Quando você adiciona gelo a um copo de água ou a qualquer outra bebida, é comum observar que ele permanece flutuando na superfície do líquido, semelhante a um iceberg que se destaca nas vastas águas da Antártica. Por outro lado, se você pegar uma pedra do mesmo tamanho e peso de um cubo de gelo, notará que ela afundará instantaneamente. Mas por que o gelo flutua enquanto a pedra não?
Independentemente de seu tamanho, seja um pequeno cubo de gelo usado para resfriar sua bebida ou um enorme iceberg no oceano, ambos continuarão a flutuar na superfície da água até que derretam completamente.
Os cientistas esclarecem que essa característica pode parecer contra intuitiva, uma vez que rochas normalmente afundam ao serem colocadas na água. A explicação está diretamente relacionada ao conceito de densidade, que é a relação entre a massa e o volume de um objeto. A densidade determina se um objeto irá flutuar ou afundar.
Por exemplo, ao colocar um objeto de baixa densidade, como um pedaço de isopor, na superfície de um lago, ele flutua, pois a água é relativamente mais densa que o isopor. Em contrapartida, uma barra sólida de ferro afunda de imediato ao ser colocada em um rio, pois sua densidade é muito superior à da água.
Mas quão significativa é essa diferença? Afinal, o gelo é apenas água em estado sólido. Muitas pessoas acreditam que, ao se solidificar, o gelo se torna mais pesado que a água líquida. No entanto, isso não é exatamente correto, pelo menos em relação ao gelo. Ele flutua porque sua densidade é inferior à da água. Na verdade, o gelo é aproximadamente 9% menos denso que a água líquida.
Essa diferença de densidade permite que a água empurre o gelo para a superfície, facilitando sua flutuação. É por essa razão que, em rios e lagos congelados, o gelo se forma na parte superior, enquanto a água líquida permanece abaixo, garantindo a sobrevivência de peixes e outros organismos aquáticos, mesmo em temperaturas extremamente frias.
A enciclopédia Britannica explica: “Por essa razão, a água é uma das poucas substâncias que é realmente menos densa na forma sólida do que no estado líquido, caindo de 1.000 para 917 quilos por metro cúbico. É a razão pela qual o gelo flutua em vez de afundar, de modo que, durante o inverno, ele se desenvolve como uma camada na superfície de lagos e rios em vez de afundar abaixo da superfície e acumular-se no fundo.”
A maioria das substâncias tende a ser mais densa em seu estado sólido, mas o gelo é uma exceção notável, pois sua densidade é menor que a da água líquida. Esse fenômeno é principalmente resultado da estrutura molecular do gelo.
A água (H2O) é composta por moléculas formadas por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. As cargas positivas dos átomos de hidrogênio são atraídas pelas cargas negativas dos átomos de oxigênio de outras moléculas, formando o que os cientistas denominam de ligações de hidrogênio.
No estado sólido, essas ligações organizam as moléculas de água em uma estrutura cristalina aberta, na qual as moléculas se encontram mais afastadas umas das outras do que no estado líquido. Essa organização é a chave para entender por que o gelo flutua.
