Terra: Planeta Água
Regina H. Porto Francisco
Professora Dra. aposentada pelo IQSC-USP - Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo e Professora da UNIFEB - Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos
Professora Dra. aposentada pelo IQSC-USP - Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo e Professora da UNIFEB - Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos
e-mail: porto@iqsc.usp.br
A água pode não ter sido o único determinante para o surgimento da vida na Terra, mas, sem ela, certamente a vida seria alguma coisa bem diferente daquilo que conhecemos. Até por isso, a procura de alguma forma de vida fora da Terra começa pela procura de água líquida.
A presença de água líquida determina várias características importantes de um planeta, desde as condições climáticas até a sua superfície bastante regular (quando comparada com outros astros), além da ocorrência de vida, naturalmente. O Planeta Marte não tem água líquida na sua superfície: Em sua região equatorial, a temperatura oscila entre + 22°C durante o dia e – 73°C à noite. A Lua, sem água, tem a superfície muito irregular, com inúmeras crateras resultantes de impactos de asteróides e Marte tem montanhas muito altas.
Acima fotos do planeta Marte e abaixo da Lua (ao lado direito, uma aproximação destacando o relevo do astro).
A Terra, com dois terços da superfície coberta por água em estado líquido, apresenta diferenças de temperatura da ordem de apenas cerca de 10°C em 24 horas. Sua superfície foi "alisada" pela presença de água, que arrasta os materiais e dissolve parte deles. A água viabiliza a sobrevivência em ambientes secos, de seres que alteram a superfície do Planeta, e também fornece o habitat para plantas e animais, que escavam e/ou depositam materiais sobre a Terra. Calcula-se que a Terra tenha cerca de 1360 quatrilhões de toneladas de água, sendo que 95,5% disto é salgada e está nos mares e oceanos. Cerca de 2,2% está aprisionado nas calotas polares e geleiras, que são constituídas de água doce. Apenas 2,3% constitui água doce líquida, sendo que quase a totalidade encontra-se retida no solo e sub-solo. Estima-se que a atmosfera contenha apenas 0,035% da água do Planeta. Apenas cerca de 130 trilhões de toneladas estão nos lagos, pântanos e rios.
Uma propriedade interessante da água, cuja conseqüência é a regulação do clima na Terra, é o valor excepcionalmente alto do seu calor específico, isto é, a quantidade de calor necessária para elevar de 1°C a temperatura de 1 grama de água. Isto significa que a água requer grande quantidade de calor para aumentar sua temperatura. Ela armazena calor, variando pouco a sua temperatura. Da mesma forma, para esfriar ela deve perder grandes quantidades de calor. Por isso, quando precisamos abaixar a temperatura de um objeto, o colocamos dentro da água fria, pois o calor será transferido para a água , cuja temperatura será pouco alterada. Pela mesma razão, durante o dia os oceanos absorvem parte considerável do calor que incide sobre a Terra e impede que ocorram grandes aumentos de temperatura, enquanto que, à noite, os oceanos perdem calor. Este mecanismo minimiza as variações de temperaturas entre dia e noite. Aliás, a diferença entre as temperaturas máxima (no verão) e mínima ( no inverno) são muito menores nas regiões litorâneas do que no interior dos continentes. Sistemas industriais de refrigeração, assim como qualquer veículo, usam água por esta mesma razão.
Quando uma porção de matéria passa do estado sólido para o líquido e, depois, para o gasoso, absorve calor e tem sua temperatura ampliada, pois, nesta seqüência, cada estado físico da matéria tem maior energia cinética do que o anterior. Cada transição de fase da água requer muito mais calor do que transições equivalentes de outras substâncias. Por exemplo, fundir 1 g de água, a 0°C, requer 334 Joules enquanto 1 g de etanol a -114°C, 1 g de acetona a -95°C ou 1 g de metanol a –182°C requerem apenas cerca de 100 Joules. As temperaturas citadas são aquelas em as duas fases co-existem em equilíbrio, sob pressão de 1 atmosfera, isto é, são os pontos de fusão normais destas substâncias. Na vaporização dos compostos nos seus pontos de ebulição normais, observa-se que 1 g de água a 100°C requer 2260 Joules enquanto que 1 g de etanol a 78°C requer 945 J, 1 g de acetona a 56°C requer 500 J e 1 g de metanol a 64°C requer 930 J. Aliás, a combinação de elevados valores de calor específico e de calor de vaporização faz com que ela apague o fogo.
Você já havia pensado nisso, por que a água apaga o fogo? O fogo consiste na reação de combustão entre o oxigênio do ar e o material que está queimando, isto é, o combustível. Os produtos desta reação são óxidos, como a própria água e gás carbônico. Esta reação não é espontânea e requer muito calor para ser iniciada e mantida. Uma vez iniciada, o calor gerado pela própria reação a mantém. Se jogamos água no fogo, grande parte do calor gerado na combustão é absorvido por ela para aquecer e vaporizar. Falta, então, calor para manter a reação e a queima é interrompida.
Esta substância, tão simples e abundante, teve papel decisivo nas características do Planeta Terra e no surgimento e evolução da vida. Entretanto, nós, que aprendemos a alterar intensamente o Planeta Terra para vivermos melhor, precisamos, agora, zelar pelo Planeta Água, para que ele continue sendo o Planeta Vida!
Revista Eletrônica de Ciências - Número 28 - Setembro / Outubro / Novembro de 2004.
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