O que são anomalias de água?

As Anomalias de água São aquelas propriedades que o distinguem e a posicionam como a substância líquida mais importante e especial de todas. Fisicamente e quimicamente, a água mostra uma enorme diferença em relação a outros líquidos, até excedendo as expectativas e cálculos teóricos. Talvez seja tão simples e, ao mesmo tempo, complexo quanto a própria vida.

Se o carbono constitui a pedra angular da vida, a água corresponde ao seu fluido. Se não fosse único e incomparável, produto de suas anomalias, as ligações de carbono que compõem matrizes biológicas não fariam nada; A percepção da vida desmoronaria, os oceanos congelariam completamente e as nuvens não seriam suspensas no céu.

Icebergs e cães de gelo flutuando na água representam um exemplo despercebido de uma das anomalias de água. Fonte: pexels.

O vapor de água é muito mais leve que outros gases, e sua interação com a atmosfera resulta em formação de nuvem; O líquido é consideravelmente mais denso em relação ao gás, e essa diferença em suas densidades parece acentuada contra outros compostos; E o sólido, anomicamente, apresenta uma densidade muito menor que o líquido.

Um exemplo deste último é observado no fato de que icebergs e flutuação de gelo em água líquida, produto de sua menor densidade.

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Calor específico

Praias, outro exemplo natural em que o calor específico da água é observado macroscopicamente. Fonte: Pixabay.

A água mostra uma oposição severa para aumentar sua temperatura antes de uma fonte de calor. Portanto, a fonte deve fornecer calor suficiente para forçar a água para elevar sua temperatura a um grau centigrado; Isto é, seu calor específico é alto, mais que o de qualquer composto comum e tem um valor de 4.186 j/g · ºc.

As possíveis explicações para seu calor específico anormal são devidas ao fato de que as moléculas de água formam múltiplas pontes de hidrogênio, de maneira desordenada, e o calor se dissipa para aumentar as vibrações de tais pontes; Caso contrário, as moléculas de água não vibrariam em uma frequência maior, o que se traduz em um aumento de temperatura.

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Por outro lado, uma vez que as moléculas tenham sido excitadas termicamente, elas atrasam para estabelecer o estado original de suas pontes de hidrogênio; É o mesmo que é necessário para esfriar em condições normais, se comportando como um reservatório de calor.

As praias, por exemplo, manifestam os dois comportamentos durante diferentes estações do ano. No inverno, eles permanecem mais quentes que o ar circundante e no verão, mais frio. Por esse motivo, ele fará muito sol, mas quando ele tomou banho no mar, ele se sente mais frio.

Calor latente de vaporização

A água tem uma entalpia ou calor latente de evaporação muito alta (2257 kJ/kg). Esta sinergia de anomalia com seu calor específico: se comporta como um reservatório e regulador de calor.

Suas moléculas devem absorver calor suficiente para passar para a fase gasosa, e o calor o obtém do ambiente; Especialmente, da superfície à qual eles são respeitados.

Esta superfície pode ser, por exemplo, nossa pele. Quando o corpo é exercido por liberação, cuja composição está em essência na água (superior a 90%). O suor absorve calor da pele para vaporizar, dando a sensação de refrescante. O mesmo acontece com o solo, que depois de cozinhar seu umidade, sua temperatura diminui e parece mais fria.

Constante dielétrica

A molécula de água é extremamente polar. Isso se reflete em sua constante dielétrica (78,4 a 25ºC), que é superior à de outras substâncias líquidas. Por ter uma alta polaridade, é capaz de dissolver um grande número de compostos de íons e polares. É por esse motivo que ele é considerado o solvente universal.

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Difusão

Difusão de água por um tubo. Fonte: pxhere.

Uma das curiosas anormalidades da água líquida é que ela difunde muito mais rápido que a estimada através de um orifício que é reduzido pelo tamanho. Os fluidos por regra geral aumentam sua velocidade quando percorreram tubos ou canais mais estreitos; Mas a água acelera mais drástica e violentamente.

Macroscopicamente, isso pode ser observado variando a área transversal dos tubos através dos quais a água circula. E nanometricamente, o mesmo pode ser feito, mas usando nanotubos de carbono, de acordo com estudos de computador, que ajudam a esclarecer a relação entre estrutura molecular e dinâmica da água.

Densidade

Foi mencionado no início que o gelo tem uma densidade menor que a da água. Além disso, isso atinge um valor máximo em torno de 4ºC. Resfriado a água abaixo dessa temperatura, a densidade e a água mais fria começam a diminuir; E, finalmente, perto de 0ºC, a densidade cai em um valor mínimo, o do gelo.

Uma das principais conseqüências disso não é apenas que os icebergs podem flutuar; mas também favorece a vida. Se o gelo fosse mais denso, afundaria e esfriaria as profundezas para congelá -las. Então, os mares esfriam de baixo para cima, sendo apenas um filme de água disponível para a fauna marinha.

Além disso, quando a água é filtrada através dos recessos das rochas, e a temperatura desce, ela se expande ao congelar, promover sua erosão e morfologia externa e interna.

Água clara e água densa

Quando o gelo flutua, a superfície dos lagos e rios congelam, enquanto o peixe pode continuar vivendo nas profundezas, onde o oxigênio se dissolve bem e a temperatura está acima ou abaixo de 4ºC.

Por outro lado, a água líquida, de fato, não é considerada idealmente homogênea, mas consiste em agregados estruturais com diferentes densidades. Na superfície, a água mais clara está localizada, enquanto no fundo, o mais denso.

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No entanto, essas transições "líquido-líquido" são apreciáveis ​​apenas em água e sob simulações com altas pressões.

Expansões de gelo

Outra anomalia característica é que o gelo diminui sua temperatura de fusão à medida que a pressão aumenta; Isto é, a maior pressão, o gelo derrete em temperaturas mais baixas (abaixo de 0ºC). É como se o gelo em vez de contrair expandisse o fruto da pressão.

Esse comportamento é contrário a outros sólidos: quanto maior a pressão sobre eles e, portanto, sua contração, eles exigirão uma temperatura ou calor mais alta para derreter e, portanto, poderão separar suas moléculas ou íons.

Também vale a pena mencionar que o gelo é um dos sólidos mais escorregadios da natureza.

Tensão superficial

Inseto andando na superfície da água. Fonte: Pixabay.

Finalmente, embora algumas anomalias tenham sido mencionadas (dos aproximadamente 69 que são conhecidos e muitos outros a descobrir), a água tem uma tensão superficial anormalmente grande.

Muitos insetos aproveitam essa propriedade para andar na água (imagem superior). Isso ocorre porque seu peso não exerce força suficiente para quebrar a tensão superficial da água, cujas moléculas em vez de expandir, contrair, impedir a área ou a superfície de aumentar.

Referências

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