The fascinating science of bubbles, from soap to champagne | Li Wei Tan

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Maricene Crus

Some years ago, I was visiting Paris

Há alguns anos, estive visitando Paris

and walking along the Seine River during a beautiful summer afternoon.

e, andando ao longo do rio Sena, durante uma bela tarde de verão,

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

vi bolhas gigantes flutuando na margem do rio,

like this one.

como esta.

The next moment, it popped and was gone.

No momento seguinte, ela estourou e se foi.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Dois artistas de rua faziam as bolhas, cercados por uma multidão.

They visibly make a living by asking for donations

Visivelmente ganhavam a vida pedindo doações

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

e vendendo pares de varetas amarradas por duas cordas.

When I was there, a man bought a pair of sticks for 10 euros,

Enquanto eu estava lá, um senhor comprou um par de varetas por dez euros,

which surprised me.

o que me deixou surpresa.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Sou uma cientista apaixonada por bolhas.

I know the right trick to make the giant bubbles

Sei que o truque certo para fazer as bolhas gigantes

is the right soapy water mixture itself --

está na própria mistura certa de água e sabão

not the sticks,

e não nas varetas,

which may be needed,

que podem ser necessárias,

but you can easily make them at home.

mas que podemos fazê-las facilmente em casa.

Focusing on the sticks makes us not see that the real tool is the bubble itself.

Concentrando nas varetas, não percebemos que a ferramenta real é a própria bolha.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

As bolhas podem parecer uma coisa que só as crianças fazem enquanto brincam,

but sometimes it can be really stunning.

mas, às vezes, pode ser muito impressionante.

However, there are more fascinating science to bubbles,

No entanto, há mais ciência fascinante para as bolhas,

such as problem-solving tools.

como as ferramentas para a resolução de problemas.

So I would like to share with you

Então, eu gostaria de compartilhar com vocês

a few stories about the science of creating bubbles

algumas histórias sobre a ciência da criação de bolhas

and the science of eliminating the microscopic ones.

e a ciência da eliminação das bolhas microscópicas.

Since it's up on the screen, let's start with the soap bubble.

Já que está na tela, vamos começar com a bolha de sabão.

It is made from very common substances:

Ela é feita de substâncias muito comuns:

air, water, soap, in the right mixture.

ar, água, sabão, na mistura certa.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Podemos ver bolhas de sabão mudando constantemente de cor.

This is due to the interaction with light at various directions

Isso se deve à interação com a luz em várias direções

and the changes of their thickness.

e às mudanças de espessura das bolhas.

One of the common substances, water molecules,

Uma das substâncias comuns, as moléculas de água,

are formed by two atoms of hydrogen and one atom of oxygen -- H2O.

são formadas por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio: H2O.

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

Na maioria das superfícies, as gotas de água tendem a se curvar para dentro,

forming a semihemisphere shape.

tomando uma forma semi-hemisférica.

This is because the water droplet's surface is like an elastic sheet.

Isso ocorre porque a superfície da gota de água é como uma folha elástica.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

A molécula de água na superfície é constantemente puxada para dentro

by the molecule at the center.

pela molécula no centro.

And the quality of the elasticity is what we call "surface tension."

A qualidade da elasticidade é o que chamamos de "tensão superficial".

Now by adding soap,

Agora, adicionando sabão,

what happens is the soap molecule reduces the surface tension of water,

o que acontece é que a molécula de sabão reduz a tensão superficial da água,

making it more elastic and easier to form bubbles.

tornando-a mais elástica e mais fácil de formar bolhas.

You can think of a bubble as a mathematical problem-solver.

Podemos pensar numa bolha

como uma solucionadora de problemas matemáticos.

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

Nós a vemos tentando incansavelmente alcançar a perfeição geométrica.

For instance, a sphere is the shape with the least surface area

Por exemplo, uma esfera é a forma com a menor área de superfície

for a given volume.

para um determinado volume.

That's why a single bubble is always in the shape of a sphere.

É por isso que uma única bolha tem sempre a forma de uma esfera.

Let me show you. Check it out.

Vou lhes mostrar; vejam.

This is a single bubble.

Esta é uma bolha simples.

When two bubbles touch each other,

Quando duas bolhas se tocam,

they can save materials by sharing a common wall.

elas podem economizar materiais compartilhando uma parede comum.

When more and more bubbles are added together,

Quando mais e mais bolhas são adicionadas,

their geometry changes.

a geometria delas muda.

These four bubbles are added together.

Essas quatro bolhas estão unidas

They meet at one point at the center.

e encontram-se em um ponto no centro.

When six bubbles are added together,

Quando seis bolhas são formadas,

a magical cube appears at the center.

um cubo mágico aparece no centro.

(Applause)

(Aplausos)

That is surface tension at work,

É a tensão superficial em ação,

trying to find the most effective geometry arrangement.

tentando encontrar o arranjo geométrico mais eficaz.

Now, let me give you another example.

Darei a vocês outro exemplo.

