domingo, 16 de abril de 2017

O que poderia acontecer com as espécies se o gelo não flutuasse sobre a água?

Por que o gelo flutua na água?
Neste artigo você irá compreender o porquê do gelo flutuar na água, já que ele é sólido e, portanto deveria afundar, pois geralmente é o que ocorre com sólidos. E também irá entender qual a importância desse fato para vida de animais e vegetais.
O volume é uma grandeza física que varia com a temperatura e pressão e, embora a massa não varie, como a densidade de um material depende do volume que ele ocupa, só podemos considerar um valor de densidade se especificarmos as condições de temperatura e pressão em que esse volume foi determinado.


A água, por exemplo, possui densidade máxima igual a 1 g/cm3 n a temperatura de 3,98 °C ou aproximadamente 4 °C, sob pressão de 1 atm (ainda líquida). Por questões de simplificação, considera-se a água líquida em qualquer temperatura com densidade igual a 1 g/cm3. Mas, no estado sólido, a densidade da água diminui para cerca de 0,92 g/cm3. É por isso que o gelo flutua na água.

Outro detalhe importantíssimo é que a molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio em uma geometria angular. Como o átomo de oxigênio é mais eletronegativo do que o de hidrogênio, forma-se uma carga parcial negativa sobre o átomo de oxigênio e cargas parciais positivas sobre os átomos de hidrogênio.

Na água líquida, embora haja alguma orientação das moléculas de água elas possuem mobilidade.

Quando há a passagem do estado líquido para o estado sólido, forma-se o que chamamos de retículo cristalino, ou seja uma estrutura organizada em que estas moléculas não possuem mais a livre movimentação de antes.

Ao formar este retículo cristalino, o espaçamento entre as moléculas de água aumenta.
Se, em uma determinada massa há um certo número de moléculas, e se o espaço entre essas moléculas aumenta, então a densidade diminui. Logo, o gelo flutua sobre a água líquida. Assista ao vídeo:



Esse comportamento da água é anômalo e intrigou os cientistas por muito tempo, pois, em geral, os materiais são mais densos quando estão no estado sólido, já que a princípio ficam mais compactados.

Essa propriedade incomum da água na verdade é importantíssima em relação à manutenção da vida. Observe: quando a temperatura ambiente cai para baixo de zero, ocorre o congelamento da água na superfície dos lagos e mares, e a água congela, por ter densidade menor, permanece na superfície.


Abaixo da camada de gelo formada, à água continua na fase líquida, permitindo a continuidade da vida animal e vegetal. Quando chega o verão e a temperatura aumenta, o gelo derrete. Se ocorresse o contrário, ou seja, se a água na fase sólida fosse mais densa que a água na fase líquida, o gelo formado no inverno (principalmente no Hemisfério Norte) iria para o fundo dos lagos e mares. Nessas condições, dificilmente o gelo se fundiria (derreteria) quando chegasse o verão e, e, pouco tempo, a vida animal e vegetal estaria comprometida.

Movimento vertical denominado de convecção

Outro fato importante é que a água atinge uma densidade máxima a 4 °C, ou seja, ainda na fase líquida. Assim, durantes a primavera ou outono, quando as temperaturas das águas dos lagos e mares caem para valores próximos a 4 °C, as águas superficiais tornam-se mais densas que as águas mais profundas. Por isso, elas se deslocam para o fundo, misturando os nutrientes dissolvidos, num movimento vertical denominado de convecção.



Para entender como funciona essa corrente de convecção e as correntes marítimas em geral vamos fazer um experimento:

Título

Densidade e Correntes de Convecção

Material Necessário

# 2 copos de plástico descartáveis
# Corante alimentício
# 2 tigelas de vidro transparente de 1 L
# Água

Como fazer – Procedimento

Material Necessário
Prepare o gelo colorido previamente. Coloque a mesma quantidade de água nos dois copos de plástico (cerca de 200 mL) e adicione o mesmo número de gotas de corante alimentício em cada copo, de modo a obter uma coloração intensa. Leve os copos ao congelador e aguarde até que a água colorida solidifique (vire gelo).

Coloque a mesma quantidade de água nas duas tigelas de vidro. Em apenas uma delas, vá adicionando sal de cozinha aos poucos, mexendo sempre, até notar no fundo da tigela um pequeno depósito de sal que não se dissolve mais. Nesse momento você terá obtido uma solução saturada de sal (a ideia é imitar as águas do oceano).

Resgue o plástico dos copos de modo a liberar os blocos de gelo e coloque um bloco de gelo colorido em cada tigela. Observe o que ocorre nos dois sistemas com os blocos de gelo com o líquido.



Questionário – Investigue

1) O bloco de gelo derrete primeiro na tigela com água pura ou na tigela com água e sal?

2) O que ocorreu com o corante na tigela só com água? E na tigela com água e sal?

3) Considere um copo contendo inicialmente 100 mL de água e 10 g de sal. Leve em conta a adição de mais 25 mL de água nesse copo. O grau de salinidade dessa solução aumentou ou diminuiu? Justifique.

4) Considere agora que o copo contendo inicialmente 100 mL de água e 10 g de sal deixando em repouso, ao sol, até que 20 mL da água contida no copo evaporem. Nesse caso, o grau de salinidade da solução aumentou ou diminuiu? Justifique.

5) O regime de chuvas (por excesso ou por falta) pode alterar o grau de salinidade dos oceanos e as correntes marítimas?



A natureza é mesma magnífica!
Esperamos ter ajuda! Um mol de abraços!

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