- Expansão térmica e densidade de corpos
- Dilatação irregular de água
- A importância da expansão irregular da água
- Na vida aquática
- Na vida fora d'água
- Referências
A expansão irregular da água é uma propriedade física que faz com que a água sofra uma expansão à medida que congela. É considerada uma propriedade irregular, porque a maioria dos elementos se expande no calor e se contrai no frio. No entanto, na água, o processo de expansão ocorre em qualquer uma das duas mudanças de temperatura.
A água é geralmente considerada o líquido mais comum devido à sua abundância na Terra. Mas, na realidade, é o oposto: suas propriedades anômalas o tornam o líquido mais incomum.
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No entanto, são precisamente suas propriedades irregulares que permitiram o desenvolvimento da vida na Terra.
Expansão térmica e densidade de corpos
A expansão ou dilatação térmica é um fenômeno que ocorre quando o tamanho de um objeto aumenta devido a uma mudança em sua temperatura.
Quando a temperatura de um corpo aumenta, isso faz com que suas moléculas se movam mais rapidamente. Esse movimento cria um espaço maior entre essas moléculas e esse novo espaço faz com que o tamanho do objeto aumente.
É importante notar que nem todos os corpos se expandem da mesma forma. Por exemplo, metais como alumínio e aço são elementos que, quando aquecidos, alcançam maior expansão do que o vidro.
Quando um corpo sofre expansão térmica, não apenas seu tamanho muda, mas também sua densidade.
Densidade é a quantidade de matéria contida em uma unidade de volume. Em outras palavras, é o número total de moléculas que um elemento possui em um determinado espaço.
Por exemplo, o aço tem uma densidade maior do que as penas. É por isso que um quilo de aço ocupa menos espaço do que um quilo de penas.
Quando um corpo se expande, ele retém a mesma massa, mas aumenta o espaço que ocupa. Portanto, quando a temperatura aumenta, o tamanho também aumenta, mas a densidade diminui.
Dilatação irregular de água
A expansão térmica na água possui características especiais que são essenciais para a preservação da vida.
Por outro lado, quando a água é aquecida, ela sofre o mesmo processo de expansão que a maioria dos corpos. Suas moléculas se separam e se expandem, transformando-se em vapor d'água.
Porém, ao esfriar, ocorre um processo único: à medida que sua temperatura cai, esse líquido começa a se comprimir.
Mas quando atinge 4 ° C, ele se expande. Finalmente, ao atingir 0 ° C, temperatura necessária para seu congelamento, seu volume aumenta até 9%.
Isso ocorre porque as moléculas de água congelada se agrupam em estruturas diferentes das de outros materiais, o que deixa grandes espaços entre elas. Portanto, ocupam um volume maior do que a água no estado líquido.
Um exemplo cotidiano em que esse fenômeno pode ser observado é o preparo de gelo em baldes de gelo. Quando os baldes de gelo são enchidos com água no estado líquido, é impossível enchê-los acima da borda porque obviamente iria derramar.
No entanto, ao retirar o gelo é possível observar como ele se projeta dos baldes de gelo. Demonstrando assim que seu volume aumentou durante o processo de congelamento.
Obviamente, quando as moléculas de água transformadas em gelo se expandem, sua densidade também diminui. Portanto, a água congelada é menos densa do que a água líquida, o que dá ao gelo a propriedade de flutuar.
Isso pode ser visto em exemplos muito simples, como quando o gelo que foi adicionado a uma bebida flutua no copo.
Mas também pode ser observado em grandes fenômenos naturais como a camada de gelo que se forma na água no inverno e até mesmo na existência de icebergs.
A importância da expansão irregular da água
A dilatação irregular da água não é apenas uma curiosidade científica. É também um fenômeno que tem desempenhado um papel fundamental no desenvolvimento da vida na Terra, dentro e fora da água.
Na vida aquática
Em corpos d'água como lagos, é possível observar que com a chegada do inverno a camada superior da água congela. No entanto, a água abaixo permanece em estado líquido.
Se o gelo fosse mais denso que a água, essa camada congelada afundaria. Isso exporia uma nova camada de líquido ao frio da atmosfera e congelaria para afundar. Dessa forma, toda a água dos lagos congelaria, colocando em risco a vida subaquática.
No entanto, graças às propriedades irregulares da água, ocorre um fenômeno diferente. Quando a camada superficial congela, a água abaixo dela é mantida a uma temperatura de 4 ° C.
Isso ocorre porque a água atinge sua densidade máxima a 4 ° C, ou seja, a água de fundo estará sempre em seu máximo nessa temperatura.
Se, eventualmente, aumentasse, a densidade o empurraria para a superfície onde o manto de gelo o congelaria novamente.
Graças a esse fenômeno, a temperatura dos corpos d'água permanece estável e protegida do frio da atmosfera. Isso garante a sobrevivência das espécies animais e vegetais que vivem na água.
Esses 4 graus são os que fazem a diferença para todas as criaturas que vivem nas águas dos pólos, como orcas e focas caranguejeiras.
Na vida fora d'água
A vida humana e, em geral, todas as formas de vida que existem na Terra, também se beneficiam das qualidades anômalas da água.
Por um lado, é necessário considerar que a maior parte do oxigênio provém das diferentes espécies que compõem o fitoplâncton. Essa forma de vida não sobreviveria se os oceanos congelassem e isso impediria o desenvolvimento da vida humana e animal.
Por outro lado, a dilatação irregular da água também afeta as correntes oceânicas. Portanto, também tem efeitos nas condições climáticas do planeta.
Referências
- Chaplin, M. (SF). Explicação das anomalias de densidade da água. Recuperado de: lsbu.ac.uk
- Helmenstine, A. (2017). Por que o gelo flutua? Recuperado de: Thoughtco.com
- Kids & Science. (SF). A anomalia da água. Recuperado de: vias.org
- Meier, M. (2016). Gelo. Recuperado de: britannica.com
- Study.com. (SF). Expansão Térmica: Definição, Equação e Exemplos. Recuperado de: study.com.