Termodinâmica I · Episódio 5
O lago que congela por cima
A dilatação anômala da água
O caso

- lago no inverno: gelo só na superfície
- logo abaixo do gelo: 0 °C · no fundo: 4 °C
- densidade máxima da água: 3,98 °C ·
- gelo: · cerca de 9% mais volume
O caso

- lago no inverno: gelo só na superfície
- logo abaixo do gelo: 0 °C · no fundo: 4 °C
- densidade máxima da água: 3,98 °C ·
- gelo: · cerca de 9% mais volume
O caso

- lago no inverno: gelo só na superfície
- logo abaixo do gelo: 0 °C · no fundo: 4 °C
- densidade máxima da água: 3,98 °C ·
- gelo: · cerca de 9% mais volume
O caso

- lago no inverno: gelo só na superfície
- logo abaixo do gelo: 0 °C · no fundo: 4 °C
- densidade máxima da água: 3,98 °C ·
- gelo: · cerca de 9% mais volume
Pergunta do episódio
Por que o lago fecha por cima e o peixe sobrevive embaixo?
Conceito 1 — A regra e a exceção

- regra, com :
- água entre 0 e 4 °C: · aquece e encolhe
- acima de 4 °C: volta ao normal
Exemplo resolvido — o quilo que encolhe
1 kg de água vai de 0 °C (1,00016 L) a 4 °C (1,00003 L); índice em °C
- −0,13 mL · aqueceu e diminuiu
Exemplo resolvido — o quilo que encolhe
1 kg de água vai de 0 °C (1,00016 L) a 4 °C (1,00003 L); índice em °C
- −0,13 mL · aqueceu e diminuiu
Exemplo resolvido — o quilo que encolhe
1 kg de água vai de 0 °C (1,00016 L) a 4 °C (1,00003 L); índice em °C
- −0,13 mL · aqueceu e diminuiu
Conceito 2 — Densidade máxima

- massa fixa: volume mínimo ⟺ densidade máxima
- extremo das duas curvas: 4 °C (não 0 °C)
Exemplo resolvido — de 4 °C para 0 °C
1 kg de água esfria de 4 °C para 0 °C, ainda líquida; índice em °C
- massa em kg, densidade em kg/L · esfriou e cresceu
Exemplo resolvido — de 4 °C para 0 °C
1 kg de água esfria de 4 °C para 0 °C, ainda líquida; índice em °C
- massa em kg, densidade em kg/L · esfriou e cresceu
Exemplo resolvido — de 4 °C para 0 °C
1 kg de água esfria de 4 °C para 0 °C, ainda líquida; índice em °C
- massa em kg, densidade em kg/L · esfriou e cresceu
Conceito 3 — O lago em camadas

- outono: superfície cede calor ao ar, afunda, mistura tudo até 4 °C
- abaixo de 4 °C: água fria fica em cima · mistura para
- gelo isola · fundo segue a 4 °C
Conceito 3 — O lago em camadas

- outono: superfície cede calor ao ar, afunda, mistura tudo até 4 °C
- abaixo de 4 °C: água fria fica em cima · mistura para
- gelo isola · fundo segue a 4 °C
Conceito 3 — O lago em camadas

- outono: superfície cede calor ao ar, afunda, mistura tudo até 4 °C
- abaixo de 4 °C: água fria fica em cima · mistura para
- gelo isola · fundo segue a 4 °C
Exemplo resolvido — quem vai para o fundo
Água a 4 °C () contra água a 0 °C ()
- a de 4 °C desce
Exemplo resolvido — quem vai para o fundo
Água a 4 °C () contra água a 0 °C ()
- a de 4 °C desce
Exemplo resolvido — quem vai para o fundo
Água a 4 °C () contra água a 0 °C ()
- a de 4 °C desce
Conceito 4 — Gelo: 9% maior

- mesma massa, mais volume · menos densidade
- gelo menos denso que a água → flutua
- espaço fechado: cano, garrafa, rocha racham
Conceito 4 — Gelo: 9% maior

- mesma massa, mais volume · menos densidade
- gelo menos denso que a água → flutua
- espaço fechado: cano, garrafa, rocha racham
Conceito 4 — Gelo: 9% maior

