Você acaba de distender um músculo e a inflamação é insuportável.
Você adoraria ter algo gelado para aliviar a dor,
mas para usar uma compressa gelada, ela devia estar no freezer horas antes.
Felizmente, há uma alternativa.
Uma compressa gelada pode ser deixada em temperatura ambiente até ser usada.
Então, estale-a como instruído e, em segundos, você vai sentir o frio.
Mas como algo pode passar da temperatura ambiente à quase gelado
em tão pouco tempo?
A resposta está na química.
Sua compressa gelada contém água e um composto sólido,
normalmente nitrato de amônia, em compartimentos distintos, separados.
Quando a separação se quebra, o sólido se dissolve,
causando o que chamamos de reação endotérmica,
absorvendo calor do ambiente.
Para entender como funciona,
precisamos analisar as duas forças por trás dos processos químicos:
a energética e a entropia,
que determinam se uma mudança ocorre num sistema e como a energia flui, se ocorrer.
Na química, a energética trata das forças de atração e repulsão
entre partículas da molécula.
A escala é tão pequena que há mais moléculas de água em um único copo
do que estrelas conhecidas no universo.
E todas estes trilhões de moléculas
estão em constante movimento, vibrando e girando em ritmos diferentes.
Podemos pensar em temperatura como a média de movimento
ou de energia cinética, de todas essas partículas,
ocorrendo o aumento de temperatura quando ocorre aumento de movimento,
e vice-versa.
O fluxo de calor em qualquer transformação química
depende da força relativa das interações entre partículas
em cada um dos estados químicos de uma substância.
Quando as partículas têm uma grande força de atração mútua,
se movem uma contra a outra rapidamente, até ficarem tão próximas
que forças de repulsão as afastam.
Se a atração inicial for forte o bastante,
as partículas continuarão vibrando para lá e para cá, assim.
Quanto mais forte a atração, mas rápido se movem,
e já que o calor é essencialmente movimento,
quando uma substância passa a um estado em que as interações são mais fortes,
o sistema se aquece.
Mas nossas compressas geladas fazem o oposto,
ou seja, quando o sólido se dissolve na água,
as novas interações entre as partículas sólidas e as moléculas de água
são mais fracas que as interações separadas que existiam antes.
Isto faz com que ambos os tipos de partículas desacelerem em média,
resfriando toda a solução.
Mas por que uma substância passaria a um estado
em que as interações são mais fracas?
As interações mais fortes e preexistentes não evitariam que o sólido se dissolvesse?
É aí que entra a entropia.
Basicamente, a entropia descreve como os objetos e a energia
são distribuídos, com base em movimento aleatório.
Se pensarmos no ar em uma sala, há diversos arranjos possíveis
para os trilhões de partículas que o compõem.
Alguns dos arranjos terão todas as moléculas de oxigênio num local
e todas as moléculas de nitrogênio em outro.
Mas a maioria terá as moléculas misturadas,
razão pela qual o ar sempre se encontra nesse estado.
Mas se houver grandes forças de atração entre as partículas,
a probabilidade de algumas configurações pode mudar
até a ponto de as possibilidades
não favorecerem a mistura de certas substâncias.
A separação entre água e óleo é um exemplo.
Mas no caso do nitrato de amônia ou de outra substância em sua compressa,
as forças de atração não são grandes o suficiente para mudar probabilidades,
e o movimento aleatório faz com que as partículas que compõem o sólido se separem
e se dissolvam na água, jamais voltando a seu estado sólido.
Para entender melhor, sua compressa fica gelada, pois o movimento aleatório
cria mais configurações em que o sólido e a água se misturam
e todas elas têm interações ainda mais fracas entre partículas,
menos movimento em geral de partículas
e menos calor do que havia antes na compressa.
Embora a desordem que pode resultar da entropia
possa ter causado inicialmente sua lesão,
ela também é responsável pela sensação gelada confortante que alivia sua dor.