O que acontece quando o ar se torna sólido
A pergunta sobre o ar apresenta se na forma sólida parece simples de primeira, mas a resposta exige entender como os gases que compõem a atmosfera se comportam sob temperaturas extremas. O ar que respiramos não é uma substância pura. É uma mistura de nitrogênio, oxigênio, argônio, dióxido de carbono e traços de outros gases, cada um com seu próprio ponto de fusão e solidificação. Isso significa que não existe um único momento em que "o ar" se torna sólido. Cada componente congela em temperaturas diferentes.
o ar apresenta se na forma sólida
O nitrogênio, que corresponde a cerca de 78% do ar atmosférico, se solidifica a menos 210 graus Celsius. O oxigênio, responsável por aproximadamente 21%, congela a menos 218 graus Celsius. O argônio, presente em menores quantidades, solidifica a menos 189 graus Celsius. O dióxido de carbono é o caso mais interessante porque ele raramente passa pela fase líquida em condições ambientais normais. Em vez disso, ele passa diretamente do estado gasoso para o sólido, e esse fenômeno recebe o nome de deposição. O que as pessoas conhecem como gelo seco é basicamente dióxido de carbono nessa forma sólida. Eu trabalhei com criogenia em um laboratório universitário por alguns anos, e o maior problema que enfrentamos não era congelar o ar. Era lidar com a condensação e o degelo que aconteciam nas tubulações. Quando você resfria algo a temperaturas tão baixas, o ar ao redor começa a se depositar nas superfícies mais frias como uma crosta branca de gelo seco e gelo comum misturado. Esse gelo pode obstruir válvulas e conexões. A solução que aprendemos na prática foi isolar completamente todas as junções expostas com espuma de poliuretano de alta densidade e manter um fluxo constante de gás inertes ao redor das áreas críticas. Reduzir a exposição ao ar ambiente foi o que realmente funcionou.
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Uma coisa que poucos iniciantes consideram é a separação fracionária. Se você resfriar o ar lentamente até ele começar a solidificar, os componentes não vão congelar todos juntos. O dióxido de carbono e o argônio solidificam primeiro, seguidos pelo oxigênio, e o nitrogênio permanece gasoso por mais tempo. Isso é usado em indústrias de separação de gases, mas também é uma armadilha se você estiver tentando obter ar líquido ou sólido puro. O resultado final nunca será uma representação fiel da composição original do ar atmosférico. Se o seu objetivo é trabalhar com gelo seco de forma prática, seja para transporte refrigerado, efeitos especiais ou aplicação industrial, o material pode ser adquirido em fornecedores de gases industriais ou distribuidores de produtos criogênicos. O preço varia conforme a quantidade e a região, mas em geral fica entre três e oito reais por quilo quando comprado em blocos, podendo subir para quinze ou vinte reais por quilo em formas granulares ou moldadas. O transporte requer cuidado porque o material continua sublimando constantemente. Embalagens isopor comuns conseguem reter o gelo seco por cerca de doze a vinte horas, dependendo da massa e da temperatura ambiente. Para períodos mais longos, recipientes com vácuo isolante são necessários, mas eles são significativamente mais caros.
O risco mais comum é as queimaduras por frio. Contato direto com gelo seco causa lesões semelhantes a queimaduras térmicas em questão de segundos. Luvas criogênicas ou luvas grossas de couro são o mínimo aceitável. Óculos de proteção também devem ser usados porque fragmentos podem saltar durante o manuseio. Outro perigo frequentemente ignorado é a displasia por deslocamento de oxigênio. O gelo seco sublima produzindo dióxido de carbono, que é mais denso que o ar e tende a se acumular em espaços baixos e fechados. Em um ambiente pequeno e mal ventilado, níveis altos de CO2 podem causar tontura, perda de consciência e até asfixia. Ventilação adequada é essencial, não opcional. Para quem precisa apenas entender o conceito de forma resumida, o exemplo mais acessível é o gelo seco em si. Ele representa visualmente e de maneira palpável como um componente do ar pode existir em estado sólido. Mas se a intenção é manipular o ar ou seus constituintes em temperaturas criogênicas de forma mais ampla, o caminho certo envolve equipamentos projetados para isso, como destiladores de ar líquido ou sistemas de liquefação por ciclo de Claude ou Linde. Esses equipamentos operam com princípios termodinâmicos bem estabelecidos, mas exigem investimento significativo e conhecimento técnico para operação segura.
