Ciência e Tecnologia
Coluna Física sem mistério
Publicada no Ciência Hoje On-line
18/07/2008
Em algumas regiões do Brasil, na época do inverno, ficamos várias semanas, ou até meses, sem chuvas. Nas grandes cidades, como São Paulo, onde existe muita poluição atmosférica, a falta de chuva provoca vários problemas, principalmente para as pessoas que têm alguma deficiência respiratória. A chuva ajuda a dissipar os poluentes que estão em suspensão no ar. Quando ela cai, deixa o ar mais agradável para se respirar.
A falta de chuva também pode acarretar outros tipos de problemas. Longos períodos de estiagem podem causar escassez de alimentos e problemas na geração de energia elétrica, como os que ocorreram no Brasil em 2002. Isso porque grande parte da energia elétrica utilizada no país é produzida em usinas hidrelétricas. Rios são represados por gigantescas barragens, por onde a água acumulada desce e movimenta as turbinas das usinas, produzindo, assim, eletricidade.
A presença de chuvas foi fundamental para o surgimento da vida na Terra. Os oceanos e rios foram formados bilhões de anos atrás, quando a temperatura do nosso planeta diminuiu e permitiu a condensação das moléculas de água. Acredita-se também que grande parte da água do nosso planeta venha do espaço, a partir da queda de diversos cometas.
Água como fonte da vida
Somente quando a água se estabeleceu na forma líquida é que sugiram as condições para o aparecimento da vida. Não conhecemos formas de vida complexas que possam existir sem a presença da água. Onde há água, geralmente, existe vida.
A procura por água em outros planetas, em particular em Marte, é motivada justamente pela relação que existe entre água e vida. Resultados recentes parecem confirmar que Marte já teve grandes extensões de água em um passado remoto. Hoje, Marte é um planeta seco e deserto e a água (se é que de fato ainda existe lá) se esconde em míseras quantidades abaixo do solo. A baixa pressão atmosférica de Marte não permite que a água permaneça no estado líquido em sua superfície.
Além de Marte – e obviamente da Terra –, um dos satélites de Júpiter, chamado Europa, pode abrigar água. Há indicações da presença de um oceano abaixo de uma camada de gelo de quilômetros de espessura.
A simplicidade e a beleza da água
Embora a água seja tão importante para os organismos vivos, sua estrutura molecular é muito simples. Ela é composta por apenas dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, representados pela fórmula H 2 O. Sua estrutura lembra um “V” aberto, com o átomo de oxigênio no vértice e os átomos de hidrogênio nas pontas. A ligação química que dá essa forma para a molécula de água é conhecida como covalente polar. Essa estrutura transforma a água em uma molécula polar, ou seja, ela é carregada positivamente próximo aos átomos de hidrogênio e negativamente perto do átomo de oxigênio.
Como tanto o hidrogênio quanto o oxigênio são átomos pequenos, a molécula de água torna-se muito leve. Mas, devido ao seu tipo de ligação química, a água se apresenta na forma líquida em temperatura ambiente. Se outro tipo de ligação unisse os átomos da água, ela se apresentaria como um gás e seria necessária uma temperatura muito baixa para que ela se liquefizesse.
A estrutura da molécula de água permite também que, quando congelada, ela apresente um comportamento diferente do da grande maioria das substâncias. Ao se congelar qualquer líquido, as moléculas que o compõem ficam mais próximas umas das outras. Como conseqüência, seu volume diminui e sua densidade (a razão da massa pelo volume) aumenta.
Com a água, porém, acontece exatamente o oposto. Quando ela é resfriada a uma temperatura inferior a 4°C, sua densidade diminui ao invés de aumentar. Isso acontece porque suas moléculas se afastam umas das outras, aumentando seu volume.
É essa característica praticamente exclusiva que faz com que o gelo flutue na água. Esse fenômeno, por exemplo, impede que um lago se congele completamente. Se o gelo fosse mais denso do que a água, ele se formaria na superfície e afundaria, congelando totalmente o lago e extinguindo todas as formas de vida que ali existissem. Contudo, como o gelo é menos denso do que a água, ao se formar, ele permanece na superfície e funciona como um isolante térmico (o que os esquimós já descobriram há muito tempo), fazendo com que a água abaixo da camada de gelo fique a uma temperatura maior que 0°C.
Outra característica física importante da água é sua grande capacidade térmica, isto é, seu potencial de armazenar energia fornecida na forma de calor. Qualquer pessoa que tenha aquecimento central de água em sua casa utiliza essa capacidade para distribuir uma grande quantidade de calor fazendo uso de pouca água.
Como se pode ver, a água é sem dúvida um bem muito valioso para todos nós e para o nosso planeta. E embora estejamos acostumados a pagar pelo seu uso, ela é um bem que não tem preço. Basta lembrar como os nossos planetas vizinhos, onde não há mais água, se transformaram em lugares nem um pouco agradáveis para nós.
