Enunciado

Considere um raso corpo de água. É possível que a água congele durante uma noite fria e seca, mesmo se o ar ambiente e a temperatura da superfície em torno nunca chegarem a 0°C? Explique.

Passo 1

O exercício questiona se mesmo em uma condição em que o ambiente não atinge a temperatura de congelamento da água é possível que a água congele. A resposta é sim, é possível que a água congele e vamos tentar elucidar como isso acontece.

Passo 2

Imagine que o ar em torno do corpo de água não esteja saturado. Neste caso, é possível que haja transferência de água para o ar. Certo? Legal.

Agora que concordamos com isso, vamos em frente. A água está em estado líquido mas, para que ela se difunda no ar é necessário que ela evapore. Tudo bem?

Mas se o ar ambiente e a superfície estão em uma temperatura próxima à da água, quem fornece a energia necessária para a água evaporar?

Passo 3

A água que evapora retira calor da água no entorno e, isso, permite a transição de fase de líquido para vapor. Este é um ponto.

Mas se pensarmos pelo outro lado, uma parte de água perde energia. Certo?

A fração de água que perde energia nesse processo de evaporação diminui de temperatura até que, possivelmente, atinja a temperatura de congelamento e congele, mesmo que o ar ambiente esteja em uma temperatura superior.

Resposta

É possível que a água congele, desde que ocorra transferência simultânea de calor e massa.

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