples abrange uma enorme quantidade d fenômenos elementares