Em quê a dilatação térmica da água é diferente das demais substâncias?

Química

Em relação à dilatação térmica, as diferentes substâncias apresentam comportamentos bastante parecidos, ocorrendo contração à medida que a temperatura diminui. Estes fenômenos explicam, por exemplo, o fato de as rochas ficarem mais arredondadas ao longo do tempo, que se deve às tensões de tração (pouco suportadas pelas rochas) geradas pela diferença de temperatura entre a porção interna e a porção externa. No caso de líquidos contendo água, é sabido popularmente que é preciso retirar bebidas do congelador depois de algum tempo, senão a garrafa ou lata pode estourar. Mas, como se pode explicar a dilatação da água? Em quê isso influi?

[Imagem: Páginas de Rose]

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A água possui um comportamento atípico quanto à sua dilatação no intervalo de 0ºC a 4ºC Neste intervalo, a água diminui de volume ao aumentar sua temperatura. Isto explica o fato de as forminhas de gelo ficarem curvas para cima após o congelamento. Vejamos o gráfico abaixo:

[Gráfico V(t) da água. Imagem: O Blog do Mestre]

Este comportamento da água possui um efeito importante na vida de animais e plantas em lagos. Até 4ºC ou mais, a água mais fria, por possuir maior densidade, vai para o fundo. Porém, quando a temperatura chega aos 4ºC, a água próxima da superfície se torna menos densa do que as águas mais aquecidas, de forma que permanece na superfície.

Com o diminuir da temperatura, a superfície terá aumento de volume, mantendo-se na porção superior, enquanto as porções inferiores se mantém a 4ºC. A superfície vai sendo congelada, da fora para dentro, até que todo o lago congele, se isto ocorrer efetivamente. Se a água se contraísse ao esfriar, como a maioria das substâncias, o lago começaria a se congelar de dentro para fora (do fundo para a superfície), pois prosseguiria o comportamento de acima de 4ºC, com a água mais quente fluindo para cima. Os lagos seriam mais facilmente congelados se isso ocorresse, com a destruição de todas as plantas e animais que não suportam congelamento, e as formas de vida nestes locais teriam características diferentes.

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