O que faz um cubo de gelo ficar à superfície?
O gelo comum flutua porque é menos denso do que a água líquida que o rodeia. Densidade é a relação entre massa e volume: a mesma massa pode ocupar mais ou menos espaço. Quando a água congela nas condições habituais, as moléculas organizam-se numa estrutura mais aberta. O volume aumenta sem que apareça mais água. Assim, cada centímetro cúbico de gelo contém menos massa do que o mesmo volume de água líquida.
Porque as moléculas se afastam ao congelar?
As moléculas de água atraem-se através de ligações de hidrogénio. No líquido, essas ligações formam-se e desfazem-se continuamente enquanto as moléculas se movimentam. No gelo, estabiliza-se uma rede cristalina com espaços entre as moléculas. É a geometria dessa organização que explica a menor densidade. Não se trata de a água ganhar bolhas de ar obrigatórias para poder flutuar: mesmo gelo transparente e sem grandes bolhas conserva essa propriedade nas condições normais.
Porque quase todo o cubo fica debaixo de água?
Para se manter a flutuar, o gelo desloca uma quantidade de água cujo peso equilibra o seu. Como a sua densidade é relativamente próxima da densidade do líquido, precisa de ficar quase todo submerso. O USGS indica que o gelo tem aproximadamente nove décimos da densidade da água. É por isso que a parte visível de um icebergue é muito menor do que a parte escondida. A proporção exata varia com fatores como salinidade, temperatura e ar preso no gelo.
A água fica sempre mais densa quando arrefece?
Não. A água doce atinge a sua densidade máxima perto dos 4 °C. Ao arrefecer abaixo desse valor e aproximar-se da congelação, torna-se menos densa. Esta particularidade contribui para a organização térmica de lagos no inverno: a água mais fria pode permanecer junto à superfície, onde se forma gelo. A regra intuitiva de que tudo encolhe continuamente quando arrefece não descreve corretamente este intervalo da água.
Porque é importante para a vida nos lagos?
O gelo que se forma à superfície cria uma barreira que reduz a perda de calor da água por baixo. Muitos lagos conseguem conservar água líquida sob essa camada, permitindo a sobrevivência de organismos aquáticos durante o inverno. Não significa que um lago nunca possa congelar completamente: profundidade e condições meteorológicas importam. Mas a formação de gelo por cima, em vez de uma acumulação inicial de gelo no fundo, muda profundamente o ambiente em que vivem peixes, plantas e outros organismos.
Como perceber a diferença entre massa e densidade?
Um cubo grande de gelo pode ter mais massa do que uma pequena pedra e, mesmo assim, flutuar enquanto a pedra afunda. Comparar apenas o peso total não chega: é preciso considerar o volume que cada objeto ocupa e a água que desloca. Também não se deve concluir que gelo flutua em qualquer líquido. O que conta é a comparação entre as densidades do sólido e do fluido envolvente. Na combinação habitual de gelo comum com água, essa comparação favorece a flutuação.
Perguntas frequentes
O gelo flutua porque tem ar lá dentro?
Não precisa de bolhas para flutuar. A estrutura cristalina do gelo comum já lhe dá menor densidade do que a água líquida.
Um icebergue tem a maior parte do volume debaixo de água?
Sim. Como a densidade do gelo é próxima da da água, a maior parte precisa de ficar submersa para equilibrar o seu peso.
Gelo flutua em qualquer líquido?
Não. A flutuação depende da densidade do gelo em comparação com a do líquido em que está.