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A coluna Física sem Mistério é publicada na terceira sexta-feira do mês pelo físico Adilson J. A. de Oliveira, professor da UFSCar
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Ciência e Tecnologia
A água que não podemos dispensar
Coluna Física sem mistério
Publicada no Ciência Hoje On-line
18/07/2008
Em algumas regiões do Brasil, na época do inverno, ficamos várias semanas, ou até meses, sem chuvas. Nas grandes cidades, como São Paulo, onde existe muita poluição atmosférica, a falta de chuva provoca vários problemas, principalmente para as pessoas que têm alguma deficiência respiratória. A chuva ajuda a dissipar os poluentes que estão em suspensão no ar. Quando ela cai, deixa o ar mais agradável para se respirar.
A falta de chuva também pode acarretar outros tipos de problemas. Longos períodos de estiagem podem causar escassez de alimentos e problemas na geração de energia elétrica, como os que ocorreram no Brasil em 2002. Isso porque grande parte da energia elétrica utilizada no país é produzida em usinas hidrelétricas. Rios são represados por gigantescas barragens, por onde a água acumulada desce e movimenta as turbinas das usinas, produzindo, assim, eletricidade.
A presença de chuvas foi fundamental para o surgimento da vida na Terra. Os oceanos e rios foram formados bilhões de anos atrás, quando a temperatura do nosso planeta diminuiu e permitiu a condensação das moléculas de água. Acredita-se também que grande parte da água do nosso planeta venha do espaço, a partir da queda de diversos cometas.
Água como fonte da vida
Somente quando a água se estabeleceu na forma líquida é que sugiram as condições para o aparecimento da vida. Não conhecemos formas de vida complexas que possam existir sem a presença da água. Onde há água, geralmente, existe vida.
A procura por água em outros planetas, em particular em Marte, é motivada justamente pela relação que existe entre água e vida. Resultados recentes parecem confirmar que Marte já teve grandes extensões de água em um passado remoto. Hoje, Marte é um planeta seco e deserto e a água (se é que de fato ainda existe lá) se esconde em míseras quantidades abaixo do solo. A baixa pressão atmosférica de Marte não permite que a água permaneça no estado líquido em sua superfície.
Além de Marte – e obviamente da Terra –, um dos satélites de Júpiter, chamado Europa, pode abrigar água. Há indicações da presença de um oceano abaixo de uma camada de gelo de quilômetros de espessura.
A simplicidade e a beleza da água
Embora a água seja tão importante para os organismos vivos, sua estrutura molecular é muito simples. Ela é composta por apenas dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, representados pela fórmula H 2 O. Sua estrutura lembra um “V” aberto, com o átomo de oxigênio no vértice e os átomos de hidrogênio nas pontas. A ligação química que dá essa forma para a molécula de água é conhecida como covalente polar. Essa estrutura transforma a água em uma molécula polar, ou seja, ela é carregada positivamente próximo aos átomos de hidrogênio e negativamente perto do átomo de oxigênio.
Como tanto o hidrogênio quanto o oxigênio são átomos pequenos, a molécula de água torna-se muito leve. Mas, devido ao seu tipo de ligação química, a água se apresenta na forma líquida em temperatura ambiente. Se outro tipo de ligação unisse os átomos da água, ela se apresentaria como um gás e seria necessária uma temperatura muito baixa para que ela se liquefizesse.
A estrutura da molécula de água permite também que, quando congelada, ela apresente um comportamento diferente do da grande maioria das substâncias. Ao se congelar qualquer líquido, as moléculas que o compõem ficam mais próximas umas das outras. Como conseqüência, seu volume diminui e sua densidade (a razão da massa pelo volume) aumenta.
Com a água, porém, acontece exatamente o oposto. Quando ela é resfriada a uma temperatura inferior a 4°C, sua densidade diminui ao invés de aumentar. Isso acontece porque suas moléculas se afastam umas das outras, aumentando seu volume.
É essa característica praticamente exclusiva que faz com que o gelo flutue na água. Esse fenômeno, por exemplo, impede que um lago se congele completamente. Se o gelo fosse mais denso do que a água, ele se formaria na superfície e afundaria, congelando totalmente o lago e extinguindo todas as formas de vida que ali existissem. Contudo, como o gelo é menos denso do que a água, ao se formar, ele permanece na superfície e funciona como um isolante térmico (o que os esquimós já descobriram há muito tempo), fazendo com que a água abaixo da camada de gelo fique a uma temperatura maior que 0°C.
Outra característica física importante da água é sua grande capacidade térmica, isto é, seu potencial de armazenar energia fornecida na forma de calor. Qualquer pessoa que tenha aquecimento central de água em sua casa utiliza essa capacidade para distribuir uma grande quantidade de calor fazendo uso de pouca água.
Como se pode ver, a água é sem dúvida um bem muito valioso para todos nós e para o nosso planeta. E embora estejamos acostumados a pagar pelo seu uso, ela é um bem que não tem preço. Basta lembrar como os nossos planetas vizinhos, onde não há mais água, se transformaram em lugares nem um pouco agradáveis para nós.
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