This is a very simple prop.

Este é um suporte muito simples.

This is made from two layers of plastic

É feito de duas camadas de plástico,

with four pins connected to each other.

com quatro pinos conectados entre si.

Imagine these four pins represent four cities that are equally apart,

Imaginem que esses quatro pinos

representam quatro cidades igualmente separadas,

and we would like to make roads to connect these four cities.

e que gostaríamos de fazer estradas para ligá-las.

My question is: What is the shortest length to connect these four cities?

Minha pergunta é:

"Qual é o menor comprimento para ligar essas quatro cidades?"

Let's find out the answer by dipping it into the soapy water.

Vamos descobrir a resposta mergulhando a peça na água com sabão.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

Lembrem-se:

as formas de bolha de sabão sempre tentarão minimizar

their surface area

a área de superfície delas

with a perfect geometry arrangement.

com um arranjo geométrico perfeito.

So the solution might not be something you expected.

Então, a solução pode não ser algo esperado.

The shortest length to connect these four cities

O menor comprimento para ligar essas quatro cidades

is 2.73 times the distance between these two cities.

é 2,73 vezes a distância entre estas duas cidades.

(Applause)

(Aplausos)

Now you've got the idea.

Agora vocês entenderam.

The soap bubble forms will always try to minimize their surface area

As formas de bolha de sabão

sempre tentarão minimizar a área de superfície delas

with a perfect geometry arrangement.

com um arranjo geométrico perfeito.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Vamos analisar as bolhas por outra perspectiva.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

Minha filha Zoe adora visitar zoológicos.

Her favorite spot is Penguin Cove at Marwell Zoo in Southern England,

O lugar favorito dela é Penguin Cove, no Marwell Zoo, no sul da Inglaterra,

where she could see penguins swim at speed under the water.

onde ela pôde ver pinguins nadando em velocidade embaixo da água.

One day, she noticed that the body of penguins

Um dia, ela notou que o corpo dos pinguins

leaves a trail of bubbles when they swim

deixava um rastro de bolhas quando nadavam

and asked why.

e perguntou o motivo.

Animals and birds like penguins

Animais e aves, como pinguins,

that spend a lot of their time under the water

que passam muito tempo embaixo da água,

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

desenvolveram uma maneira engenhosa de utilizar a capacidade de bolhas

to reduce the density of water.

para reduzir a densidade da água.

Emperor penguins are thought to be able to dive a few hundred meters

Acredita-se que pinguins-imperadores possam mergulhar centenas de metros

below the sea surface.

abaixo da superfície do mar.

They are thought to store the air under their feathers

Acredita-se que armazenem o ar sob as penas

before they dive

antes de mergulharem

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

e depois o liberem progressivamente como uma nuvem de bolhas.

This reduces the density of water surrounding them,

Isso reduz a densidade da água ao redor deles,

making it easier to swim through

tornando mais fácil nadar

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

e acelera a velocidade do nado deles em pelo menos 40%.

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

Essa característica foi notada pelos fabricantes de navios.

I am talking about the big ships here,

Estou falando sobre os grandes navios,

the ones that are used to transport thousands of containers across the ocean.

usados para transportar milhares de contêineres pelo oceano.

Recently, they developed a system called "air lubricating system,"

Recentemente, foi desenvolvido um sistema chamado "sistema de lubrificação a ar",

inspired by the penguins.

inspirado pelos pinguins.

In this system, they produce a lot of air bubbles

Nesse sistema, são produzidas muitas bolhas de ar

and redistribute them across the whole of the ship,

e redistribuídas em todo o navio,

like an air carpet that reduces the water resistance

como um tapete de ar que reduz a resistência à água

when a ship is moving.

quando um navio está se movendo.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Essa função reduz o consumo de energia para o navio em até 15%.

up to 15 percent.

Bubbles can also be used for medicines.

As bolhas também podem ser usadas para medicamentos.

It can also play a role in medicines,

Também podem desempenhar um papel neles,

for instance, as a method for noninvasive delivery systems for drugs and genes

por exemplo, como um método

para sistemas de entrega não invasivos para drogas e genes

to a specific part of the body.

para uma parte específica do corpo.

Imagine a microbubble

Imaginem uma microbolha

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

cheia de uma mistura de drogas e agentes magnéticos

being injected into our bloodstream.

sendo injetada na corrente sanguínea.

The bubbles will move to the target areas.

As bolhas irão se mover para as áreas-alvo.

But how do they know where to go?

Mas como sabem para onde ir?

Because we placed a magnet there.

Porque colocamos um ímã lá.

For instance, this part of my hand.

Por exemplo, esta parte de minha mão.

When the microbubbles move to this part of my hand,

Quando as microbolhas se movem pra cá,

we can pop it via ultrasound

podemos estourá-las via ultrassom

and release the drug exactly where it's needed.

e liberar a droga exatamente onde ela é necessária.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

Mencionei sobre a ciência de criar bolhas.

But sometimes we also need to remove them.

