2013/11/16

As incríveis propriedades térmicas da água


Se no outro dia falávamos de como gerar uma chama a partir da água (separando-a em hidrogénio e oxigénio), hoje vamos abordar a vertente oposta, das propriedades que a água tem em lidar com o calor.

É um artigo que tem como origem os sempre fascinantes "What if" do xkcd responsáveis por nos fazer pensar em coisas que habitualmente nem perderíamos tempo a pensar (embora algumas dessas perguntas já nos pudessem ter passado pela cabeça.) Desta vez, a pergunta era: quando estamos a mexer uma chávena de chá quente com uma colher estamos a transferir energia cinética  para o chá; será que se mexêssemos o chá suficientemente rápido, conseguiríamos fazer com que ele fervesse?

Encurtando o processo, a resposta é não, mas isso inspirou outro senhor - chamado Yonatan Zunger - a partilhar as suas considerações sobre o assunto, e posso dizer-vos que fiquei fascinado.

É que a água é o elemento comum com maior capacidade térmica que se conhece. Quer isto dizer que é necessário uma enorme quantidade de energia para a aquecer, e que ainda por cima quando chega à temperatura de ebulição mantém-se nessa temperatura, continuando a absorver energia sem que a temperatura aumente. Para que se transforme em vapor é necessária uma dose adicional de energia, subindo ainda mais os requisitos para o "aquecimento" da mesma.

Por algum motivo quando querem aquecer uma simples chávena de chá têm que colocar o vosso micro-ondas a funcionar durante cerca de 2 minutos, o que vai de encontro há "matemática" que diz que são necessários 700W durante esse período de tempo para a aquecer. 700W(!) durante dois minutos, e só para uma chávena!

As coisas tornam-se ainda mais incríveis quando se modificam um poucos os parâmetros. Sabendo-se a quantidade de energia que é necessária para aquecer um litro de água dos 0ºC para os 100ºC, o que aconteceria se essa mesma energia fosse aplicada a elevar a água? Que altura seria possível atingir?

E novamente, saltando para o final, a resposta é uma impressionante altura de quase 42km(!), e se fosse a energia necessária para que o litro de água se evaporasse, já entraríamos em órbita, pois seria possível chegar aos 272km de altura (para referência, a ISS orbita aos 330Km de altura - distância mínima à Terra).

... Da próxima vez que estiverem a aquecer água... certamente irão olhar para ela com outros olhos! :)

3 comentários:

  1. Muito mais engraçado é a propriedade única da água para no estado solido ser mais leve que no estado liquido.
    Notar que a vida neste planeta nunca teria chegado onde chegou se não, fosse por esta propriedade peculiar...

    ResponderEliminar
    Respostas
    1. por causa dos exaedros que as moleculas de água formam no estado sólido, o que deixa um espaço entre elas por onde o ar entra *-*

      Eliminar
  2. "Quer isto dizer que é necessário uma enorme quantidade de energia para a aquecer, e que ainda por cima quando chega à temperatura de ebulição mantém-se nessa temperatura, continuando a absorver energia sem que a temperatura aumente."

    Se me permites, Carlos, duas chamadas de atenção a esta frase para que não se criem falsas ideias a quem domina menos bem estes assuntos.

    1.º Tal como é necessária muita energia para a aquecer, também tem de perder muita energia para arrefecer. A coisa funciona para os dois lados. E que jeito dá que assim seja: viver ao lado do mar permite ter um "corpo" sempre com temperaturas razoáveis por perto, mantendo amenas as temperaturas do ar. E as botijas de água quente nestes dias frios?...

    2.º A água mantém-se à mesma temperatura durante a ebulição, mas nesse aspeto é igual a todas as substâncias. Aliás, o seu calor latente de vaporização (energia necessária para um grama passar a vapor) é mais baixo do que, por exemplo, o cobre.

    ResponderEliminar

[pub]