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Anomalia da água

Ao estudarmos os conceitos que englobam os conteúdos de Termologia vimos que vários objetos (tanto sólidos quanto líquidos) têm suas dimensões e seus volumes aumentados quando sofrem aumento em sua temperatura. Mas, dependendo da substância, podemos nos deparar com o processo inverso, no qual, conforme se aumenta a temperatura, o objeto tem suas dimensões reduzidas.

Em alguns países, o período de inverno é bastante intenso, com temperaturas constantemente abaixo de 0º C. Essa baixa na temperatura provoca o congelamento de rios, lagos, lagoas e água de encanamentos. Sendo assim, para que a água dos encanamentos não congele e estes se rompam, os moradores desses lugares deixam as torneiras gotejando. Em função do pequeno fluxo, a água não congela.

Pois bem, como dito anteriormente, certas substâncias ou objetos, ao terem sua temperatura elevada, dilatam-se; já outras substâncias, como a água, quando têm sua temperatura variada de 0ºC a 4ºC, contraem-se, constituindo uma exceção ao caso geral. Pode-se explicar o fenômeno da anomalia da seguinte forma:

A substância sólida possui átomos de oxigênio, que se unem aos átomos de hidrogênio através do que chamamos de ponte de hidrogênio. Como consequência da união de átomos de hidrogênio e oxigênio, surgem, entre as moléculas, grandes espaços vazios, fazendo com que o volume externo seja aumentado.

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Quando aquecemos a água de 0ºC a 4ºC ocorre um rompimento nas moléculas, fazendo com que elas ocupem os vazios que existiam. Portanto, com essa ocupação de espaço vazio ocorre uma diminuição no volume. Mas quando aquecemos a água de 4ºC a 100ºC, ela passa a dilatar-se normalmente.

Vejamos os diagramas abaixo, onde temos o comportamento do volume e da densidade em função da temperatura. No primeiro caso, podemos ver que de 0°C a 4ºC a água chega a seu volume mínimo e a partir de 4º C seu volume se dilata normalmente.

Diagramas do volume e da densidade da água em função da temperatura

Então, a 4°C tem-se o menor volume para a água e, consequentemente, a maior densidade da água no estado líquido.

Dependendo da temperatura da água, ela pode se contrair ao invés de se expandir

Dependendo da temperatura da água, ela pode se contrair ao invés de se expandir

Por: Domiciano Correa Marques da Silva