Com toda essa pressão, por que o fundo do oceano está tão frio?

As partes internas da Terra estão sendo constantemente aquecidas devido ao vazamento de energia térmica da decomposição radioativa de partículas no núcleo do planeta. A lógica bruta ditaria que, como resultado deste aquecimento interno, a temperatura da água no fundo do oceano também deve subir.

Além disso, é um fato bem conhecido que a pressão aumenta proporcionalmente à medida que se aprofunda um oceano.

Seria também logicamente dizer que este aumento da pressão deve aquecer a água do oceano para insanamente altas temperaturas em grandes profundidades, mas curiosamente o suficiente, nada do tipo acontece. Na verdade, a realidade é exatamente o oposto do que se poderia supor. A água no fundo de oceanos é muito frios (a apenas alguns graus acima congelação). Tudo isso implora a pergunta …

Por que a água do oceano se torna cada vez mais fria à medida que se aprofunda?

Resposta curta: A água fria é mais densa do que a água morna, então ela afunda nas profundezas, enquanto a última permanece próxima à superfície. Além disso, a água na superfície torna-se fria principalmente devido à evaporação, após a absorção de energia térmica do sol. À medida que a água fica fria, ela afunda e é substituída por água morna. Além disso, a radiação do sol não aquece os níveis inferiores do oceano, como os raios são completamente dissipados nas camadas superiores.

Alta pressão não significa alta temperatura em todos os casos

Deixe-me começar afirmando um equívoco muito comum a respeito da relação entre a pressão ea temperatura de um fluido: alta pressão provoca alta temperatura. A ideia de que aumentar a pressão de um fluido sempre aumenta sua temperatura, independentemente de ser um gás ou um líquido, é bastante comum, mas não é verdade!

Este equívoco mais provável provém da lei do gás ideal, ou melhor, de sua simplificação excessiva.

A “lei do gás ideal” estabelece que para uma determinada quantidade de um gás ideal, o produto da pressão e do volume é proporcional à temperatura absoluta. A equação de gás ideal é escrita como:

Em palavras simples, a equação acima afirma que o aumento da pressão de um gás ideal, mantendo seu volume constante, aumentará sua temperatura.

Embora a equação forneça uma boa aproximação de muitos gases em vários conjuntos de condições, ela é absolutamente verdadeira apenas para um gás ideal. Para começar, um gás ideal é um gás hipotético (não existe na realidade), que consiste em partículas movendo aleatoriamente que sofrem colisões perfeitamente elásticas, ou seja, partículas que interagem entre si sem perder sua energia cinética.

Um gás ideal é perfeitamente compressível. Em contraste, a água é na maior parte um líquido incompressível, assim que não é nada como um gás ideal. Assim, a lei do gás ideal não se aplica à água.

A pressão não aumenta a temperatura; Compressão não.

Não é tanto pressão, mas sim compressão, que aumenta a temperatura de um determinado fluido. Em outras palavras, forçar mais e mais coisas para o mesmo volume gera calor (aumentando a energia cinética das moléculas) no sistema.

No entanto, como mencionado anteriormente, a água é geralmente um fluido incompressível. Ainda assim, a temperatura da água no fundo de um oceano poderia potencialmente aumentar se sua pressão fosse aumentar de repente, mas a água no fundo não experimenta variações de pressão (como a pressão é basicamente constante nessa profundidade) e, portanto, Não se comprime, razão pela qual não aquece.

A água na superfície torna-se fria devido à evaporação

A radiação solar aquece a água na superfície dos oceanos. A evaporação segue-se e a água mais próxima do topo perde parte do seu calor e começa a arrefecer.

À medida que se torna frio, a água torna-se mais densa e começa a afundar, e é então substituída pelas camadas sub-superficiais de água. A fina e distinta camada de água onde a temperatura muda rapidamente é conhecida como termoclina.

Desta forma, a água quente permanece sempre na superfície, enquanto a água mais fria constantemente viaja para baixo. É por isso que a água no fundo do oceano é tão fria.

Em termos de aquecimento geotérmico do fundo do oceano devido à fuga de energia térmica do núcleo da Terra, a quantidade real de calor gerada desta forma é tão pequena que não está nem perto da quantidade de energia necessária para aquecer as águas do oceano globalmente.

Ao ritmo atual de fluxo de calor, levaria mais de um ano para aquecer o fundo do oceano por apenas 1 grau centígrado, e isso não é mesmo tendo correntes oceânicas em conta!

Referências:

1. Deep Ocean Water – Wikipédia , a enciclopédia livre
2. Thermocline – Wikipédia , a enciclopédia livre
3. Lei do gás ideal – Wikipedia
4. Por que o oceano fica mais frio na profundidade? – Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA)