The chemistry of cold packs - John Pollard

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TED-Ed


Por favor, faça duplo clique nas legendas em inglês abaixo para reproduzir o vídeo.

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira
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So you just strained a muscle and the inflammation is unbearable.
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Tivemos uma distensão muscular e a inflamação é insuportável.
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You wish you had something ice-cold to dull the pain,
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Bem queríamos ter gelo para atenuar a dor
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but to use an ice pack, you would have had to put it in the freezer hours ago.
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mas para isso, devíamos ter posto água no congelador, horas antes.
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Fortunately, there's another option.
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Felizmente, há outra opção.
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A cold pack can be left at room temperature until the moment you need it,
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4637
Uma bolsa de frio pode estar à temperatura ambiente
até ao momento de precisarmos dela.
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then just snap it as instructed and within seconds you'll feel the chill.
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5777
Depois, basta parti-la conforme as instruções
para sentir o frio, segundos depois.
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But how can something go from room temperature to near freezing
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33834
3307
Como é possível uma coisa passar da temperatura ambiente
para o ponto de congelação em tão pouco tempo?
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in such a short time?
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1786
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The answer lies in chemistry.
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A resposta está na química.
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Your cold pack contains water and a solid compound,
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Uma bolsa de frio contém água e um composto sólido,
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usually ammonium nitrate, in different compartments separated by a barrier.
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habitualmente nitrato de amónia,
em compartimentos diferentes separados por uma barreira.
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When the barrier is broken, the solid dissolves
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Quando a barreira se parte, o sólido dissolve-se,
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causing what's known as an endothermic reaction,
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provocando uma reação endotérmica,
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one that absorbs heat from its surroundings.
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uma reação que absorve o calor à sua volta.
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To understand how this works,
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2077
Para perceber como isto funciona,
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we need to look at the two driving forces behind chemical processes:
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é preciso observar as duas forças motrizes por detrás dos processos químicos:
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energetics and entropy.
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a energética e a entropia.
São elas que determinam se ocorre uma mudança num sistema
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These determine whether a change occurs in a system and how energy flows if it does.
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e, caso ocorra, como flui a energia.
Na química, a energética trata das forças atrativas e repulsivas
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In chemistry, energetics deals with the attractive and repulsive forces
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between particles at the molecular level.
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entre partículas a nível molecular.
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This scale is so small that there are more water molecules in a single glass
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Esta escala é tão pequena que há mais moléculas de água num copo
do que as estrelas que se conhecem no universo.
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than there are known stars in the universe.
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And all of these trillions of molecules are
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Todos estes biliões de moléculas estão em constante movimento,
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constantly moving, vibrating and rotating at different rates.
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vibrando e girando a diversos ritmos.
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We can think of temperature as a measurement of the average motion,
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A temperatura pode ser uma medida da quantidade do movimento médio,
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or kinetic energy, of all these particles,
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ou emergia cinética de todas essas partículas,
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with an increase in movement meaning an increase in temperature,
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em que um aumento no movimento significa um aumento na temperatura
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and vice versa.
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e vice-versa.
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The flow of heat in any chemical transformation
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O fluxo do calor em qualquer transformação química
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depends on the relative strength of particle interactions
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depende da força relativa das interações das partículas
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in each of a substance's chemical states.
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em cada um dos estados químicos de uma substância.
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When particles have a strong mutual attractive force,
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Quando as partículas têm uma forte força atrativa mútua,
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they move rapidly towards one another, until they get so close,
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movem-se rapidamente na direção umas das outras, até estarem tão próximas
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that repulsive forces push them away.
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que as forças repulsivas as afastam.
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If the initial attraction was strong enough,
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Se a atração inicial for suficientemente forte,
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the particles will keep vibrating back and forth in this way.
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as partículas mantêm-se a vibrar para a frente e para trás, deste modo.
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The stronger the attraction, the faster their movement,
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Quanto maior for a atração, mais rápido será o seu movimento
