Introdução a hidrostática: O que você lembra sobre os estados da matéria?

Os líquidos e os gases fazem parte de uma categoria dos estados da matéria conhecida como fluido. Vamos pensar em tudo o que estar ao seu redor: você concorda que qualquer corpo na superfície da Terra está envolto em ar, que nada mais é do que um fluido? Sim? Então, vamos revisar os conceitos básicos da hidrostática. Confira logo abaixo!

Você deve lembrar dos estados da matéria de toda a sua trajetória escolar e não apenas quando a Física e a hidrostática apareceram no Ensino Médio, não é mesmo? Eles são três: sólido, líquido e gasoso.

hidrostática

Nos sólidos, os átomos que os compõem estão muito perto uns dos outros. Isso acontece devido às forças de atração elétrica. Assim, as substâncias nesse estado físico também contam com formas e volumes próprios e são resistentes às deformações.

Já as forças elétricas dos líquidos estão fracamente ligadas. Seus átomos fluem, escoam e têm superfícies, mas não contam com forma próprias e, portanto, ganham a forma dos recipientes que são colocados.

Por fim, as forças que ligam os gases são ainda mais fracas que as dos líquidos. Os gases não possuem forma, nem volume definidos, mas se expandem e ocupam todo o volume do recipiente que são colocados.

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Hidrostática: o ciclo da água e as mudanças de estado

Você jamais imaginaria que as aulas de Ciências do início da sua vida escolar estariam interligadas com hidrostática ou com transformações térmicas, não é mesmo? Mas está sim! Vamos relembrar?

As águas que surgem das nascentes do rio, normalmente localizadas nas regiões mais altas, cortam as terras até desaguar em outros rios e até desaguarem no mar. Devido ao aquecimento causado pelo sol e também das ações dos ventos, muito das águas dos rios, mares e da transpiração das plantas mudam de estado, ou seja, evaporam.

Quando água passa do estado líquido para o gasoso, se torna menos densa que o ar e sobe. Nós não percebemos esse vapor de água na atmosfera, da mesma forma que não observamos as gotículas de água que se transformam, se resfriam e à medida que atingem alturas maiores, se agrupam até constituírem as nuvens.

Para que uma nuvem formada por bilhões de gotículas se precipite como chuva é necessário que as gotículas se aglutinem em gotas d’água que se compõem de cerca de 1 milhão de gotículas.

Isso acontece em duas situações: quando uma corrente turbulenta de ar envolve as nuvens, fazendo com que as gotículas colidam  umas com as outras; ou ainda quando a temperatura da parte superior da nuvem atinge cerca de 0oC.

A chuva ao cair traz de volta ao solo a água que pode passar por árvores, descer cachoeiras, correr rios e retornar para o mar. O ciclo da água está completo.

No ciclo da água ocorrem várias transformações térmicas e, consequentemente, mudanças de estado. Vamos conferir abaixo:

A água no estado líquido ao sofrer um aquecimento ou devido à ação do vento, evapora. A evaporação é a passagem lenta de um líquido para vapor. Essa transformação térmica ocorre de forma lenta e em diferentes temperaturas, sempre retirando calor do ambiente. Como falamos antes, o vapor d’água que é menos denso que o ar sobe por convecção, ficando sujeito a novas condições de pressão e temperatura.

condensação é a passagem do estado de vapor para o líquido. Essa transformação térmica ocorre com perda de calor. Nesse caso é o  vapor d’água quem está cedendo calor para o ambiente.

Sempre que uma substância muda de estado, ela troca calor com o ambiente. A quantidade de calor necessária para que a mudança de estado ocorra é chamada de Calor Latente.

Quer tirar mais dúvidas sobre as transformações térmicas no ciclo da água? Confira esse vídeo que fala sobre um quarto estado da água.

Agora, teste seus conhecimentos com os exercícios que selecionamos para você:

Exemplo 1: O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera.

Disponível em. http//www.keroagua.blogspot.com Acesso em: 30 mar. 2009 (adaptado) A transformação mencionada no texto é a

A) fusão
(B) liquefação
(C) evaporação

(D) solidificação

(E) condensação.

