Atendendo à Casual friday de hoje, queremos responder à pergunta:
“Porque é que os cubos de gelo flutuam?”
A resposta é simples: porque a água no estado sólido é menos densa que a água no estado líquido!
Mas – perguntam – porque é que isto ocorre? Não deveriam as moléculas da água no estado sólido estarem mais próximas umas das outras?
Na verdade, a água é a única substância que no estado sólido tem menos densidade que no estado líquido.
Esta é apenas uma das muitas características que a água tem e que a torna tão importante para o ambiente.
A explicação é muito simples: quando a água passa para o estado sólido, forma uma rede cristalina rígida e, por isso, as partículas ficam ligeiramente mais afastadas entre si, ocupando maior volume. Como ocupam um maior volume, a água no estado sólido será menos densa.
Este facto é facilmente comprovado quando pomos uma garrafa de cheia de água no congelador. A garrafa ou fica deformada ou quebra.
Se não fosse o gelo flutuar na água, os ursos polares não poderiam parar para descansar.
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4 comentários
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Já agora, ouvi dizer que a água morna congela mais rapidamente que a água à temperatura ambiente. Isto é verdade?
Author
Eu acho que não!
Para a água pura congelar tem que chegar a zero graus Celsius. O tempo vai depender da refrigeração e da quantidade (volume) de água!
Quando a água é uma mistura o ponto de congelação é mais baixo. Por isso se coloca sal na estrada, para baixar o ponto de congelação da água. Da mesma maneira que ao cozinhar se a água já tiver sal, não precisa de chegar aos 100 graus Celsius para ferver
E a água na fase sólida, o gelo de água flutua na água em fase líquida porque a rede (ou grelha) cristalina das moléculas no estado sólido captura ar. Ou seja essa captura de ar possibilitada pela geometria molecular da fase sólida é a causa subjacente, sendo a geometria o mecanismo da causa.
Costumo fazer a seguinte experiência nas Palestras , sobretudo no ensino secundário:
No início temos uma copo de água líquida com um cubo de água sólida, o que é tudo água mas chamamos água e gelo, isso é bom para desde logo vermos que se trata da mesma substância química cuja molécula parece a cabeça do rato Mickey, e que quando bebemos água estamos a beber cabecitas de rato. É uma analogia boa para quebrar o gelo da comunicação, toda a gente se ri e os alunos e alunas nunca mais se esquecem da formologia da molécula. 🙂
Depois marcamos o nível da água no copo quando o gelo é colocado no copo de água. colocando-se 3 hipóteses para o que vai suceder ao nível de água líquida no copo quando o cubóide de gelo derreter:
1) vai aumentar
2) vai ficar no mesmo nível
3) vai diminuir
A larga maioria das respostas é 1) (cerca de 60%), depois vem a resposta 3) (cerca de 30%) e depois a resposta 2) (cerca de 10%).
Quando se verifica – a meio da Palestra- que a observação nos dá a resposta 2) o nível fica nas mesma, pergunto porque razão isso sucede.
Aí a resposta ou é errada ou é, como mais sinceridade, “não sei.” Mas com mais sinceridade ou a inventar perfeitas fantasias poéticas a resposta é de facto que 100 % dos alunos (dispenso os Professores do embaraço) não sabem a causa desse muito interessante fenómeno.
O ar dentro do cubo de gelo quando este derrete liberta-se para o ar da sala, o que compensa a volumetria total e mantém o nível de água liquida no mesmo do inicial.
Como isso não se vê, devido a facto do ar ser invisível a causa fica fantasma, amenos é claro que pensemos nela.
Gosto muito desta pequena e simples experiência, revela como a natureza é subtil e como nós nos deixamos enganar por falsas causas a que chamo, como na linguística, falsos-amigos, ou palavras que causam confusão. Daqui parto para a questão dos conceitos de variável independente e variáveis dependentes, bem como da réplica das experiências para validar resultados e como pode ser difícil ter resultados e ainda não se saber os mecanismos, dos mecanismos sabermos as causas (aqui pode ser logo o mecanismo ou ainda não, como nesta experiência).
É uma experiência simples de realizar mas nada simples de analisar, por isso muito boa. 🙂
Author
Muito bom!
É sempre bom demonstrarmos a ciência com verdadeiras experiências. Uma palestra sem uma pequena experiência perde o interesse. Eu próprio vou tentar fazer isso!
Outra coisa, nunca associei a molécula de água ao Rato de Mickey, mas a partir de hoje, nunca vou esquecer!
Obrigado e Abraço