Explique o fato de a temperatura de um líquido supercongelado aumentar quando ocorre a solidificação.

Passo 1

O enunciado pergunta por que, ao solidificar, um líquido que estava supercongelado eleva sua temperatura. O conteúdo aqui é termodinâmica de mudanças de fase, em particular a liberação de calor latente durante a solidificação.

Passo 2

Um líquido está supercongelado quando sua temperatura T está abaixo do ponto de fusão T_{\mathrm{fus}} (ou ponto de congelamento), mas ele permanece no estado líquido por falta de um sítio de nucleação. Esse é um estado metastável: bastam pequenas perturbações para iniciar a cristallização.

Passo 3

Quando surge um núcleo estável, inicia-se a solidificação. Nesse processo, cada grama de líquido que se transforma em sólido libera calor latente de solidificação. Denotando essa entalpia de mudança de fase por L_f, a energia total liberada é
Q = m\,L_f,
onde m é a massa de líquido que vira sólido.

Passo 4

Essa energia Q não desaparece: ela aquece o material — tanto a parte já cristalizada quanto o restante do líquido. Se o calor específico médio do sistema for c, a variação de temperatura \Delta T decorrente desse calor é
\Delta T = \frac{Q}{m\,c} = \frac{L_f}{c}.
Ou seja, mesmo tendo começado abaixo de T_{\mathrm{fus}}, o sistema é aquecido pelo calor latente até que volte a atingir T_{\mathrm{fus}}.

Passo 5

O aquecimento observado durante a solidificação de um líquido supercongelado é justamente esse recalescimento: a liberação de calor latente eleva a temperatura até o equilíbrio de fase em T_{\mathrm{fus}}.

Resposta

O fenômeno chama-se recalescência: ao cristalizar, o líquido libera seu calor latente de solidificação, e esse calor eleva a temperatura do sistema até o ponto de fusão.

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