Por que a água se expande ao ser congelada?

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A organização espacial das moléculas é o fator responsável pela expansão da água em estado de congelamento. No estado líquido as moléculas apresentam-se de forma bastante coesa, ou seja, ficam juntinhas umas das outras. Já no estado sólido as mesmas moléculas são rearranjadas geometricamente em forma de cristais.

Ao se reordenarem as moléculas da água criam espaços vazios entre os átomos. Nesse caso específico, densidade e volume são inversamente proporcionais, o que quer dizer que o gelo, apesar de ocupar mais espaço, é menos denso do que a água em estado líquido. Esse fato é extremamente curioso para a Ciência, pois no geral os sólidos ocupam menos espaço.

Para comprovar esse fenômeno bastou observar que 917 quilos de gelo preenchiam um metro cúbico, enquanto eram necessários 1000 quilos de água para preencher o mesmo espaço. Contudo, isso não significa que a densidade da água diminui conforme esta é aquecida.

O ponto máximo de densidade do gelo ocorre aos 4°C acima dessa temperatura o comportamento das moléculas volta à normalidade, ou seja, quanto maior a temperatura, maior a agitação das moléculas. Nessa etapa a água em estado gasoso perde densidade e passa a ocupar mais espaço.

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