O calor específico da água e o controle térmico dos organismos
Cerca de dois terços da superfície da Terra está coberta por
água. Os cinco oceanos contêm 97,2% da água do planeta. O aglomerado de gelo do Ántartido
(região mais a sul do globo) contém cerca de 90% de toda a água potável
existente no planeta. A água em forma de vapor pode ser vista nas nuvens, contribuindo para
o albedo
da Terra.
Ela possui muitas propriedades incomuns que são críticas para a vida,
nomeadamente é um excelente solvente e possui alta superficial (0,07198 N m-1 a
25 °C). A água pura tem sua maior densidade
a 3,984°C (999,972 kg/m³) e tem valores de densidade menor ao arrefecer que ao aquecer. Por ser uma substância estável na
atmosfera, desempenha um papel importante como absorvente da radiação infravermelha, crucial na
atenuação do efeito estufa da atmosfera. A água também
possui um calor específico peculiarmente alto (75,327 J
mol-1 K-1 a 25 °C), que desempenha um importante papel na
regulação do clima global.
Ela dissolve vários tipos de substânicas polares e iônicas, como sais e açucares,
facilitando as interações químicas entre as diferentes
substâncias fora e dentro dos organismos vivos, principalmente nos de metabolismo
complexo.
Se alguém contasse que quanto mais baixa for a temperatura ambiente mais
calor há; e que, quando a temperatura ambiente sobe para valores próximos à
temperatura corporal, o mal estar associado deve-se não ao excesso mas sim à
falta de calor, isso certamente chamaria a atenção, e seria motivo de espanto
para a grande maioria das pessoas. Pois, cientificamente falando, é exatamente
isso que ocorre no caso dos organismos homeotérmicos,
como o do ser humano.
Em organismos
homeotérmicos há um sistema pertinente que regula a temperatura corporal, essa
regulando-se normalmente em valor acima da temperatura média do ambiente no
ecossistema ao qual aqueles pertencem. Boa parte da fisiologia de tais organismos desenvolveu-se fundada em reações químicas isotérmicas, de
forma que variações nas temperaturas corporais desses organismos implicam,
quase sempre, risco de morte apreciável
para os espécimes.
Os organismos vivos, com destaque para os homeotérmicos, têm de alguma forma de
regular a quantidade de energia térmica que possuem. Como estão constantemente
a converter energia química em térmica, a condição ideal para tal organismo é
aquela na qual há uma diferença de temperaturas entre ele e o meio que determine, em função da área corporal e
outros fatores, uma taxa de calor entre ele e o meio igual à taxa com a qual a
energia térmica é produzida por seu organismo. Para um ser humano adulto em
trajes de banho mas não dentro da água, em repouso, essa taxa é da ordem de 100 watts, e a temperatura do
ambiente para a qual verifica-se essa taxa de calor situa-se em torno de 20 a 22ºC. Esses valores podem variar um pouco de
pessoa para pessoa, sendo inclusive dependentes da obesidade da pessoa.
Os
elevados valores de calor específico calor específico, calor latente de vaporização faz com que ela não tenha variações bruscas em sua temperatura,
possibilitando a vida de muitos organismos, que só conseguem sobreviver
em uma faixa estreita de variação de temperatura.
Vale
ressaltar que a importância na manutenção da temperatura dos seres vivos e a
participação ativamente dos processos celulares evita o superaquecimento e o
congelamento do organismo, graças às suas propriedades.
Calor
específico é a quantidade de calor necessária pra elevar em 1ºC a temperatura
de 1g de substância, sem que haja mudança de estado físico.
A água
possui calor específico = 1, o que é considerado um valor elevado, isso faz com
que ela possa tanto ceder como absorver muita quantidade de calor sem que haja
alteração no seu estado físico.
Substâncias
com calor específico mais baixo que o da água tendem a aquecer e resfriar com
mais facilidade e rapidez que a água.
Calor
latente de vaporização é a quantidade de calor necessária que uma substância
precisa receber para que ela entre em ebulição.
O calor
latente de vaporização da água é 539,6 cal/g, e também é uma valor muito
elevado, e isso é uma mecanismo muito importante para o seres vivos evitarem
que suas células superaqueçam. Para evitar isso, muito animais e vegetais
utilizam a transpiração como modo de resfriar o seu corpo. A água
possui um alto calor latente de vaporização, pois suas moléculas estão muito
coesas, graças às pontes de hidrogênio. Para que haja mudança de
estado, essas pontes de hidrogênio precisam ser rompidas, e esse processo tem
um alto custo energético.
Calor
latente de fusão é a quantidade de calor necessária que uma substância precisa
receber para que ela entre em fusão.
O calor
latente de fusão da água é 79,7 cal/g e é muito importante para que os líquidos
do corpo não congelem com facilidade, formando cristais e prejudicando o
funcionamento do organismo. Para que haja congelamento, é necessária uma exposição
por tempo prolongado em temperaturas muito baixas.
As
células que são congeladas para estudos em laboratórios recebem
tratamentos especiais para que não haja formação de cristais em seu interior.
Tabela de Calor Específico da Água e do Ar à
pressão constante:
|
Calor
Específico da Água na pressão de saturação
| |||
|
Tempeatura
|
Calor
Específico (Cp) à pressão constante
| ||
|
°F
|
K
|
°C
|
kJ/kg.K
|
|
32
|
273
|
0
|
4,226
|
|
41
|
278
|
5
|
4,206
|
|
50
|
283
|
10
|
4,195
|
|
59
|
288
|
15
|
4,187
|
|
68
|
293
|
20
|
4,182
|
|
77
|
298
|
25
|
4,178
|
|
86
|
303
|
30
|
4,176
|
|
95
|
308
|
35
|
4,175
|
|
104
|
313
|
40
|
4,175
|
|
113
|
318
|
45
|
4,176
|
|
122
|
323
|
50
|
4,178
|
|
167
|
348
|
75
|
4,190
|
|
212
|
373
|
100
|
4,211
|
|
248
|
393
|
120
|
4,232
|
|
284
|
413
|
140
|
4,257
|
|
320
|
433
|
160
|
4,285
|
|
356
|
453
|
180
|
4,396
|
|
392
|
473
|
200
|
4,501
|
|
428
|
493
|
220
|
4,605
|
|
464
|
513
|
240
|
4,731
|
|
500
|
533
|
260
|
4,982
|
|
536
|
553
|
280
|
5,234
|
|
572
|
573
|
300
|
5,694
|
REFERÊNCIAS:
Amabis, José Mariano. Biologia. Volume 1. Editora Moderna.
Fonte:
Introdução à Termodinâmica na Engenharia Química - M.
M. Abbott, H. C. Van Ness, J. M. Smith
7ª Edição, 2007