Resposta: C – Os estados físicos da água são estudados tanto na química quanto na física. No texto da questão, é mencionada a passagem da água no estado líquido para o estado gasoso, ou seja, a evaporação. (C)

Exemplo 2 (ETEC-SP): Os efeitos do aquecimento global no Oceano Ártico, no Polo Norte, podem ser irreversíveis, afirma pesquisa divulgada pela Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos. As mudanças climáticas ocorridas nos últimos anos reduziram parte da camada de gelo que cobre o Ártico, aumentaram a duração dos dias, alteraram o desenvolvimento de organismos como algas e larvas e criaram novos hábitats. Os polos são os primeiros locais do planeta a serem atingidos pelos efeitos das mudanças climáticas globais. Um bloco de gelo recebe uma quantidade de calor, realizando uma mudança do estado sólido para o estado líquido. Pode-se observar, durante esse fenômeno, que a temperatura do gelo

a) aumenta gradativamente independentemente de sua massa.

b) diminui gradativamente independentemente de sua massa.

c) permanece constante independentemente de sua massa.

d) varia diretamente com sua massa.

e) varia inversamente com sua massa

COMENTÁRIO: ALTERNATIVA – C

Resposta: C – Durante uma mudança de estado, a temperatura permanece constante.

Exercícios:

1) (Enem) O sol participa do ciclo da água, pois além de aquecer a superfície da Terra dando origem aos ventos, provoca a evaporação da água dos rios, lagos e mares. O vapor da água, ao se resfriar, condensa-se em minúsculas gotinhas, que se agrupam formando as nuvens, neblinas ou névoas úmidas. As nuvens podem ser levadas pelos ventos de uma região para outra. Com a condensação e, em seguida, a chuva, a água volta à superfície da Terra, caindo sobre o solo, rios, lagos e mares. Parte dessa água evapora retornando à atmosfera, outra parte escoa superficialmente ou infiltra-se no solo, indo alimentar rios e lagos. Esse processo é chamado de ciclo da água.

Considere, então, as seguintes afirmativas:

I. a evaporação é maior nos continentes, uma vez que o aquecimento ali é maior do que nos oceanos.

II. a vegetação participa do ciclo hidrológico por meio da transpiração.

III. o ciclo hidrológico condiciona processos que ocorrem na litosfera, na atmosfera e na biosfera.

IV. a energia gravitacional movimenta a água dentro do seu ciclo.

VI. o ciclo hidrológico é passível de sofrer interferência humana, podendo apresentar desequilíbrios.

a) somente a afirmativa III está correta.

b) somente as afirmativas III e IV estão corretas

c) somente as afirmativas I, II e V estão corretas.

d) somente as afirmativas II, III, IV e V estão corretas.

e) todas as afirmativas estão corretas.

2) ( ENEM – 2006 ) Com base em projeções, realizadas por especialistas, prevê-se, para o fim do século XXI, aumento de temperatura média, no planeta, entre 1,4°C e 5,8°C. Como conseqüência desse aquecimento, possivelmente o clima será mais quente e mais úmido bem como ocorrerão mais enchentes em algumas áreas e secas crônicas em outras. O aquecimento também provocará o desaparecimento de algumas geleiras, o que acarretará o aumento do nível dos oceanos e a inundação de certas áreas litorâneas. As mudanças climáticas previstas para o fim do século XXI.

a) provocarão a redução das taxas de evaporação e de condensação do ciclo da água.

b) poderão interferir nos processos do ciclo da água que envolvem mudanças de estado físico.

c) promoverão o aumento da disponibilidade de alimento das espécies marinhas.

d) induzirão o aumento dos mananciais, o que solucionará os problemas de falta de água no planeta.

e) causarão o aumento do volume de todos os cursos de água, o que minimizará os efeitos da poluição aquática.

Gabarito: 1-d, 2-B

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Rosângela Menezes é formada em Licenciatura em Física pela Universidade Federal do Amazonas e em Jornalismo pela Universidade Federal de Santa Catarina. Atuou como professora por 10 anos e, atualmente, escreve textos sobre Ciência e Tecnologia.