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and since heat is essentially motion,
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e, como o calor é essencialmente movimento,
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when a substance changes to a state in which these interactions are stronger,
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quando uma substância muda para um estado em que essas interações são mais fortes,
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the system heats up.
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o sistema aquece.
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But our cold packs do the opposite,
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Mas as nossas bolsas de frio fazem o oposto.
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which means that when the solid dissolves in the water,
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ou seja, quando o sólido se dissolve na água,
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the new interactions of solid particles and water molecules with each other
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as novas interações das partículas sólidas com as moléculas de água
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are weaker than the separate interactions that existed before.
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são mais fracas do que as interações separadas que existiam antes.
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This makes both types of particles slow down on average,
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Isso faz abrandar os dois tipos de partículas,
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cooling the whole solution.
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arrefecendo toda a solução.
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But why would a substance change to a state where the interactions were weaker?
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162492
4559
Mas porque é que uma substância muda para um estado
em que as interações são mais fracas?
As interações mais fortes que existiam
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Wouldn't the stronger preexisting interactions keep the solid from dissolving?
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não deviam impedir o sólido de se dissolver?
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This is where entropy comes in.
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É aí que entra a entropia.
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Entropy basically describes how objects and energy
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A entropia descreve basicamente como os objetos e a energia
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are distributed based on random motion.
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se distribuem, com base no movimento aleatório.
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If you think of the air in a room, there are many different possible arrangements
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Se pensarmos no ar duma sala, há muitas formas possíveis
de os triliões de partículas que o formam se poderem organizar.
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for the trillions of particles that compose it.
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2367
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Some of these will have all the oxygen molecules in one area,
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Algumas delas terão todas as moléculas de oxigénio numa área,
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and all the nitrogen molecules in another.
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e todas as moléculas de azoto noutra.
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But far more will have them mixed together,
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Mas a maioria tê-las-á todas misturadas,
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which is why air is always found in this state.
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e é por isso que o ar se encontra sempre neste estado.
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Now, if there are strong attractive forces between particles,
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Se houver fortes forças atrativas entre as partículas,
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the probability of some configurations can change
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3233
pode mudar a probabilidade de algumas configurações
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even to the point where the odds don't favor certain substances mixing.
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até ao ponto em que as probabilidades
não favoreçam certas misturas de substâncias.
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Oil and water not mixing is an example.
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2960
O óleo e a água, por exemplo, mão se misturam.
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But in the case of the ammonium nitrate, or other substance in your cold pack,
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3946
Mas, no caso do nitrato de amónia ou de outras substâncias na bolsa de frio,
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the attractive forces are not strong enough to change the odds,
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215196
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o poder das forças atrativas não chega para alterar as probabilidades,
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and random motion makes the particles composing the solid separate
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218619
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e o movimento aleatório separa as partículas que compõem o sólido
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by dissolving into the water and never returning to their solid state.
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dissolvendo-se na água e nunca mais voltando ao seu estado sólido.
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To put it simply, your cold pack gets cold because random motion
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3582
Para simplificar, a bolsa de frio fica fria porque o movimento aleatório
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creates more configurations where the solid and water mix together
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4575
cria mais configurações onde o sólido e a água se misturam
03:55
and all of these have even weaker particle interaction,
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235470
3750
e todas elas têm uma interação de partículas ainda mais fraca,
menor movimento genérico de partículas
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less overall particle movement,
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239220
1480
04:00
and less heat than there was inside the unused pack.
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240700
4493
e menos calor do que quando estavam dentro da bolsa, antes de ser utilizada.
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So while the disorder that can result from entropy
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245193
2929
Embora a desordem que pode resultar da entropia
04:08
may have caused your injury in the first place,
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248122
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possa ter sido a causa da nossa lesão,
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its also responsible for that comforting cold that soothes your pain.
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também é responsável pelo frio reconfortante que atenua a nossa dor.
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