A água do oceano e suas propriedades

Os oceanos da Terra contêm cerca de 1,36 bilhão de quilômetros cúbicos de água do mar. Dissolvidos nela estão cerca de 48 milhões de bilhões de toneladas de sais, gases e outras substâncias. A substância base, a própria água, tem muitas propriedades incomuns. como sua alta tensão superficial e a capacidade de absorver e liberar calor, que são de enorme importância para os oceanos sustentarem a vida na Terra, para estabilizar o clima mundial e para a transmissão de ondas. O mar não é uniforme, mas varia espacialmente e, por vezes, sazonalmente, em fatores como a temperatura, a pressão, o teor de oxigénio dissolvido e a quantidade e a qualidade da luz que penetra em suas águas . Estas propriedades são importantes em vários aspectos fundamentais para a diversidade da vida em nosso planeta.

AS PROPRIEDADES DA ÁGUA DO OCEANO

O principal elemento dos oceanos é, obviamente, a água. A presença de grandes quantidades de água líquida na superfície da Terra, durante grande parte da sua história, resultou de uma combinação feliz de fatores. Entre eles estão os pontos de congelamento e ebulição raramente elevados da água para uma molécula do seu tamanho e a sua relativa estabilidade química. A água também possui outras propriedades notáveis, devido sua estrutura molecular, ​​que contribuem para as características dos oceanos – desde a sua capacidade de sustentar a vida até aos efeitos no clima.

A MOLÉCULA DA ÁGUA

Uma molécula de água (HO) consiste em dois átomos de hidrogênio (H) ligados a um átomo de oxigênio (O). Cruciais para a formação das ligações entre os átomos de oxigênio e hidrogênio são quatro minúsculas partículas carregadas negativamente chamadas elétrons, que são compartilhadas entre os átomos. Além disso, seis outros elétrons se movem em diferentes regiões do átomo de oxigênio. Este arranjo eletrônico torna a molécula de HO quimicamente estável, mas lhe confere uma forma incomum. O resultado disso também é que as moléculas de água vizinhas são atraídas umas pelas outras por forças chamadas ligações de hidrogênio.

LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO

Uma ligação de hidrogênio é a força eletrostática atrativa entre regiões de leve carga positiva e negativa que produz um pequeno desequilíbrio na distribuição da carga elétrica das moléculas de água vizinhas provocando ligações entre elas.

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DESEQUILÍBRIO DE CARGA

A distribuição de cargas negativas (elétrons) e regiões de carga positiva em uma molécula de H.O faz com que um lado carregue uma leve carga positiva e o outro lado uma leve carga negativa.

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A TENSÃO SUPERFICIAL

Uma propriedade especial da água em estado líquido que pode ser atribuída diretamente às forças de atração entre suas moléculas é a sua alta tensão superficial. Em qualquer agregação de moléculas de água, as moléculas da superfície tendem a ser atraídas para junto e para dentro, em direção ao centro da agregação. formando uma camada superficial que é resistente à ruptura. A tensão superficial pode ser considerada como a força que deve ser exercida para romper esta camada. A alta tensão superficial da água provoca vários efeitos importantes. Talvez o mais crucial seja o facto de ser vital para certos processos nos organismos vivos, por exemplo, o transporte de água nas plantas e o transporte de sangue nos animais. A tensão superficial da água também permite que pequenos insetos, como os patinadores marinhos, andem e se alimentem na superfície do oceano, e ainda desempenhem um papel na formação das ondas do mar (ver p.76).

O QUE CAUSA A TENSÃO SUPERFICIAL

Numa gota de água, as moléculas são puxadas em todas as direções por meio de ligações de hidrogênio com seus vizinhos. Mas na superfície as únicas forças atuam para dentro ou lateralmente em direção a outras moléculas da superfície.

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GOTAS DE ÁGUA

A forma dessas gotículas resulta da tensão superficial. As forças que unem as moléculas da superfície são mais fortes do que as forças gravitacionais que as achatam.

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ANDANDO SOBRE AS AGUAS

Certos insetos, como os patinadores marinhos e os caminhantes aquáticos (foto abaixo), exploram a tensão superficial para caminhar, alimentar-se e acasalar na superfície do mar, lagos ou lagoas.

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REDEMOiNHOS

Os efeitos da tensão superficial podem fazer com que lâminas, jatos e correntes de água em movimento assumam ou se mantenham unidos em algumas formas surpreendentes, como neste jato de água levemente em forma de espiral.

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CAPACIDADE TÉRMICA

Uma segunda propriedade da água em estado líquido que pode ser atribuída às ligações de hidrogénio, é a sua capacidade térmica elevada, que excede a de quase todos os outros líquidos conhecidos (ver tabela abaixo). Quando o calor é adicionado à água, a maior parte do calor é usada para quebrar as ligações de hidrogênio que ligam as moléculas. Apenas uma fração da energia aumenta as vibrações das moléculas de água, que são detectadas como um aumento na temperatura. Isto significa que áreas do oceano podem absorver e liberar grandes quantidades de energia térmica com poucas mudanças de temperatura. Isso também significa que os movimentos de água - correntes oceânicas - transferem enormes quantidades de energia térmica ao redor do planeta. Este papel das correntes oceânicas é vital para o clima da Terra (ver p.66).

CAPACIDADE DE CALOR ESPECÍFICA

Capacidade de calor específica (CCE) é a energia (em joules) necessária para aumentar a temperatura de 1 grama de uma substância em 1°C. Listados abaixo estão os (CCEs) de 12 líquidos, medidos à temperatura ambiente, salvo indicação em contrário.

SUBSTÂNCIA.                  JOULES/GRAMA ºC

Amônia líquida a -40°C    4,70

Água doce                         4,19

Água do mar a 2°C           3,93

Glicerina                            2,43

Ethanol                              2,40

Acetona                             2,13

Querosene                         2,01

Azeite de Oliva                   1,97

Benzeno                              1,80

Freon 12 a -40°C                0,88

Bromo                                 0,23

Mercúrio                              0,14

TERRA E MAR

A alta capacidade de calor da água significa que o sol aquece o mar mais lentamente do que a terra. Neste mapa de temperatura gerado por satélite do sul da Califórnia , durante uma onda de calor, mostra que grande parte da terra (vermelho) está a 50°C ou mais, mas o mar (esquerda) está fresco, a 10°C.

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CALOR EM MOVIMENTO

Neste mapa de temperatura de parte do Atlântico Noroeste, a superfície da água varia de cerca de 5°C (azul) a 25°C (vermelho). Uma corrente quente, a Corrente do Golfo, é visível em vermelho.

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