Gelo, água e o lago de 4 °C
Por que o gelo boia com 9% de fora, e como um lago congela de cima para baixo enquanto o fundo fica a 4 °C o inverno inteiro.
As três vistas
O lago no inverno. Uma coluna de 10 metros de água, começando a 10 °C, com o ar gelado em cima. A superfície perde calor, fica mais densa e afunda — a convecção revolve o lago inteiro. Mas só até os 4 °C: abaixo disso a água fria fica mais leve, permanece em cima, chega a zero e congela. O gelo isola o resto, e o fundo passa o inverno a 4 °C. O gráfico à direita é a temperatura em cada profundidade.
Desligue Água de verdade e o lago passa a ser feito de uma água “comum”, que ficaria sempre mais densa ao esfriar e cujo gelo afundaria. A convecção não para nos 4 °C, o lago inteiro chega a zero, e o gelo que se forma vai para o fundo: o lago congela de baixo para cima.
A ponta do iceberg. A fração de um corpo que fica para fora d’água é . Para o gelo no mar, 10,6%; em água doce, 8,3%.
O cristal vazio. À esquerda, o favo do gelo: cada molécula presa às vizinhas nos ângulos que as ligações de hidrogênio exigem. À direita, a água líquida — o mesmo número de ligações, mas desarrumadas, e com 9% mais moléculas na mesma área. A contagem embaixo é feita na figura.
Experimente
- Deixe o lago correr até o gelo aparecer e repare na curva: tudo acima de 4 °C some primeiro, e só depois a camada de cima esfria sozinha até zero.
- Esquente o ar para +5 °C no meio do inverno: o gelo derrete por cima, e o fundo continua lá, a 4 °C.
- No iceberg, troque o mar pela água doce: a fração de fora cai de uns 11% para uns 8%, porque a água doce é menos densa.
