"Não há nada mais suave e fraco do que a água, e ainda não há nada melhor para atacar coisas duras e fortes." Lao Tzu
O sábio chinês Lao Tzu declarou este paradoxo em seu texto antigo, o "Tao Te Ching." De fato, capacidade da água de lavar, acalmar e nutrir contrasta com a sua força bruta, como exibido pelas cataratas do Iguaçú e o Grand Canyon (esculpidas ao longo do tempo pelo Rio Colorado), sem falar nos tsunamis.
Da mesma forma paradoxal, a água é ao mesmo tempo extremamente familiar - que compõem cerca de dois terços de nossos próprios corpos e cobrindo três quartos do planeta - e extremamente misteriosa. Muitas das suas propriedades irão surpreendê-lo completamente. Outros são tão estranhos que ainda escapam a compreensão científica.
Corrida para o fundo
Uma pessoa usando a lógica poderia supor que seria necessário mais tempo para a água quente atingir 0º Celsius e congelar do que água fria. Mas estranhamente, isso nem sempre é o caso. Como foi observado pela primeira vez por um aluno da escola da Tanzânia alta, Erasto Mpemba, em 1963, a água quente realmente congela mais rápido do que água fria, quando os dois corpos de água estão expostos ao ambiente abaixo de zero ao mesmo tempo.
E ninguém sabe porquê.
Uma possibilidade estudada é que o efeito Mpemba é o resultado de um processo de circulação de calor chamado de convecção. Em um recipiente, água quente sobe até o topo, empurrando a água mais fria abaixo dele e cria um "hot top." Os cientistas especulam que a convecção pudesse de alguma forma acelerar o processo de resfriamento, permitindo que água mais quente congele mais rápido do que água mais fria, já que a velocidade de circulação faz com que a água quente perca calor mais rapidamente.
Substância escorregadia
Um século e meio de investigação científica ainda tem que determinar por que o gelo pode fazer você cair. Os cientistas concordam que uma fina camada de água líquida em cima de gelo sólido faz seu efeito escorregadio, e que a mobilidade de um fluido faz com que seja difícil de andar, mesmo que a camada seja fina. Mas não há consenso a respeito de porque o gelo, ao contrário da maioria outros sólidos, tem esse tipo de camada.
Os teóricos têm especulado que ela pode criar propriedades para deslizar ou patinar - ao fazer contato com o gelo - que derrete a superfície. Outros pensam que a camada de fluido é de alguma forma gerada pelo movimento inerente de moléculas de superfície, mesmo que não haja o contato externo.
Aquanaut
Na Terra, a água fervente cria milhares de pequenas bolhas de vapor. No espaço, por outro lado, produz uma bolha gigante ondulante. dinâmica de fluidos são tão complexos que os físicos não sabia o que aconteceria com água fervente em condições de gravidade zero até que o experimento foi finalmente realizada a bordo de um ônibus espacial em 1992 . Depois, os físicos decidiram que o mais simples diante de ebulição no espaço provavelmente resulta da ausência de convecção e flutuabilidade - dois fenômenos causados pela gravidade. Na Terra, estes efeitos produzem a turbulência que observamos em nosso bules.
Levitando líquido
Quando uma gota de água cai sobre uma superfície muito mais quente do que seu ponto de ebulição( +de 100ºC), pode escorregar em toda a superfície por muito mais tempo do que você esperaria. Chamado efeito Leidenfrost, isso ocorre porque, quando a camada inferior da gota evapora, as moléculas de água gasosa naquela camada não têm para onde escapar, assim que sua presença isola do resto da gota e impede que esta tocando a superfície quente abaixo. A gota, assim, sobrevive por alguns segundos, sem ferver.
Membrana insana
Às vezes a água parece desafiar as leis da física, manter-se unida apesar das tentativas da gravidade ou mesmo a pressão de objetos pesados para quebrá-lo.
Este é o poder da tensão superficial, uma propriedade que faz com que a camada externa de um corpo de água (e alguns outros líquidos) agem como uma membrana flexível. A tensão superficial surge porque as moléculas de água criam um vinculo flexível um com o outro. Por causa das ligações fracas entre elas, as moléculas na superfície puxam pra dentro as moléculas abaixo deles. As moléculas ficam unidas até que as forças de separá-las ultrapassem a força daqueles ligações fracas, e quebram a superfície.
Na foto acima, por exemplo, um clipe de papel repousa sobre a camada superior de um corpo de água. Embora o metal é mais denso que a água e, portanto, deveria afundar, a tensão superficial está impedindo que o clipe de quebrar a superfície da água. Mesmo efeito acontece com pequenos insetos e até mesmo com pequenos animais como o lagarto Jesus.