- mesma massa, mais volume · menos densidade
- gelo menos denso que a água → flutua
- espaço fechado: cano, garrafa, rocha racham
Exemplo resolvido — garrafa no freezer

Garrafa de 500 mL cheia de água até a boca congela
- sobram 45 mL
Exemplo resolvido — garrafa no freezer

Garrafa de 500 mL cheia de água até a boca congela
- sobram 45 mL
Exemplo resolvido — garrafa no freezer

Garrafa de 500 mL cheia de água até a boca congela
- sobram 45 mL
Conceito 5 — A ponta do iceberg

- flutua: massa deslocada igual à do bloco
- fração submersa:
- gelo na água: só 8,3% à vista
Exemplo resolvido — quanto afunda
Bloco de gelo flutuando em água a cerca de 4 °C
- 8,3% fora
Exemplo resolvido — quanto afunda
Bloco de gelo flutuando em água a cerca de 4 °C
- 8,3% fora
Exemplo resolvido — quanto afunda
Bloco de gelo flutuando em água a cerca de 4 °C
- 8,3% fora
Radar ENEM

- ✗ "esquentou, dilatou" entre 0 e 4 °C
- ✗ fundo do lago congelado a 0 °C
- ✗ volume mínimo como densidade mínima
- ✗ gelo "tem mais massa"
- ✗ iceberg metade fora
- ✓ 4 °C: volume mínimo, densidade máxima
Radar ENEM

- ✗ "esquentou, dilatou" entre 0 e 4 °C
- ✗ fundo do lago congelado a 0 °C
- ✗ volume mínimo como densidade mínima
- ✗ gelo "tem mais massa"
- ✗ iceberg metade fora
- ✓ 4 °C: volume mínimo, densidade máxima
Radar ENEM

- ✗ "esquentou, dilatou" entre 0 e 4 °C
- ✗ fundo do lago congelado a 0 °C
- ✗ volume mínimo como densidade mínima
- ✗ gelo "tem mais massa"
- ✗ iceberg metade fora
- ✓ 4 °C: volume mínimo, densidade máxima
Radar ENEM

- ✗ "esquentou, dilatou" entre 0 e 4 °C
- ✗ fundo do lago congelado a 0 °C
- ✗ volume mínimo como densidade mínima
- ✗ gelo "tem mais massa"
- ✗ iceberg metade fora
- ✓ 4 °C: volume mínimo, densidade máxima
Radar ENEM

- ✗ "esquentou, dilatou" entre 0 e 4 °C
- ✗ fundo do lago congelado a 0 °C
- ✗ volume mínimo como densidade mínima
- ✗ gelo "tem mais massa"
- ✗ iceberg metade fora
- ✓ 4 °C: volume mínimo, densidade máxima
Radar ENEM

- ✗ "esquentou, dilatou" entre 0 e 4 °C
- ✗ fundo do lago congelado a 0 °C
- ✗ volume mínimo como densidade mínima
- ✗ gelo "tem mais massa"
- ✗ iceberg metade fora
- ✓ 4 °C: volume mínimo, densidade máxima
Resumo em cinco peças

- 4 °C: água no mais denso
- 0 a 4 °C: aquece e encolhe
- gelo: 9% mais volume
- lago fecha por cima
- iceberg: 91,7% escondido
Resumo em cinco peças

- 4 °C: água no mais denso
- 0 a 4 °C: aquece e encolhe
- gelo: 9% mais volume
- lago fecha por cima
- iceberg: 91,7% escondido
Resumo em cinco peças

- 4 °C: água no mais denso
- 0 a 4 °C: aquece e encolhe
- gelo: 9% mais volume
- lago fecha por cima
- iceberg: 91,7% escondido
Resumo em cinco peças

- 4 °C: água no mais denso
- 0 a 4 °C: aquece e encolhe
- gelo: 9% mais volume
- lago fecha por cima
- iceberg: 91,7% escondido
Resumo em cinco peças

- 4 °C: água no mais denso
- 0 a 4 °C: aquece e encolhe
- gelo: 9% mais volume
- lago fecha por cima
- iceberg: 91,7% escondido
Treine no jogo

QR do jogo → https://professorcanario.com.br/t1/c5/lista
Canarinho · lista do Episódio 5
Depois da aula: o combo deste episódio
Livro da minissérie

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