Qual e a forma e o volume da água no estado sólido?

Quando esquecemos uma garrafa de vidro cheia de água, de cerveja ou de refrigerante no congelador, durante o processo de solidificação do líquido, essa garrafa pode explodir? Sim. É muito comum isso acontecer, principalmente quando precisamos resfriar rapidamente um desses líquidos, em festas de aniversários, casamentos.

Estranho o que acontece durante esse fenômeno, pois a maioria das substâncias diminui de volume ao se solidificar. Pois é, com a água o processo fica invertido: ela aumenta seu volume ao se solidificar, o que pode ocasionar a explosão de uma garrafa de cerveja colocada num congelador.

O processo inverso, de fusão, também obedece a uma anomalia para a água. Durante o "derretimento" de uma pedrinha de gelo, o volume diminui.

Tudo isso ocorre devido à polarização elétrica criada nas moléculas de água.

Como a molécula de água é composta de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, as forças exercidas pelo oxigênio sobre os elétrons são maiores que as forças exercidas pelos hidrogênios.

Com a ajuda da química, percebemos que isso forma pontes de hidrogênio. No estado sólido, as moléculas ficam dispostas de maneira que haja grandes espaços vazios na formação do retículo cristalino, o gelo.

Se a água ganhar calor suficiente para entrar em fusão, passando do estado sólido para o líquido, num intervalo de temperatura de zero a quatro graus centígrados, haverá diminuição no volume do líquido, devido à ruptura dos cristais nas pontes de hidrogênio, o que provocará uma ocupação dos espaços vazios entre as moléculas.

Devido à alta agitação molecular, a partir de quatro graus centígrados, a dilatação da água passa a acontecer de maneira análoga à das outras substâncias encontradas na natureza. Como você deve se lembrar, durante a fusão da água, a temperatura permanece constante em 0°C.

Dessa vez, gostaria de me despedir com um desafio: explique por que, quando colocamos um cubinho de gelo a 0°C num copo com água,também a 0°C, o gelo flutua. Direcione seu raciocínio para a relação matemática entre massa e volume, que determina a densidade volumétrica de um corpo. Boa sorte!

Até a próxima, moçada, e bons estudos!

Estados físicos da matéria

Estado sólido - as partículas apresentam um estado de agitação muito pequeno; portanto estão muito próximas umas das outras, formando o que é chamado de retículo cristalino.

O estado sólido apresenta forma e volume próprios, ou seja, em qualquer recipiente que você coloque este material,  ele estará ocupando o mesmo volume e manterá seu formato.

Como determinar o volume de um sólido?

É simples! Basta pegar um copo graduado, colocar uma certa quantidade de água, ler o volume e, em seguida, adicionar o sólido. Você perceberá facilmente que o volume aumentou. A diferença entre o volume de água que se tinha inicialmente e o volume obtido após a adição do sólido, é o volume do sólido.

Observe:

Estado líquido as partículas se apresentam com um estado de agitação grande, fazendo com que fiquem mais distantes umas das outras.

O estado líquido apresenta volume próprio, ou seja, 1 litro de um líquido colocado em qualquer recipiente fechado continuará a ocupar o mesmo 1 litro. Porém, o líquido não tem forma própria: ele se amolda ao formato do recipiente no qual é posto. Ao colocarmos o líquido num recipiente redondo, esse assume a forma redonda; num recipiente quadrado, o líquido assume a forma quadrada, e assim por diante.

Para determinar o volume de líquidos, utilizamos, entre outros, os seguintes recipientes graduados:

Estado gasoso O gás é caracterizado por um estado de agitação muito grande, o que resulta num distanciamento muito grande de suas partículas.

O gás não tem forma nem volume próprios. Devido ao alto estado de agitação, ele ocupa todo o volume de seu recipiente. Por isso dizemos que o volume do gás é o volume do recipiente em que ele se encontra.

O ar atmosférico é uma mistura de gases. Quando despoluído e seco, tem a seguinte composição:

No ambiente em que normalmente nos encontramos, conseguimos respirar sem dificuldade, pois o ar atmosférico (gás) ocupa todo o volume do ambiente.

No estado gasoso, as pequenas esferas, leves e inquebráveis, vão se agitando muito, ocupando assim todo o volume do copo.

Como se muda o estado físico da matéria?

Aprendemos que o que determina o estado físico da matéria é o grau de agitação de suas partículas. Em outras palavras, o estado físico da matéria depende de quanto próximas ou afastadas estão as partículas, umas das outras. Portanto, mudar o estado físico da matéria significa criar as condições para aumentar ou diminuir o estado de agitação de suas partículas. 

Estas condições são a temperatura e a pressão.

Quando aumentamos a temperatura, aumentamos o estado de agitação e, portanto, distanciamos as partículas. Ao diminuirmos a temperatura, diminuímos o estado de agitação das partículas.

Portanto:

Observe a água colocada para ferver dentro da panela no fogão. Veja como a água se agita.

É o aumento do estado de agitação devido à elevação da temperatura.

Em cada substância, as forças de atração de suas partículas dependem dos átomos que a constituem e da disposição desses átomos. Portanto, cada substância requer uma temperatura diferente para que ela mude de estado físico.

Termos técnicos descrevem cada tipo de mudança de estado.

Fusão - passagem do estado sólido para o estado líquido.
(fundir um material)

Ebulição  - passagem do estado líquido para o estado gasoso (ferver o líquido).

Condensação ou liquefação - passagem do estado gasoso para o estado líquido.

Solidificação -  passagem do estado líquido para o estado sólido.

Sublimação - passagem do estado sólido para o gasoso e vice-versa.

Mudanças de estado físico da matéria ocorrem a todo momento. Por exemplo: o sol, ao causar um aumento na temperatura, faz com que a água evapore. A água evaporada se mistura com o ar atmosférico (o que explica a umidade relativa do ar). Com o passar do tempo, esta água evaporada forma nuvens que, para chover, precisam se condensar. Para isso ocorrer, é necessário que haja uma diminuição de temperatura.

- Você se lembra de uma previsão do tempo anunciando: “Está chegando uma frente fria; há possibilidade de chuvas”.

A frente fria resfria as moléculas de água presentes na atmosfera, passando-as do estado gasoso para o estado líquido, precipitando na forma de chuva. Quando o resfriamento é muito grande, a água solidifica, causando chuva de pedras (granizo ou neve). Depois das chuvas, o sol volta, causa novamente a evaporação da água, há uma nova frente fria e o ciclo recomeça.

Tendo estudado o ciclo da água, esclarecemos um conceito comum e equivocado:

“Choveu, por isso esfriou” (errado);

O correto é: “Esfriou, por isso choveu”.

1- Os raios solares aquecendo a água.

2- A água no estado gasoso se mistura ao ar atmosférico.

3- A água (no estado gasoso) forma as nuvens.

4- Chegada da frente fria.

5- Com o resfriamento, há condensação da água e sua precipitação (chuva).

Surge a dúvida: Como é possível a roupa do varal secar, num dia de frio e sem sol?

Resposta: o vento, ao bater na roupa, está batendo também nas moléculas de água, afastando-as. O distanciamento das moléculas, causado pelo vento, faz com que a água passe para o estado gasoso. As moléculas de água agem como um monte de papel picado. Se amontoarmos o papel e em seguida assoprarmos, eles se espalham e se distanciam.

Qual e a forma e volume do estado sólido?

Qual e a forma da água no estado sólido?

Qual e a forma e o volume do estado líquido?

Qual e a forma da água líquida?