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Água do mar
(parte 1)

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
leobarretos@uol.com.br 

PROPRIEDADES FÍSICAS
A água do mar é uma solução de vários sais que, nos oceanos, contém 96,5% de água pura. As propriedades físicas anômalas da água pura, que a destacam como exemplo estranho entre as substâncias naturais, pertencem também à água do mar. Estas 'estranhezas' são devidas à construção assimétrica das moléculas, onde os dois átomos de hidrogênio não fazem um ângulo de 180° com o átomo de oxigênio, mas sim de 109°. Como consequência, é a molécula H2O um dipolo elétrico invulgarmente forte.
Os grandes momentos dipolares criam apreciáveis forças intramoleculares de que resulta a formação de moles de água, o que explica também a grande quantidade de calor necessário para aumentar a agitação molecular na água. Deste modo, as características térmicas da água, a saber, calor específico, calor de fusão, calor de vaporização, ponto de fusão (ou congelamento) e ponto de ebulição, apresentam valores anormalmente altos, o que favorece a habitabilidade da Terra pelo homem.
Pelo seu calor específico (1,0 cal/g.oC, o mais alto que se conhece) é a água a melhor armazenadora de energia térmica de todas as substâncias. As correntes marítimas efetuam, por isso, grandes transportes de energia térmica, propiciando enormes trocas de calor entre regiões distintas.
O calor latente de vaporização (585 cal/g, ainda o valor mais elevado que se conhece), dificulta a secagem do solo e, por outro lado, representa a maior fonte de calor da atmosfera nas latitudes elevadas, na forma de calor de condensação. Assim, o transporte de vapor de água das regiões subtropicais para aquelas latitudes, por intermédio da circulação atmosférica, é também o transporte de grandes quantidades de calor latente, que se liberta por condensação do vapor, na formação das nuvens, contribuindo consideravelmente para atenuar, as diferenças de temperatura entre os pólos e o Equador.

Nos moles de água podem distinguir-se três espécies diferentes, a que correspondem respectivamente 2, 4 ou 8 moléculas, dispostas como numa rede cristalina. A parcela com que cada uma das espécies comparece, varia com a temperatura. Quando esta decresce, aumenta a proporção da terceira espécie, que ocupa muito espaço, pelo que, sobrepondo-se ao decréscimo normal de volume (como em qualquer outra substância) existe também um aumento deste. As duas variações de volume equilibram-se aos 4°C, e a água tem a sua densidade máxima para essa temperatura. Abaixo de 4°C, o volume específico volta a aumentar. A 0°C, ponto de fusão (ou de congelamento), os moles de 8 moléculas estão na proporção de 9%. Em seguida, dá-se a congelamento da água, que desempenha um papel decisivo na decomposição das rochas e na formação do solo. A forte diminuição de densidade que se verifica na passagem da água ao estado sólido explica que o gelo possa flutuar na água líquida, o que já na acontece com as demais substâncias, em que a fase sólida é sempre mais densa do que a respectiva fase líquida.
Só pelas suas propriedades anormais é que a água torna possível a vida a plantas e a animais na terra firme, apesar das formações temporárias de gelos.

A água do mar possui as propriedades particulares da água pura, com modificações, algumas das quais insignificantes (como as da viscosidade, tensão superficial, condutibilidade térmica, calor específico, calor de evaporação, absorção da luz), outras, mais importantes (como as da compressibilidade e a velocidade de propagação do som) por vezes até decisivas para os fenômenos naturais.
O mesmo se dá com a pressão osmótíca, a condutibilidade elétrica e o abaixamento da temperatura de densidade máxima, que, de 4° C na água pura passa para ­1,33°C na água salgada com 24,7‰ de sal, e para -3,53°C, com 35,0‰; e dá-se ainda com o abaixamento do ponto de fusão, que passa de 0,00°C na água pura para -1,33°C e -1,91ºC na água salgada, respectivamente com as mesmas concentrações salinas. Além disso é também manifesto que a água do mar com salinidade superior a 24,7‰ se comporta, em princípio, de forma diferente da água doce no relativo ao  congelamento, que se verifica antes de ser atingida a densidade máxima — o que significa que a convecção vertical automática, por resfriamento, nunca se interrompe nos mares, como acaba por acontecer com a água doce.
Nos oceanos, a energia térmica contida numa coluna de água é assim cedida pouco a pouco à atmosfera, em contraste com os lagos e outras formações de água doce, que mantêm uma temperatura de 4°C abaixo de fina camada superficial que, por sua vez esfria em paralelo com a atmosfera lhe toca.
Pela convecção permanente desempenham os mares um importante papel na suavização dos climas. Nas regiões subpolares (como no mar do Norte), a convecção vertical, de Inverno, atinge a profundidade de 4000 m. Todavia, as camadas de água menos salinas podem afetar essa convecção, como acontece nos fiordes noruegueses, no mar Negro e no Báltico.

A densidade da água do mar depende da temperatura, da salinidade e também da pressão, pois, embora em pequena quantidade, a água é compressível. Na fossa das Filipinas, a 10 000 m de profundidade, (à temperatura de 2,48°C e com 34,67‰ de concentração salina), o valor da densidade é de 1,07211 g/cm3. A mesma água, mas à superfície, portanto suportando só a pressão atmosférica, apresentaria densidade de 1,02769 g/cm3. Perante uma descompressão atmosférica, a compressibilidade da água salgada traduz-se numa dilatação e, portanto, num resfriamento adiabático. A água que se encontra no fundo da referida fossa, se fosse trazida à superfície sem trocas de calor nem misturas, resfriaria (no nosso exemplo) de 2,48°C para 1,17°C. A este último valor dá-se o nome de temperatura potencial à profundidade citada. As massas de água de densidades diferentes que se contactam em profundidade não podem se manter em equilíbrio, de modo que a circulação oceânica não se efetua apenas à superfície mas também a grandes profundidades. Os processos geradores, que se localizam exclusivamente à superfície do mar, são condicionados pelas diferenças regionais do balanço térmico e químico do mar.

A pressão osmótica depende fortemente da salinidade do mar. Enquanto para valores baixos da salinidade (por exemplo 7‰) orça pelas 4,5 atm (atmosferas), atinge 23,1 atm para a salinidade normal dos oceanos (34‰).
Como as células dos seres vivos são envolvidas por membranas semipermeáveis, a pressão osmótica tem influência na sua constituição e os organismos vêem a sua capacidade restringida por diminutas variações da salinidade; portanto, da pressão osmótica. Esclarecem-se assim duas particularidades do mar: a relação estreita da flora e da fauna marinhas com a salinidade, assim como a notória pobreza de espécies nas regiões com grandes variações de salinidade, de que são o melhor exemplo as zonas de água salobra (na proximidade da foz dos rios). ;

Segue: Propriedades ACÚSTICAS da água do mar
 


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