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Gelo e a densidade da água

Gelo e a densidade da água


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Por que o gelo flutua sobre a água em vez de afundar, como a maioria dos sólidos? Existem duas partes na resposta a esta pergunta. Primeiro, vamos dar uma olhada no porque alguma coisa flutua. Então, vamos examinar por que o gelo flutua em cima da água líquida, em vez de afundar no fundo.

Por que o gelo flutua

Uma substância flutua se for menos densa ou tiver menos massa por unidade de volume do que outros componentes de uma mistura. Por exemplo, se você atirar um punhado de pedras em um balde de água, as rochas, que são densas em comparação com a água, afundarão. A água, que é menos densa que as rochas, flutua. Basicamente, as rochas empurram a água para fora do caminho ou a deslocam. Para que um objeto possa flutuar, ele precisa deslocar um peso de fluido igual ao seu próprio peso.

A água atinge sua densidade máxima a 4 ° C (40 ° F). À medida que esfria ainda mais e congela no gelo, torna-se menos denso. Por outro lado, a maioria das substâncias é mais densa no estado sólido (congelado) do que no estado líquido. A água é diferente por causa da ligação de hidrogênio.

Uma molécula de água é formada por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio fortemente unidos entre si por ligações covalentes. As moléculas de água também são atraídas umas pelas outras por ligações químicas mais fracas (ligações de hidrogênio) entre os átomos de hidrogênio com carga positiva e os átomos de oxigênio com carga negativa nas moléculas de água vizinhas. À medida que a água esfria abaixo de 4 ° C, as ligações de hidrogênio se ajustam para manter separados os átomos de oxigênio com carga negativa. Isso produz uma estrutura de cristal, que é comumente conhecida como gelo.

O gelo flutua porque é cerca de 9% menos denso que a água líquida. Em outras palavras, o gelo ocupa cerca de 9% a mais de espaço que a água; portanto, um litro de gelo pesa menos que um litro de água. A água mais pesada desloca o gelo mais leve, de modo que o gelo flutua para o topo. Uma conseqüência disso é que lagos e rios congelam de cima para baixo, permitindo que os peixes sobrevivam mesmo quando a superfície de um lago está congelada. Se o gelo afundasse, a água seria deslocada para o topo e exposta à temperatura mais baixa, forçando rios e lagos a se encherem de gelo e congelar sólidos.

Dissipadores de gelo de água pesada

No entanto, nem todo o gelo da água flutua na água comum. O gelo produzido com água pesada, que contém o isótopo deutério do hidrogênio, afunda na água comum. A ligação de hidrogênio ainda ocorre, mas não é suficiente para compensar a diferença de massa entre água normal e água pesada. Gotas de água pesada afundam em água pesada.


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