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Dá para explicar, cientificamente, o sopro gelado do Superman?


              A "ciência" por trás dos heróis de quadrinhos é a causa dos pesadelos de muitos cientistas. Mesmo não existindo plausibilidade em, virtualmente, nenhum dos super-heróis, é possível fazer analogias bacanas entre alguns superpoderes e a real ciência. Um dos questionamentos mais clássicos é sobre a possibilidade de existir, ou não, o famoso sopro gelado do nosso Homem-de-Aço.

              Para entender bem esse dilema do sopro gelado, é mais fácil nos lembrarmos de outro fato bem conhecido e que está diretamente relacionado com o nosso assunto: cilindros de bombas de bicicleta! Se você já usou uma bomba de bicicleta, já deve ter reparado que, quando a utilizamos, o cilindro metálico fica bastante quente. Isso é porque quando você realiza um trabalho de compressão no ar dentro da bomba para ele entrar no pneu, esse ganha a energia desse trabalho unidirecional na forma de energia energia cinética para as suas moléculas (1), aumentando a temperatura interna. Assim, o ambiente ao redor ficará aquecido caso o sistema não esteja isolado. Se você pudesse liberar esse ar comprimido, sob as mesma condições de temperatura e pressão anteriores à compressão, ele tenderia a se expandir rapidamente absorvendo energia para esse trabalho de expansão. E de onde viria essa energia? Do ambiente em volta, na forma de transferência de calor, o que causaria um resfriamento ao seu redor. Estou explicando isso de forma simples, claro, sem aplicar cálculos termodinâmicos ou usar conceitos mais avançados. Mas a ideia é exatamente essa. E esse também é o modo de funcionamento das geladeiras e outros equipamentos de resfriamento!
Se você colocar a mão no tubo metálico da bomba de bicicleta, onde o ar está sendo comprimido, notará um significativo aquecimento; esse é o motivo também para o tubo compressor ser feito de um metal com uma boa condução térmica, para dissipar o calor mais rapidamente e, assim, favorecer o trabalho de compressão

             O mesmo princípio é o presente nas latas de spray. Quando você abre um spray desodorante, o ar que sai lá de dentro é bem gelado, porque ele estava bem comprimido. Com o Superman, funcionaria do mesmo jeito! Ele inspiraria uma gigantesca quantidade de ar, comprimindo tudo no seu super pulmão, e deixando-o provavelmente líquido. Quando ele soprasse, todo o ar sairia violentamente, expandindo-se muito rápido, o que resultaria em uma massiva retirada de calor do ambiente em volta da rajada e mandaria as temperaturas lá embaixo! Sim, o Superman possui, fisicamente e cientificamente, a capacidade de congelar seus inimigos com uma poderosa rajada de ventos gelados! Com uma violenta puxada de ar com o seu super músculo do diafragma, ele comprimiria instantaneamente o ar no seu poderoso pulmão, este o qual teria paredes fortes o suficiente para aguentar a extrema pressão do ar ali dentro.
 
Um super pulmão compressor e...voalá! Um verdadeiro picolé de inimigo!

             Mas, como podemos inferir da explicação inicial, existe um efeito colateral não mostrado nos quadrinhos ou nos filmes. No processo de compressão de ar nos pulmões, uma enorme quantidade de calor seria gerado, como eu expliquei no segundo parágrafo. Isso faria com que o seu corpo se superaquecesse, gerando uma grande massa de ar quente em volta dele, praticamente um inferno! Não estou dizendo que ele não aguentaria quaisquer altas temperaturas, mas nunca é mostrado esse efeito colateral. Seria bacana isso! Caso a Louis Lane estivesse grudada nele momentos antes do sopro, ela viraria um churrasquinho... (Risos!).

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(1) Quando um gás é comprimido, à temperatura constante, suas moléculas são forçadas a ficarem mais juntas, existindo uma tendência de repulsão entre elas ( potencial elástico) e choques cada vez mais frequentes. No choques, a energia potencial repulsiva aumenta com o aumento da proximidade, e a mesma é transformada em energia cinética, algo que aumentará a temperatura do sistema (a qual mede o nível de agitação do sistema). Caso não exista um meio de diminuir essa temperatura, através de uma transferência de calor ( fronteiras adiabáticas), a compressão não será possível, porque a maior agitação fará uma pressão igual à aplicada. Por isso as bombas de bicicleta são feitas de metal, por exemplo, para uma eficaz e rápida condução térmica de calor ( Lei Zero da Termodinâmica), diminuindo a temperatura interna do ar comprimido até a mesma se igualar ao ambiente ao redor. Em termos de gases reais ( os vistos na prática diária, ou seja, que fogem da idealidade teórica), esse trabalho de compressão exigirá maior ou menor força dependendo das forças intermoleculares que dominam as moléculas ali constituintes.

Complemento: Os aparelhos de resfriamento, como as geladeiras, funcionam da mesma forma explicada no texto. Nesses aparelhos, calor é retirado do seu interior e lançado para o ambiente externo ( por isso fica bem quente atrás de uma geladeira) através da realização de um trabalho motor (claro, a termodinâmica deixa claro que o calor, sem a presença de um trabalho externo, só pode passar de uma região quente para uma fria). O trabalho motor consiste em comprimir e expandir um gás de fácil compressão. Quando comprimido no motor, o gás perde energia na forma de calor, aquecendo o ambiente ao seu redor, e, quando é liberado, ele se expande por dentro dos tubos que circundam o freezer, retirando calor do compartimento durante o processo, ocorrendo, portanto, o resfriamento interno da geladeira. Antigamente, um dos gases mais utilizados era o Freon-12 (Diclorodifluorometano) o qual, por causar danos à camada de ozônio, foi banido internacionalmente. Hoje, o mais utilizado para uso doméstico, mas um pouco menos eficiente, é o R-134a (tetrafluoroetano).

O mesmo mecanismo acontecendo na sua geladeira estaria também ocorrendo no pulmão do Superman...:)

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