Entalpia de vaporização, calor específico e densidade da água PDF

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O contexto básico da biologia química....

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ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO, CALOR ESPECÍFICO E DENSIDADE DA ÁGUA ESTADOS DA ÁGUA Devido à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio entre as moléculas, a água tem propriedades químicas únicas em todos os três estados (sólido, líquido e gasoso). Uma vez que organismos, de humanos a bactérias, têm alto teor de água, é importante para a biologia compreender as características químicas únicas da água em seus três estados. Na água líquida, as ligações de hidrogênio se formam e continuam a quebrar à medida que as moléculas de água deslizam umas contra as outras. A quebra dessas ligações é causada pela energia cinética (energia cinética) das moléculas de água, causada pelo calor contido no sistema. Quando o calor aumenta (por exemplo, quando a água ferve), o aumento na energia cinética das moléculas de água fará com que as ligações de hidrogênio sejam completamente quebradas, permitindo que as moléculas de água escapem para o ar como um gás. Observamos que esse gás é o vapor d'água. Por outro lado, quando a temperatura cai e a água congela, as moléculas de água formam uma estrutura cristalina mantida por ligações de hidrogênio (porque quase não há energia térmica para quebrar as ligações de hidrogênio). DENSIDADE DA ÁGUA A menor densidade da água sólida deve-se à forma como as ligações de hidrogênio são orientadas durante o congelamento. Especificamente, no gelo, as moléculas de água separam-se mais umas das outras do que na água líquida. Se você colocou um recipiente de vidro selado no congelador com alimentos com alto teor de água (sopa, refrigerante, etc.), você pode ter visto isso com seus próprios olhos, mas quando a água líquida congelar e rachar, irá estourar ou explodir. Para a maioria dos outros líquidos, a solidificação que ocorre quando a temperatura diminui e a energia cinética (movimento) das moléculas diminui faz com que as moléculas compactem mais firmemente do que na forma líquida, de modo que a densidade do sólido é maior do que a do líquido. A água é a anomalia de densidade mais baixa na forma sólida (isto é, anomalamente estranha). Por causa de sua baixa densidade, o gelo flutua na superfície da água líquida, como vemos em icebergs ou cubos de gelo em um copo de chá gelado. Em lagos e lagoas, uma camada de gelo se forma na superfície da água líquida, formando uma barreira isolante que evita que os animais e plantas do lago congelem. Por que congelar organismos é prejudicial? Podemos lembrar a situação da garrafa de refrigerante que quebrou na geladeira. Quando a célula congela, seu conteúdo de água se expande e sua membrana (como uma garrafa de refrigerante) se quebra em pedaços. CAPACIDADE TÉRMICA DA ÁGUA O aumento da temperatura da água líquida requer muito calor porque parte dele é usado para quebrar as ligações de hidrogênio entre as moléculas. Em outras palavras, a água tem uma alta capacidade de calor específico, que é definida como o calor necessário para elevar a temperatura de um grama de substância em um grau Celsius. O calor necessário para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1 grau Celsius tem seu próprio nome, calorias.

Devido à sua alta capacidade de calor, a água pode minimizar as mudanças de temperatura. Por exemplo, a capacidade térmica específica da água é cerca de cinco vezes a da areia. Quando o sol se põe, a terra esfria mais rápido do que o oceano. À noite, o resfriamento lento permite que a água libere calor para as terras próximas. Animais de sangue quente também usam água para distribuir calor no corpo humano: ela atua como um sistema de refrigeração de carro, transferindo calor de lugares mais quentes para áreas mais frias, o que ajuda o corpo a manter uma temperatura uniforme. ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO Assim como aumentar a temperatura da água líquida requer muito calor, também requer muito calor para evaporar uma certa quantidade de água, porque as ligações de hidrogênio devem ser quebradas para separar as moléculas e transferi-las para o estado gasoso. Ou seja, a água possui uma alta entalpia de vaporização, que é a energia necessária para converter um grama de moles líquido em gás a uma temperatura constante. A 100 ° C (ponto de ebulição da água), a entalpia de vaporização da água é de cerca de 540cal / g. Observe que mesmo em temperaturas mais baixas, algumas moléculas de água (moléculas de água com alta energia cinética) escaparão da superfície da água. À medida que as moléculas de água evaporam, a superfície de evaporação fica fria, processo denominado resfriamento evaporativo. Isso ocorre porque moléculas com energia cinética mais alta são perdidas por evaporação (para mais informações, veja o vídeo sobre resfriamento evaporativo). Em humanos e outros organismos, a evaporação do suor (90% é água) resfria o corpo para manter uma temperatura constante....