04/02/2022 Física

Quais são os 4 estados da água?

Escrito por Hexag Educação @hexagmedicina
Quais são os 4 estados da água?

Na natureza, a água pode ser encontrada em três estados físicos: líquido, sólido e gasoso. Recebe o nome de ciclo da água o movimento dela na natureza por meio dos processos de transformação. 

Essas mudanças de estados físicos ocorrem através de processos chamados de: vaporização (ebulição e evaporação), fusão, sublimação, solidificação e liquefação (condensação). Além desses, que são encontrados na natureza, os cientistas descobriram um quarto estado. Continue lendo para entender mais sobre esses quatro estados da água. 

Água: três estados físicos na natureza

A água pode ser encontrada de três formas distintas na natureza. A seguir explicaremos cada uma delas. 

Estado Líquido

A água em estado líquido não possui forma própria. É encontrada em sua maior parte em rios, lagos e oceanos. 

Estado Sólido

Nesse estado a água tem forma própria, como no caso dos cubos de gelo. O formato se dá porque as moléculas estão muito próximas devido à temperatura. 

Estado Gasoso

Nesse estado as partículas estão bem afastadas umas das outras, não tendo uma forma definida. 

Mudanças de Estados Físicos da Água

Existem cinco processos de mudanças de estados físicos da água. A seguir explicaremos todos eles. 

Fusão

Consiste na passagem do estado sólido para o estado líquido. Essa mudança acontece pelo aquecimento. Um exemplo é quando um gelo derrete durante um dia quente. Recebe o nome de Ponto de Fusão (PF) a temperatura em que a água passa do estado sólido para o estado líquido. O ponto de fusão da água é 0°C. 

Vaporização

Consiste na passagem do estado líquido para o estado gasoso através do aquecimento da água. Recebe o nome de “Ponto de Ebulição” (PE) a temperatura em que a substância passa do estado líquido para o estado gasoso. O ponto de ebulição da água é 100°C. 

É importante lembrar que ebulição e evaporação são na verdade tipos de vaporização. A diferença entre as duas está na velocidade do aquecimento. Quando o aquecimento é lento, o processo se chama evaporação. Quando o aquecimento é rápido recebe o nome de ebulição.

Solidificação

Consiste no processo de mudança do estado líquido para o estado sólido causado pelo arrefecimento ou resfriamento. Recebe o nome de “Ponto de Solidificação” a temperatura em que a substância torna-se sólida. No caso da água, o ponto de solidificação é 0°C. O melhor exemplo é o dos cubos de gelo que colocamos no refrigerador. 

Liquefação

Pode ser chamada também de Condensação e se trata do processo em que há mudança do estado gasoso para o estado líquido devido ao resfriamento (arrefecimento). Exemplos: gerada e orvalho das plantas. 

Sublimação

Consiste na passagem do estado sólido para o estado gasoso através de aquecimento. Pode se referir ainda a passagem do estado gasoso para o estado sólido  (ressublimação) através de arrefecimento. Dentre os exemplos estão naftalina e gelo seco. 

O quarto estado físico da água

Anteriormente apresentamos os três estados físicos em que a água é encontrada na natureza. Esses estados são ensinados na escola. Porém, os cientistas descobriram um quarto estado físico da água em que ela não é nem líquida, nem sólida e nem gasosa. Quando a água se sente pressionada assume uma quarta fase que não pode ser explicada de acordo com as bases da Física Clássica.

Essa descoberta desconcertante foi feita por pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos Estados Unidos. Os cientistas observaram moléculas de água aprisionadas dentro de um mineral chamado de berilo, componente das esmeraldas. O berilo, por dentro, possui canais minúsculos que formam pequenas “jaulas”. Para se ter uma ideia, suas dimensões são tão diminutas que são medidas em átomos.

Cada uma dessas jaulas possui apenas 5 átomos de tamanho com capacidade para armazenar somente uma molécula de água. A molécula H2O permanece sob condições de pressão extrema bem apertada. Foi nessas condições que os pesquisadores observaram a água tendo um comportamento que não faz sentido de acordo com a Física Clássica.

Efeito túnel

Os cientistas observaram o chamado efeito túnel, fenômeno observado apenas em nível quântico com partículas bem menores que a da água. Geralmente, quando não existe energia os elétrons deixam de se mover porque não conseguem transpor uma barreira à sua frente. Imagine uma bola que precisa receber um chute para subir uma montanha.

No reino da Física Quântica existem casos em que podemos observar a bola atravessar a montanha sem receber nenhum impulso. Essa bola pode até mesmo estar nos dois lados da montanha ao mesmo tempo. Pode estar dentro da montanha também. Esse efeito túnel se manifesta somente em casos específicos, quando os elétrons se deparam com uma barreira tão fina que podem ignorá-la seguindo em frente.

É importante esclarecer que essas leis da mecânica não tinham sido aplicadas a moléculas de água. Os cientistas, ao observar as “jaulas”, se depararam com moléculas da água que formavam anéis estranhos. O hidrogênio dentro de cada jaula assumia seis posições distintas ao mesmo tempo.

Aplicabilidade

Considerando o transporte da água, é bastante interessante conhecer esse quarto estado físico. É uma forma de pensar como fazer o transporte da substância em ambientes pequenos e apertados, como nanotubos de carbono ou até nas membranas do corpo humano. 

No nosso dia a dia não há nenhum paralelo possível para esse quarto estado físico. Os cientistas ainda não têm respostas conclusivas a respeito desse curioso comportamento quântico da água. Porém, de uma coisa os cientistas tem certeza, todo anel de esmeralda é uma testemunha desse fenômeno.

Agora você conhece os quatro estados físicos da água!

Retornar ao Blog