6.7
Propiedades térmicas del agua
Una sustancia con el peso molecular
del agua (18) debería existir en forma gaseosa a temperatura
ambiente, y tener un punto de fusión de -100 ºC. Sin
embargo es lìquida a temperatura ambiente y funde a 0 ºC.
La extensión de los puentes de hidrógeno entre moléculas
de agua, resulta en propiedades termales poco comunes como alto
calor específico y alto calor latente de vaporización.
6.7.1 El
calor específico El cambio de temperatura que
sufre un objeto cuando absorbe una cantidad determinada de energía
está determinado por su capacidad calorífica.
Calor específico, es la energía calórica necesaria
para elevar la temperatura de una sustancia en una cantidad específica.
La unidad estándar para medir el calor es la caloría.
Una caloría es la cantidad de energía necesaria para
elevar la temperatura de 1 gramo de agua en un ºC.
El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper
los puentes de hidrógeno. Su temperatura desciente más
lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando
energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma
acuoso sirva de proteccción para las moléculas orgánicas
en los cambios bruscos de temperatura.
El agua tiene el calor específico más alto de todas
las sustancias excepto el amoniaco líquido. Cuando se eleva
la temperatura del agua, las moléculas deben vibrar más
rápido, así, para romper los puentes de hidrógeno
entre las moléculas de agua debe suministrase gran cantidad
de energía al sistema. Comparada con otros líquidos,
el agua necesita que entre una cantidad de energía relativamente
grande para elevar la temperatura. Esa gran necesidad de energía
es importante para las plantas porque ayuda a suavizar las fluctuaciones
de temperatura potencialmente dañinas.
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| Fig. 6.5.- El calor específico
indica la cantidad de calor que se debe adicionar a 1 gr de
una sustancia para elevar su temperatura en 1 ºC. El
valor varía ligeramente con la temperatura. |
Fig. 6.6.- El alto calor
específico del agua tiende a estabilizar la temperatura
y se refleja en la temperatura relativamente uniforme de las
islas y de las regiones cercanas a grandes cuerpos de agua |
El agua absorbe grandes cantidades de calor
que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura
desciende más lentamente que la de otros líquidos
a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad
permite al citoplasma acuoso sirva de protección para las
moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.
6.7.2
Calor de vaporización Es la energía necesaria
para separar moléculas de la fase líquida y moverlas
a la fase gaseosa a temperatura constante. Para evaporar un gramo
de agua se requieren 540 cal a 20 ºC. El calor de vaporización
del agua es el más alto que se conoce.
Debido al alto calor de vaporización, la evaporación
que ocurre durante la transpiración, tiene un notable efecto
enfriador y la condensación tiene efecto de calentamiento.
Para el agua a 25°C, el calor de vaporización es de
44 kJ mol-1, el mayor valor conocido para cualquier
líquido, gran parte de esa energía, se usa para
romper puentes de hidrógeno entre las moléculas
de agua. Esta propiedad, capacita a las plantas para auto enfriarse
por evaporación de agua desde la superficie foliar, que
es propensa a calentarse debido a la entrada de energía
radiante del sol. La transpiración es un componente importante
de la regulación térmica en muchas plantas.
Las moléculas en la interfase aire-agua son atraídas
más fuertemente hacia las moléculas de agua vecinas
que hacia la fase gaseosa en el otro lado de la superficie; como
consecuencia de esta atracción desigual, la interfase aire-agua
tiende a minimizar su área superficial, en efecto las moléculas
de agua ejercen una fuerza en la interfase aire-agua que además
de influir en la forma de la superficie también crea una
presión en el resto del líquido. La condición
que existe en la interfase se conoce como tensión superficial,
a esta propiedad se debe que en la superficie evaporativa de las
hojas se generen las fuerzas físicas que succionan una
corriente de agua a través del sistema vascular de la planta.
El proceso de fusión
de un sólido se conoce como fusión. El calor de
fusión del hielo es es 6.01 kJ mol-1 esto es
80 cal g-1, valor que es inusualmente alto.
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Constante
dieléctrica como medida de polaridad