Ebulição de neve
Quando há um enorme gradiente de temperatura entre a água e o ar exterior - por exemplo, quando uma panela de água fervente medindo 212º Fahrenheit (100º C) é espirrada no ar medindo menos 30º F (-34º C) - um efeito surpreendente ocorre. A água fervente vai virar instantaneamente neve em pó.
A explicação: O ar extremamente frio é muito denso, com suas moléculas espaçadas tão intimamente que não há muito espaço sobrando para o transporte de vapor de água. Água fervente, por outro lado, emite vapor muito facilmente. Quando a água é lançada no ar ele quebra em gotas, que têm área de superfície maior para o vapor a subir. Isso representa um problema. Há mais vapor sendo emitido do que o ar pode conter, de modo que o vapor "precipita" por apego a partículas microscópicas no ar, como o sódio ou cálcio, formando cristais. E assim acontece a formação de flocos de neve.
Espaço vazio
Embora a forma sólida de quase todas as substância é mais densa do que sua forma líquida, devido ao fato de que os átomos em sólidos normalmente ligam-se bem juntos, isso não é verdade para H2O. Quando a água congela, seu volume aumenta em cerca de 8%. Este é o comportamento estranho que permite que os cubos de gelo, e até mesmo icebergs, flutuar.
Quando a água esfria a seu ponto de congelamento, há energia de menos fazendo suas moléculas pularem, de modo que as moléculas são capazes de formar ligações estáveis de hidrogênio com seus vizinhos e, gradualmente, vai se acalmando, o que é o mesmo processo básico que faz com que todos os líquidos se solidificarem. E, assim como em outros sólidos, as ligações entre as moléculas no gelo são realmente mais curta e mais apertada do que os laços soltos na água líquida, a diferença é que a estrutura hexagonal de cristais de gelo deixa um monte de espaço vazio, o que torna o gelo menos denso que a água em geral.
O excedente de volume às vezes pode ser visto na forma de " picos de gelo "em cima de cubos de gelo no seu freezer. Estes picos são compostos de o excesso de água que é espremido para fora de um cubo pelo congelamento (e expansão) de gelo em torno dele.
Em um recipiente, a água tende a congelar a partir dos lados e no fundo em direção ao centro e de cima, de modo que o gelo se expande em direção ao centro. Às vezes, um bolsão de água fica presa no meio sem ter para onde correr, e esguicha de um buraco no topo do cubo, o congelamento na forma de um jato.
De todos os tipos
Como diz o ditado, "não há dois flocos de neve iguais." De fato, em toda a história de neve, cada um de essas belas estruturas foi completamente único. Eis o porquê: Um floco de neve começa como um prisma hexagonal simples. À medida que cada floco de congelamento cai, ela esbarra em uma gama única de forma de mudança de condições, incluindo diferentes temperaturas, umidade e pressão do ar. Isso é o suficiente variáveis que nunca a formação de cristais acontece da mesma forma duas vezes.
Dito isto, a coisa legal sobre flocos de neve é que seus seis braços crescer em perfeita sincronia, criando simetria hexagonal, porque cada braço experimenta as mesmas condições que todos os outros.
De onde a água vem?
A origem exata de água do nosso planeta, que abrange cerca de 70 por cento da superfície da Terra, ainda é um mistério para os cientistas. Eles suspeitam que a água conglomerada na superfície do planeta se formou 4,5 bilhões de anos teria evaporado-se do calor intenso do sol, o jovem ardente. Isso significa que a água que temos agora deve ter chegado aqui mais tarde.
Como? Bem, durante um período de cerca de 4 bilhões de anos atrás chamado de Bombardeio Pesado Tardio, objetos maciços, provavelmente de fora do sistema solar, atingem a Terra e os planetas interiores. É possível que esses objetos foram preenchidos com água, e que essas colisões poderia ter entregue os reservatórios gigantes de água para a Terra.
Cometas - pedaços de gelo e rocha com caudas de gelo que fazem grandes órbitas em torno do Sol - são os prováveis culpados pela chegada do líquido á Terra. Há um problema, porém: medições remotas da água evaporada de vários cometas importantes (Halley, Hyakutake e Hale-Bopp) revelaram que os seus gelos de água é feito de um tipo diferente de H20 (contendo um isótopo pesado do hidrogênio) do que na Terra, sugerindo que os cometas não possa ser a fonte de toda a água de nosso planeta.
FONTE: http://www.lifeslittlemysteries.com/water-strange-physics-2026/
