Mudanças de estado físico -a - Anomalia da água

As mudanças de estado físico são regidas por duas leis bem definidas, aplicáveis à fusão e à vaporização. Essas leis mostram que, durante a mudança de estado físico, a temperatura de uma substância pura permanece constante e que essa temperatura depende da pressão.

No caso da fusão, observa-se que, para a maioria das substâncias, o aumento da pressão provoca aumento na temperatura de fusão. Mas existe um pequeno grupo de substâncias cujo comportamento é o oposto, ou seja, o aumento de pressão provoca uma diminuição do ponto de fusão. Esse pequeno grupo é constituído pelo ferro, pela prata, pelo antimônio, pelo bismuto e, em especial, pela água.

Entendendo a fusão

Como foi dito, para a maioria das substâncias o aumento da pressão acarreta elevação do ponto de fusão. Isso ocorre porque uma substância no estado sólido tem as moléculas muito próximas e sua movimentação fica restrita a oscilações em torno de seu centro.

Durante a fusão, essas moléculas se desligam umas das outras e passam a ocupar mais espaço, ou seja, a substância aumenta seu volume. O aumento da pressão aumenta a dificuldade dessas moléculas se desligarem e com isso é necessário mais energia para que ocorra a fusão. Esse aumento de energia faz com que a temperatura de fusão seja maior.

Anomalia da água

A água se comporta de maneira oposta à da maioria das substâncias. Nela, o aumento da pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão. Tal fato ocorre porque no estado sólido a água tem suas moléculas ligadas por pontes de hidrogênio. Isso cria muito espaço entre elas. Quando ocorre a fusão, as moléculas passam a ocupar esse espaço e por isso a água sofre diminuição de volume. A consequência disso é que o aumento da pressão sobre a água faz com que a temperatura de fusão diminua.

Durante a solidificação, o volume da água aumenta. Em um processo de resfriamento da água, observa-se que seu volume diminui até a temperatura de 4oC. Da temperatura de 4oC até 0oC inicia-se a formação da rede cristalina através de pontes de hidrogênio e consequentemente aumento no volume. Esse fenômeno é chamado de anomalia da água. Assim podemos entender por que o gelo flutua. O aumento de volume faz com que sua densidade seja menor que a densidade da água.

Superfusão e geada

Como o aumento da pressão faz com que a temperatura de fusão da água diminua, é possível se obter água no estado líquido em temperaturas abaixo do zero grau Celsius. Esse fenômeno é conhecido como superfusão ou sobrefusão e é um estado altamente instável, pois, com a menor agitação do sistema, a água passa do estado líquido para o estado sólido.

Uma consequência do fenômeno da anomalia da água é a morte de plantas durante uma geada. A seiva das plantas, constituída na sua maior parte por água, quando submetida a temperaturas muito baixas, aumenta o seu volume. Isso faz o tecido celular se romper. No linguajar popular, afirma-se que a planta foi queimada durante a geada.