Anomalia da água

Nos estudos de Termologia vimos que diversos sólidos e líquidos aumentam de volume quando sua temperatura também é aumentada. No entanto, outras substâncias podem apresentar comportamento contrário, ou seja, quando atingem determinadas temperaturas seu volume pode diminuir.

Esporadicamente vemos os telejornais anunciarem a previsão para alguns países dizendo que a temperatura irá ser abaixo de zero e com nevada. Nesses locais, muitos líquidos expostos ao tempo se congelam. Nos países de invernos rigorosos, as pessoas costumam deixar as torneiras de suas casas sempre gotejando para que a água contida nos encanamentos não se congele, em razão do pequeno fluxo, e os canos não se arrebentem.

Como mencionado anteriormente, geralmente ao elevarmos a temperatura de uma substância, verificamos uma dilatação térmica. Entretanto, a água, ao ser aquecida de 0°C a 4°C, contrai-se constituindo uma exceção ao caso geral. Esse fenômeno pode ser explicado da seguinte maneira:

Quando uma substância se apresenta no estado sólido, os átomos de oxigênio unem-se aos átomos de hidrogênio através de uma ligação denominada ponte de hidrogênio. Em consequência disso, entre as moléculas formam-se grandes vazios, aumentando o volume externo (aspecto macroscópico).

Ao aquecer a água de 0°C a 4°C, as pontes de hidrogênio rompem-se e as moléculas passam a ocupar os vazios antes existentes, provocando, assim, uma diminuição no volume. Mas de 4°C a 100°C, a água dilata-se normalmente.

Os diagramas abaixo ilustram o comportamento do volume e da densidade 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.

Obs.: a densidade da água no estado sólido (gelo) é menor que a densidade da água no estado líquido.