E1 Núcleo Termodinâmico

Tópico

O elemento termodinâmico fundamental de toda a criosfera é a transição de fase entre água, gelo e vapor, e é essa mesma transição de fase que governa como o gelo se forma, como ele persiste após formado e como ele eventualmente derrete. O gelo exibe um comportamento anômalo durante essa transição de fase: quanto maior a pressão exercida sobre o gelo, menor a temperatura na qual ele derrete, de modo que seu próprio peso pode causar o derretimento do gelo sem a necessidade de aquecimento do ambiente ao redor. Esse comportamento anômalo, chamado regelamento, é o que permite que o gelo flua sob o peso da geleira que o contém e é fundamental para entender como uma geleira desliza sobre o leito rochoso abaixo dela. Converter água líquida em gelo a uma temperatura de zero graus Celsius requer a extração de uma quantidade fixa de energia dessa água líquida para cada quilograma que congela — aproximadamente 334 quilojoules por quilograma — e essa mesma quantidade de energia deve ser devolvida ao gelo para derretê-lo novamente em água líquida. A energia que o gelo absorve ou libera quando muda de fase domina completamente o balanço energético na interface de fusão. O gelo conduz calor através de si cerca de quatro vezes mais rápido que a água líquida e muito mais rápido que o ar. Essa maior capacidade do gelo de conduzir calor determina a rapidez com que o calor se espalha por uma camada de gelo ou neve, seja o calor entrando pela superfície ou escapando do interior para a superfície.

A forma como o calor se difunde dentro do gelo, combinada com o calor que o gelo absorve ou libera a cada mudança de fase em sua interface de fusão, governa como o perfil de temperatura dentro de uma geleira ou permafrost evolui ao longo do tempo. Quando esse perfil de temperatura atinge um estado estável, e desde que a geleira permaneça fria em toda a sua profundidade sem aquecer internamente, a temperatura do gelo varia direta e proporcionalmente entre a superfície e a base da geleira.

O gelo também é menos denso que a água líquida que o rodeia, com uma densidade próxima de novecentos e dezessete quilogramas por metro cúbico em comparação com a da água, e essa menor densidade do gelo tem consequências críticas: é o que permite que uma plataforma de gelo flutue no oceano em vez de afundar, e é o que torna possível a formação de gelo marinho na superfície do mar, o mesmo gelo cuja transição de fase, calor latente, condutividade térmica e perfil de temperatura descreveram esta descrição desde o início.

ID:1381