Gelo

Embora seja frio ao toque, o gelo é um ótimo isolante térmico. Os habitantes originais das regiões polares fazem suas moradias com blocos de gelo. Quando o iglu é forrado interiormente com peles de foca, a habitação torna-se bastante confortável. As aves e os mamíferos se utilizavam vários recursos para manter sua temperatura corpórea constante. Entre estes recursos está o de arrepiar os pêlos (ou penas), para formar uma camada isolante de ar entre eles. Um mergulhador ou um surfista usa a mesma idéia quando veste uma roupa de neoprene. A roupa abriga a formação de uma camada de água entre a pele da pessoa e a própria roupa, que irá funcionar como isolante térmico.

Por que somente a superfície dos lagos congela?

Para entender esse fenômeno, temos que entender o que chamamos de comportamento anômalo da água. Quando aquecemos uma certa quantidade de água que está no estado sólido até que esta passe para o estado líquido, ela se dilata aumentando o volume e diminuindo a densidade. A água possui um comportamento excepcional de 0ºC a 4ºC.Só relembrando, a densidade de uma substância significa quantas moléculas daquela substância há por cm cúbicos (dentro de um cubinho com arestas de 1cm). E, calculamos a densidade de qualquer substância fazendo a razão entre sua massa e seu volume (d = m/v). A densidade varia inversamente com o volume, então se você aquecer uma certa quantidade de gelo (água a 0ºC) até a temperatura de 4ºC (água em estado líquido), verá que o volume irá diminuir, devido ao seu comportamento anômalo e portanto sua densidade aumentará.

Em 4ºC a água possui volume mínimo e densidade máxima (dmáx = 0,99997g/cm cúbicos à temperatura de 3,98ºC = 4ºC). E se você continuar aquecendo a mesma quantidade de água até que ultrapasse os 4ºC, verá que o volume aumentará e portanto a densidade diminuirá.

Agora que já entendemos o comportamento anômalo da água, podemos entender o que ocorre nos lagos. Quando a temperatura do ambiente cai a água do lago se resfria por convecção: a água da superfície se resfria mais rapidamente e desce, poi a densidade aumenta e água do fundo sobe, pois está mais “quente” e com densidade menor.

Esse processo ocorre até que a água chegue a temperatura de 4ºC. Então, não é possível mais haver convecção, porque nessa temperatura a água tem densidade máxima. E, se a temperatura do ambiente continuar a cair forma-se o gelo na superfície e a água do fundo permanece líquida.

Outro fato que contribui para esse fenômeno é que o gelo é isolante térmico, então a temperatura da água do fundo não se altera.

http://www.ciclodaciencia.net/question.asp?id=3

Além da temperatura, a salinidade da água, por sua maior densidade, também provoca estratificação de camadas nos lagos.
Em lagos de regiões tropicais, os fenômenos de estratificação da massa d´água ocorrem de maneira diferenciada daqueles de regiões temperadas. Nestes lagos (inclusive no Brasil), o mais comum é a ocorrência de estratificação e desestratificação diária ou estratificação durante a primavera, verão e outono, com desastratificação no inverno.
http://www.meumundo.americaonline.com.br/jlvcouto/tem.htm

Acho que todos já ouviram falar sobre o sistemático aquecimento da atmosfera e consequente derretimento das geleiras. Recentemente, lemos no jornal que o Ártico está apresentando, pela primeira vez em muitos anos, muitos canais sem gelo, por onde os navios passam sem dificuldades. Será que o nível dos oceanos aumentou por este derretimento? E se todo o Ártico derreter?

Aprendemos no ensino médio, que qualquer corpo submerso em um fluido está submetido à força de empuxo, que está diretamente relacionada ao volume deslocado de fluido e à densidade deste. O gelo bóia na água porque a força de empuxo, causada pelo deslocamento de um certo volume de água, que “empurra” o gelo para cima, expulsando-o para que a água volte ao lugar se iguala com a força da gravidade que “puxa ” o gelo para baixo. Assim, quando algo está boiando (não vale para quando afunda) a força de empuxo desloca massa equivalente ao que está flutuando mais o que está imerso . Ex: 1 kg de gelo desloca 1 kg de água, para que as forças se igualem. Como o gelo é menos denso, o volume ocupado por 1 kg de gelo é maior fazendo com que parte dele fique para fora da água.

Quando o gelo derrete, ele volta a ter a densidade da água, e portanto volta a ter o volume de 1 kg de água, que era o volume deslocado. Então, não ocorre nenhuma variação no volume de líquido se o gelo derreter, ele ocupará o volume que já ocupava! Uma analogia na qual podemos verificar isto facilmente é com um copo de água cheio de água mais gelo. O volume é maior que o do copo – o copo está cheio e tem mais o que está para fora (partes do gelo). Se esperarmos derreter, não transbordará, pois o volume será todo ocupado por água, de menor densidade.

Portanto, se a pergunta se referisse à Antártica, à resposta seria que sim, o nível do oceano aumentaria já que o gelo que se encontra lá está em cima das montanhas, e portanto não estão deslocando nenhuma massa de água, sendo apenas um acréscimo de massa.

http://venus.rdc.puc-rio.br/wbraga/transcal/perg.htm