Tivemos uma distensão muscular e a inflamação é insuportável.
Bem queríamos ter gelo para atenuar a dor
mas para isso, devíamos ter posto água no congelador, horas antes.
Felizmente, há outra opção.
Uma bolsa de frio pode estar à temperatura ambiente
até ao momento de precisarmos dela.
Depois, basta parti-la conforme as instruções
para sentir o frio, segundos depois.
Como é possível uma coisa passar da temperatura ambiente
para o ponto de congelação em tão pouco tempo?
A resposta está na química.
Uma bolsa de frio contém água e um composto sólido,
habitualmente nitrato de amónia,
em compartimentos diferentes separados por uma barreira.
Quando a barreira se parte, o sólido dissolve-se,
provocando uma reação endotérmica,
uma reação que absorve o calor à sua volta.
Para perceber como isto funciona,
é preciso observar as duas forças motrizes por detrás dos processos químicos:
a energética e a entropia.
São elas que determinam se ocorre uma mudança num sistema
e, caso ocorra, como flui a energia.
Na química, a energética trata das forças atrativas e repulsivas
entre partículas a nível molecular.
Esta escala é tão pequena que há mais moléculas de água num copo
do que as estrelas que se conhecem no universo.
Todos estes biliões de moléculas estão em constante movimento,
vibrando e girando a diversos ritmos.
A temperatura pode ser uma medida da quantidade do movimento médio,
ou emergia cinética de todas essas partículas,
em que um aumento no movimento significa um aumento na temperatura
e vice-versa.
O fluxo do calor em qualquer transformação química
depende da força relativa das interações das partículas
em cada um dos estados químicos de uma substância.
Quando as partículas têm uma forte força atrativa mútua,
movem-se rapidamente na direção umas das outras, até estarem tão próximas
que as forças repulsivas as afastam.
Se a atração inicial for suficientemente forte,
as partículas mantêm-se a vibrar para a frente e para trás, deste modo.
Quanto maior for a atração, mais rápido será o seu movimento
e, como o calor é essencialmente movimento,
quando uma substância muda para um estado em que essas interações são mais fortes,
o sistema aquece.
Mas as nossas bolsas de frio fazem o oposto.
ou seja, quando o sólido se dissolve na água,
as novas interações das partículas sólidas com as moléculas de água
são mais fracas do que as interações separadas que existiam antes.
Isso faz abrandar os dois tipos de partículas,
arrefecendo toda a solução.
Mas porque é que uma substância muda para um estado
em que as interações são mais fracas?
As interações mais fortes que existiam
não deviam impedir o sólido de se dissolver?
É aí que entra a entropia.
A entropia descreve basicamente como os objetos e a energia
se distribuem, com base no movimento aleatório.
Se pensarmos no ar duma sala, há muitas formas possíveis
de os triliões de partículas que o formam se poderem organizar.
Algumas delas terão todas as moléculas de oxigénio numa área,
e todas as moléculas de azoto noutra.
Mas a maioria tê-las-á todas misturadas,
e é por isso que o ar se encontra sempre neste estado.
Se houver fortes forças atrativas entre as partículas,
pode mudar a probabilidade de algumas configurações
até ao ponto em que as probabilidades
não favoreçam certas misturas de substâncias.
O óleo e a água, por exemplo, mão se misturam.
Mas, no caso do nitrato de amónia ou de outras substâncias na bolsa de frio,
o poder das forças atrativas não chega para alterar as probabilidades,
e o movimento aleatório separa as partículas que compõem o sólido
dissolvendo-se na água e nunca mais voltando ao seu estado sólido.
Para simplificar, a bolsa de frio fica fria porque o movimento aleatório
cria mais configurações onde o sólido e a água se misturam
e todas elas têm uma interação de partículas ainda mais fraca,
menor movimento genérico de partículas
e menos calor do que quando estavam dentro da bolsa, antes de ser utilizada.
Embora a desordem que pode resultar da entropia
possa ter sido a causa da nossa lesão,
também é responsável pelo frio reconfortante que atenua a nossa dor.