Why does ice float in water? - George Zaidan and Charles Morton

Por que o gelo boia na água? - George Zaidan e Charles Morton

Tradutor: Leonardo Silva Revisor: Wanderley Jesus

Water is the liquid of life.

A água é o líquido da vida.

We drink it,

Nós a bebemos,

we bathe in it,

tomamos banho com ela,

we farm,

cook,

cultivamos,

cozinhamos,

and clean with it.

e limpamos com ela.

It's the most abundant molecule in our bodies.

É a molécula mais abundante em nosso corpo.

In fact, every life form we know of

Na verdade, toda forma de vida que conhecemos

would die without it.

morreria sem ela.

But most importantly, without water,

Mas, principalmente, sem a água,

we wouldn't have

não teríamos

iced tea.

o chá gelado.

Mmmm, iced tea.

Hummm... chá gelado.

Why do these ice cubes float?

Por que esses cubos de gelo boiam?

If these were cubes of solid argon

Se fossem cubos de argônio sólido

in a cup of liquid argon,

em um copo com argônio líquido,

they would sink.

eles afundariam.

And the same goes for most other substances.

O mesmo vale para a maioria das outras substâncias.

But solid water, a.k.a. ice,

Mas a água sólida, também conhecida como gelo,

is somehow less dense than liquid water.

é, por alguma razão, menos densa que a água líquida.

How's that possible?

Como isso é possível?

You already know that every water molecule

Você já sabe que cada molécula de água

is made up of two hydrogen atoms

é composta de dois átomos de hidrogênio,

bonded to one oxygen atom.

ligados a um átomo de oxigênio.

Let's look at a few of the molecules

Vajamos algumas das moléculas

in a drop of water,

em uma gota de água,

and let's say the temperature is 25 degrees Celcius.

e digamos que a temperatura seja de 25°C.

The molecules are bending,

As moléculas estão se dobrando,

stretching,

esticando-se,

spinning,

and moving through space.

girando

e se movendo pelo espaço.

Now, let's lower the temperature,

Agora, vamos baixar a temperatura,

which will reduce the amount of kinetic energy

o que vai reduzir a energia cinética

each of these molecules has

que cada uma dessas moléculas possui,

so they'll bend, stretch, spin, and move less.

fazendo-as se dobrar, esticar, girar e mover menos.

And that means that on average,

E isso significa que, em média,

they'll take up less space.

elas ocuparão menos espaço.

Now, you'd think that as the liquid water

Mas você pensaria que, conforme a água líquida

starts to freeze,

começa a congelar,

the molecules would just pack together

as moléculas se amontoariam,

more and more closely,

cada vez mais próximas uma da outra,

but that's not what happens.

mas não é isso o que acontece.

Water has a special kind

A água tem um tipo especial

of interaction between molecules

de interação molecular

that most other substances don't have,

que a maioria das outras substâncias não têm,

and it's called a hydrogen bond.

que é chamada de ligação de hidrogênio.

Now, remember that in a covalent bond

Mas lembre-se de que em uma ligação covalente

two electrons are shared,

dois elétrons são compartilhados,

usually unequally,

geralmente de forma desigual,

between atoms.

entre os átomos.

In a hydrogen bond,

Em uma ligação de hidrogênio,

a hydrogen atom is shared, also unequally,

um átomo de hidrogênio é compartilhado, também de forma desigual,

between atoms.

entre os átomos.

One hydrogen bond looks like this.

Uma ligação de hidrogênio é assim.

Two look like this.

Duas são assim.

Here's three

Aqui são três,

and four

quatro,

and five,

cinco,

six,

seis,

seven,

eight,

sete,

oito,

nine,

ten,

nove,

dez,

eleven,

twelve,

onze,

doze,

I could go on.

eu poderia continuar.

In a single drop of water,

Em uma única gota de água,

hydrogen bonds form extended networks

as ligações de hidrogênio formam extensas redes

between hundreds, thousands, millions,

entre centenas, milhares, milhões,

billions, trillions of molecules,

bilhões, trilhões de moléculas,

and these bonds are constantly breaking and reforming.

e essas ligações constantemente se quebram e se restauram.

Now, back to our water as it cools down.

Bom, voltemos à nossa água, enquanto ela se resfria.

Above 4 degrees Celcius,

Acima dos 4°C,

the kinetic energy of the water molecules

a energia cinética das moléculas de água

keeps their interactions with each other short.

mantém curtas suas interações umas com as outras.

Hydrogen bonds form and break

As ligações de hidrogênio se formam e se quebram

like high school relationships,

como relacionamentos de escola,

that is to say, quickly.

ou seja, rapidamente.

But below 4 degrees,

Mas, abaixo de 4°C,

the kinetic energy of the water molecules

a energia cinética das moléculas de água

starts to fall below the energy

começa a cair, abaixo da energia

of the hydrogen bonds.

das ligações de hidrogênio.

So, hydrogen bonds form much more frequently

Então, as ligações de hidrogênio se formam com muito mais frequência

than they break

do que se quebram,

and beautiful structures start to emerge

e belas estruturas começam a surgir

from the chaos.

a partir do caos.

This is what solid water, ice,

É assim que a água sólida, o gelo,

looks like on the molecular level.

fica em nível molecular.

Notice that the ordered, hexagonal structure

Note que a estrutura hexagonal, ordenada,

is less dense than the disordered structure

é menos densa que a estrutura desordenada

of liquid water.

da água líquida.

And you know that if an object is less dense

E você sabe que, se um objeto for menos denso

than the fluid it's in,

que o fluido onde estiver,

it will float.

ele vai boiar.

So, ice floats on water,

Então, o gelo boia na água,

so what?

e daí?

Well, let's consider a world without floating ice.

Bem, vamos imaginar o mundo sem o gelo boiando.

The coldest part of the ocean

A parte mais fria do oceano

would be the pitch-black ocean floor,

seria o leito escuro do oceano.

once frozen, always frozen.

Uma vez congelado, sempre congelado.

Forget lobster rolls

Esqueça os sanduíches de lagosta,

since crustaceans would lose their habitats,

já que os crustáceos perderiam seus habitats,

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

ou o sushi, já que as florestas de algas não cresceriam.

What would Canadian kids do in winter

O que as crianças canadenses fariam no inverno

without pond hockey or ice fishing?

sem o hóquei no lago ou a pesca no gelo?

And forget James Cameron's Oscar

E esqueça o Oscar de James Cameron,

because the Titanic totally would have made it.

porque o Titanic jamais teria afundado.

Say goodbye to the white polar ice caps

Diga adeus às brancas calotas polares,

reflecting sunlight

que refletem a luz do Sol;

that would otherwise bake the planet.

esta, do contrário, cozinharia o planeta.

In fact, forget the oceans as we know them,

Na verdade, esqueça os oceanos como os conhecemos,

which at over 70% of the Earth's surface area,

os quais, ocupando mais de 70% da superfície da Terra,

regulate the atmosphere of the whole planet.

regulam a atmosfera de todo o planeta.

But worst of all,

Mas, pior que tudo isso,

there would be no iced tea.

não existiria o chá gelado.

Mmmmm, iced tea.

Hummm, chá gelado.