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

Tradutor: Rita Almeida Revisora: Isabel Vaz Belchior

Water is the liquid of life.

A água é o líquido da vida.

We drink it,

Bebêmo-la,

we bathe in it,

tomamos banho nela,

we farm,

cook,

fazemos agricultura,

cozinhamos

and clean with it.

e usamo-la para limpar.

It's the most abundant molecule in our bodies.

É a molécula mais abundante do nosso corpo.

In fact, every life form we know of

Na verdade, todas as formas de vida que conhecemos

would die without it.

morreriam sem ela.

But most importantly, without water,

Mas mais importante ainda, sem água

we wouldn't have

não teríamos...

iced tea.

... chá gelado.

Mmmm, iced tea.

Hum, chá gelado.

Why do these ice cubes float?

Porque é que os cubos de gelo flutuam?

If these were cubes of solid argon

Se fossem cubos de árgon sólido

in a cup of liquid argon,

num copo de árgon líquido,

they would sink.

eles afundar-se-iam.

And the same goes for most other substances.

E o mesmo se aplica à maioria das substâncias.

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

Mas a água sólida, também conhecida por gelo,

is somehow less dense than liquid water.

é de alguma forma menos densa que a água líquida.

How's that possible?

Como é isso possível?

You already know that every water molecule

Já sabem que todas as moléculas da água

is made up of two hydrogen atoms

são constituídas por dois átomos de hidrogénio

bonded to one oxygen atom.

ligados a um átomo de oxigénio.

Let's look at a few of the molecules

Vamos olhar para algumas moléculas

in a drop of water,

numa gota de água

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

e digamos que a temperatura é de 25º C.

The molecules are bending,

As moléculas curvam-se,

stretching,

esticam-se,

spinning,

and moving through space.

giram

e mexem-se pelo espaço.

Now, let's lower the temperature,

Agora vamos diminuir a temperatura,

which will reduce the amount of kinetic energy

o que irá reduzir a quantidade de energia cinética

each of these molecules has

que cada uma destas moléculas tem

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

para que elas se curvem, estiquem, girem e se mexam 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

Pensaríamos que conforme a água líquida

starts to freeze,

começa a congelar

the molecules would just pack together

as moléculas se iriam amontoar

more and more closely,

cada vez mais próximas,

but that's not what happens.

mas não é isso que acontece.

Water has a special kind

A água tem uma interacção especial

of interaction between molecules

entre as moléculas

that most other substances don't have,

que a maioria das substâncias não tem

and it's called a hydrogen bond.

e a que se chama ligação de hidrogénio.

Now, remember that in a covalent bond

Lembrem-se que numa ligação co-valente

two electrons are shared,

são partilhados dois electrões,

usually unequally,

normalmente desigualmente,

between atoms.

entre átomos.

In a hydrogen bond,

Numa ligação de hidrogénio

a hydrogen atom is shared, also unequally,

é partilhado um átomo de hidrogénio, também de forma desigual,

between atoms.

entre átomos.

One hydrogen bond looks like this.

Uma ligação de hidrogénio tem este aspecto.

Two look like this.

Duas têm este.

Here's three

Aqui estão três

and four

e quatro

and five,

e cinco,

six,

seis,

seven,

eight,

sete,

oito,

nine,

ten,

nove,

dez,

eleven,

twelve,

onze,

doze.

I could go on.

Podia continuar.

In a single drop of water,

Numa única gota de água,

hydrogen bonds form extended networks

as ligações de hidrogénio formam redes alargadas

between hundreds, thousands, millions,

entre centenas, milhares, milhões,

billions, trillions of molecules,

mil milhões, biliões de moléculas,

and these bonds are constantly breaking and reforming.

e estas ligações estão constantemente a quebrar-se e a reformar-se.

Now, back to our water as it cools down.

Voltando à nossa água enquanto arrefece.

Above 4 degrees Celcius,

Acima dos 4º C,

the kinetic energy of the water molecules

a energia cinética das moléculas de água

keeps their interactions with each other short.

mantém as suas interacções umas com as outras curtas.

Hydrogen bonds form and break

As ligações de hidrogénio formam-se e quebram-se

like high school relationships,

como relações no liceu,

that is to say, quickly.

ou seja, depressa.

But below 4 degrees,

Mas abaixo dos 4 graus,

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 hidrogénio.

So, hydrogen bonds form much more frequently

Portanto, as ligações de hidrogénio formam-se muito mais frequentemente

than they break

do que se quebram

and beautiful structures start to emerge

e começam a emergir do caos

from the chaos.

belas estruturas.

This is what solid water, ice,

É assim que a água sólida, o gelo,

looks like on the molecular level.

se parece a nível molecular.

Notice that the ordered, hexagonal structure

Reparem que a estrutura ordenada, hexagonal

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 sabem que se um objecto é menos denso

than the fluid it's in,

do que o fluído onde está,

it will float.

irá flutuar.

So, ice floats on water,

O gelo flutua na água,

so what?

e então?

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

Consideremos um mundo sem gelo a flutuar.

The coldest part of the ocean

A parte mais fria do oceano

would be the pitch-black ocean floor,

seria o solo completamente escuro do oceano.

once frozen, always frozen.

Uma vez congelado, sempre congelado.

Forget lobster rolls

Esqueçam as sandes de lagosta,

since crustaceans would lose their habitats,

uma vez que os crustáceos perderiam o seu "habitat",

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

ou o "sushi", uma vez que as florestas de algas não cresceriam.

What would Canadian kids do in winter

O que fariam os miúdos canadianos no Inverno

without pond hockey or ice fishing?

sem o hóquei no gelo ou a pesca no gelo?

And forget James Cameron's Oscar

E esqueçam o Óscar do James Cameron,

because the Titanic totally would have made it.

porque o Titanic não se teria afundado.

Say goodbye to the white polar ice caps

Digam adeus aos glaciares

reflecting sunlight

reflectindo a luz do sol

that would otherwise bake the planet.

que de outro modo cozinharia o planeta.

In fact, forget the oceans as we know them,

Na verdade, esqueçam os oceanos como os conhecemos,

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

que cobrem mais de 70% da superfície da Terra

regulate the atmosphere of the whole planet.

e regulam a atmosfera de todo o planeta.

But worst of all,

Mas o pior de tudo

there would be no iced tea.

é que não haveria chá gelado.

Mmmmm, iced tea.

Hum, chá gelado.