Quando você coloca gelo em um copo de água ou em outra bebida, já deve ter notado que ele flutua na superfície do líquido — assim como um iceberg flutuando na Antártica. Contudo, se pegasse uma pequena pedra do mesmo tamanho e peso de um cubo de gelo, perceberia que ela afundaria em vez de flutuar. Então, por que o gelo flutua em vez de afundar?
Ou seja, independentemente do tamanho do gelo, seja um cubo para resfriar sua bebida ou um iceberg gigantesco no meio do oceano gelado, ambos continuarão flutuando na superfície da água até derreterem completamente.
Os cientistas explicam que esse fenômeno pode parecer contra intuitivo, já que rochas normalmente afundam quando são colocadas na água, mas está diretamente relacionado à densidade. O que determina se um objeto afunda ou flutua na água é sua densidade, ou seja, a relação entre sua massa e seu volume.
Por exemplo, se você colocar um objeto de baixa densidade na superfície de um lago, como um pedaço de isopor, ele flutuará porque a água é relativamente mais densa que o isopor. Já uma barra maciça de ferro afundará imediatamente ao ser colocada em um rio, sem resistência, pois sua densidade é muito maior que a da água.
Mas a diferença é tão grande assim? Afinal, o gelo nada mais é do que a água em estado sólido. Muitas pessoas acreditam que, ao se solidificar, ele se torna mais pesado que a água líquida.
Porém, isso não é exatamente verdade, pelo menos no caso do gelo. Ele flutua porque sua densidade é menor que a da própria água. A ciência explica que o gelo é aproximadamente 9% menos denso que a água líquida.
Como é mais densa, a água empurra o gelo para a superfície, permitindo sua flutuação. É por isso que, em rios e lagos congelados, o gelo se forma na superfície enquanto a água líquida permanece abaixo, garantindo a sobrevivência de peixes e outros animais aquáticos mesmo em temperaturas extremamente frias.
“Por essa razão, a água é uma das poucas substâncias que é realmente menos densa na forma sólida do que no estado líquido, caindo de 1.000 para 917 quilos por metro cúbico. É a razão pela qual o gelo flutua em vez de afundar, de modo que, durante o inverno, ele se desenvolve como uma camada na superfície de lagos e rios em vez de afundar abaixo da superfície e acumular-se do fundo”, a enciclopédia Britannica descreve.
Por que o gelo flutua?
A maioria das substâncias é mais densa no estado sólido, mas o gelo é uma exceção, pois sua densidade é menor que a da água líquida. Isso ocorre principalmente devido à estrutura molecular do gelo.
A água (H2O) possui moléculas formadas por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. A carga positiva dos átomos de hidrogênio é atraída pela carga negativa dos átomos de oxigênio de outras moléculas, formando conexões que os cientistas chamam de ligações de hidrogênio.
No estado sólido, essas ligações organizam as moléculas de água em uma estrutura cristalina aberta, em que as moléculas ficam mais afastadas umas das outras do que no estado líquido. Essa organização reduz a densidade do gelo em relação à água líquida; resultando na flutuação que conhecemos.
Mesmo os maiores blocos de gelo, como os icebergs, flutuam no oceano com espessuras que variam entre 30 e 50 metros. Inclusive, o congelamento da água desempenha um papel essencial em diversas regiões do planeta. No Oceano Antártico, o gelo marinho influencia correntes oceânicas e reflete a radiação solar, o que ajuda a regular a temperatura do planeta.
Assim, se toda a água congelada nas calotas polares e geleiras continentais derretesse, o nível dos oceanos subiria significativamente. Consequentemente, aconteceriam inundações em diversas regiões costeiras e mudaria o equilíbrio climático da Terra.
Atualmente, o aquecimento global preocupa os cientistas, pois os oceanos estão ficando mais quentes e podem derreter as plataformas flutuantes de gelo na Antártida Ocidental.
Isso tem relação direta com a flutuação do gelo, pois essas plataformas funcionam como barreiras naturais que seguram o gelo da terra. Com sua diminuição, as geleiras terrestres podem deslizar mais rapidamente para o oceano, aumentando consideravelmente o nível do mar.
Princípio de Arquimedes
A flutuação do gelo também está relacionada ao Princípio de Arquimedes, que afirma que um objeto submerso em um líquido sofre uma força de empuxo igual ao peso do líquido deslocado.
Como o gelo tem menor densidade que a água líquida, ele desloca um volume de água suficiente para equilibrar seu peso, um fenômeno que permite a flutuação. Assim, uma parte fica submersa e outra exposta acima da superfície.
Quando descobriu essa possibilidade, o matemático e filósofo grego Arquimedes de Siracusa entendeu que a flutuação está diretamente relacionada à densidade: um objeto flutuará na água se for menos denso que ela, como é o caso do gelo. Se for mais denso, como uma pedra, ele afundará.
“O Princípio de Arquimedes, lei física da flutuação, foi descoberto pelo matemático e inventor grego Arquimedes. Ele afirma que qualquer corpo completamente ou parcialmente submerso em um fluido (gás ou líquido) em repouso sofre a ação de uma força ascendente, ou de empuxo, cuja magnitude é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo”, a enciclopédia Britannica explica.
A Antártida é hoje o continente mais gelado do planeta, mas nem sempre foi assim. No passado, sua paisagem era cercada de florestas e um clima bem diferente. Quer saber mais ? Entenda quando foi a última vez que a Antártida não teve gelo. Até a próxima!