Mas, às vezes, também precisamos removê-las.

That's actually part of my job.

Essa é, na verdade, parte de meu trabalho.

My exact job title is "ink formulation scientist."

O título exato de minha função é "cientista de formulação de tinta".

But I don't work on the ink that you use for your writing pens.

Mas não trabalho na tinta que usamos nas canetas.

I'm working on some cool applications

Estou trabalhando em algumas aplicações legais

such as organic photovoltaics, OPVs,

como fotovoltaicos orgânicos, OPVs,

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

e diodos emissores de luz orgânicos, OLEDs.

Part of my job is to figure out how and why we want to remove the bubbles

Parte de meu trabalho é descobrir

como e por que queremos remover as bolhas

from the ink that my company produces.

da tinta que minha empresa produz.

During the formulation-mixing process,

Durante o processo de mistura de formulação,

or preparation process,

ou processo de preparação,

we mix active ingredients, solvents and additives

misturamos ingredientes ativos,

solventes

e aditivos

in order to achieve the formulations with the properties we want

a fim de alcançar as formulações

com as propriedades que queremos quando a tinta está sendo usada.

when the ink is being used.

But just like you would make drinks

Mas, assim como fazemos bebidas

or bake cakes,

ou assamos bolos,

it is unavoidable that some air bubbles will be trapped inside that ink.

é inevitável que algumas bolhas de ar fiquem presas dentro dessa tinta.

Here, we are talking about a different space

Aqui estamos falando de uma situação diferente

from the bubbles I'd seen in Paris.

das bolhas que vi em Paris.

The bubbles that are trapped inside those inks

As bolhas presas nessa tinta

vary between a few millimeters,

variam entre alguns milímetros,

a few microns

alguns mícrons,

or even a few nanometers in size.

ou até mesmo alguns nanômetros de tamanho.

And what we are concerned about

O que nos preocupa

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

é o oxigênio e a umidade presos na tinta.

At this size scale, removing them is not easy.

Nessa escala de tamanho, não é fácil removê-las.

But it matters,

Mas é importante,

for instance, for organic light-emitting diodes inks

por exemplo, para tintas de diodos emissores de luz orgânicos

that we can use to produce display for your smartphone, for example.

que podemos usar para produzir

a tela de seu smartphone.

It's supposed to last for many years,

Ela deve durar por muitos anos,

but if the ink that we use has been absorbed with oxygen and moisture

mas, se a tinta que usamos for absorvida com oxigênio e umidade,

[which] are not being removed,

que não estão sendo removidos,

then we can quickly see dark spots appear in the pixels.

poderemos ver rapidamente pontos escuros nos pixels.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

Um desafio que enfrentamos

ao remover as microbolhas

is that they are not very cooperative.

é que elas não cooperam muito.

They like to sit there,

Gostam de ficar lá,

bathing in the ink without moving much.

banhando-se na tinta sem se moverem muito.

But how do we kick them out?

Mas como as expulsamos?

One technology we use

Usamos uma tecnologia

is to force the ink going through a thin, long and tiny tube

para forçar a tinta,

passando por um tubo fino, longo e minúsculo

with a porous wall,

com uma parede porosa,

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

e colocamos os tubos dentro da câmara de vácuo,

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

para que as bolhas possam ser espremidas da tinta e removidas.

and be removed.

Once we manage to remove the bubbles from the ink that we produce,

Depois que conseguimos remover as bolhas da tinta que produzimos,

it is time for celebration.

é hora de comemorar.

Let's open a bubbling champagne.

Vamos abrir uma garrafa de champanhe.

Ooh, this is going to be fun!

Ah, isso vai ser divertido!

(Laughter)

(Risos)

Woooo!

Uau!

(Applause)

(Aplausos)

You could see a lot of bubbles rushing out from the champagne bottle.

Vocês puderam ver muitas bolhas saindo da garrafa de champanhe.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

São as bolhas cheias de dióxido de carbono,

a gas that's been produced during the fermentation process of the wine.

gás produzido durante o processo de fermentação do vinho.

Let me pour some out.

Vou servir um pouco.

I can't miss the chance.

Não posso perder a chance.

I guess it's enough.

Acho que é o bastante.

(Laughter)

(Risos)

Here, I can see a lot of microbubbles

Aqui posso ver muitas microbolhas

moving from the bottom of the glass to the top of the champagne.

movendo-se do fundo da taça para o topo do champanhe.

Before it pops,

Antes de estourar,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

irá jorrar minúsculas gotas de moléculas de aroma

and intensify the flavor of champagne,

e intensificar o sabor do champanhe,

making us enjoy much more the flavor of champagne.

fazendo-nos apreciar muito mais o seu sabor.

As a scientist who is passionate about bubbles,

Como uma cientista apaixonada por bolhas,

I love to see them,

adoro vê-las,

I love to play with them,

brincar com elas,

and I love to study them.

estudá-las

And also, I love to drink them.

e também adoro bebê-las.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)