Uma equipe de físicos e matemáticos britânicos usou um supercomputador para descobrir a verdade oculta de como as gotículas de água se fundem e permanecem juntas.
Se você já assistiu as gotículas de água se tocarem e se fundirem, pode ter imaginado duas bolinhas de água cada vez mais próximas, até que suas superfícies se sobrepusessem e a tensão superficial juntasse as distintas bolas em um único e áspero conjunto. Isso é visível a olho nu. Mas uma nova simulação usando um supercomputador, publicada em 13 de março na revista Physical Review Letters, mostra uma imagem muito mais complicada.
A simulação modelou duas gotas de água pura no mesmo tamanho, até o nível de moléculas de água individuais. À medida que as gotículas se aproximavam, os cientistas mostraram pequenas ondas ultra-rápidas formadas nas superfícies dessas gotículas. Os movimentos aleatórios das moléculas de água, chamados "flutuações térmicas", fizeram as moléculas individuais pularem e dançarem uma em direção à outra quando se aproximaram.
Os pesquisadores chamam esse efeito de ondulação da superfície, que resulta das flutuações térmicas das moléculas, "ondas capilares térmicas". Nesse caso, as ondulações são pequenas e rápidas demais para que qualquer experimento natural seja detectado. Mas a simulação mostrou que as ondas pequeninas se estendem, formando a borda principal das gotas de água que se aproximam. A tensão superficial das gotículas (a força coesa que mantém as gotículas na forma de "gotículas") suprime as ondas, mas elas ainda estão presentes e ainda formam a borda principal das gotículas à medida que se aproximam.
Eventualmente, os pesquisadores descobriram que as ondas tocam, formando pontes entre as gotículas. E uma vez que uma única ponte se forma, a tensão superficial começa a funcionar, selando mais ondulações "como o zíper de uma jaqueta", como disseram os pesquisadores em comunicado.
Os pesquisadores simularam cerca de 5 milhões de moléculas de água, formando duas gotas com cerca de 4 milímetros de largura. Toda a fusão terminou em alguns nanossegundos nessa escala - rápido demais para qualquer câmera humana capturar, eles escreveram.
Embora eles tenham simulado duas gotas flutuando no espaço, um efeito semelhante provavelmente ocorre quando duas gotas se fundem em uma superfície plana, eles escreveram. Eles escreveram que entender esse comportamento é importante, pois poderia ajudar a explicar o comportamento da água dentro das nuvens e dentro de máquinas projetadas para condensar a água do ar.
