💧 Agua superenfriada. HIELO INSTANTÁNEO. Calor latente de fusión

Summary

En este video se exploran fenómenos curiosos relacionados con el agua y el hielo, como la congelación de agua superenfriada. Se explica cómo es posible tener agua líquida por debajo de 0°C debido a condiciones específicas que evitan la nucleación. Además, se profundiza en la propiedad del hielo de flotar sobre el agua y cómo la densidad del agua cambia según la temperatura. A lo largo del video, se realizan experimentos prácticos que permiten experimentar con estas propiedades en casa, ofreciendo una forma entretenida y educativa de explorar la ciencia del agua y el hielo.

Takeaways

• 😀 El agua superenfriada es agua líquida que se encuentra a temperaturas por debajo de los 0°C, sin haber alcanzado su punto de congelación.
• 😀 El agua puede permanecer líquida por debajo de 0°C si se evita la nucleación, es decir, la formación de cristales de hielo.
• 😀 El diagrama de fases del agua muestra que el hielo es más estable que el agua líquida a temperaturas por debajo de 0°C, pero esto no significa que el agua siempre se congele.
• 😀 Un ejemplo de analogía es la moneda que puede mantenerse de lado, un estado inestable, similar al agua líquida a temperaturas bajo cero, que es metaestable.
• 😀 Las condiciones para lograr agua superenfriada incluyen usar agua pura, recipientes lisos, y mantener temperaturas no demasiado bajas y tiempos cortos.
• 😀 Al poner agua superenfriada en contacto con un cubito de hielo, se inicia la congelación de forma instantánea debido a un punto de nucleación.
• 😀 Golpear una botella de agua superenfriada puede inducir la congelación al permitir que el aire entre en contacto con el agua.
• 😀 La congelación del agua superenfriada libera energía, ya que el proceso de cambio de fase de líquido a sólido requiere calor.
• 😀 Al calentar el hielo, su temperatura se mantiene constante a 0°C hasta que toda la masa se funde, luego comienza a subir la temperatura.
• 😀 Para hacer agua superenfriada en casa, se necesita agua con bajo contenido salino y enfriarla en una botella en un congelador durante 2 a 2.5 horas.
• 😀 El hielo flota sobre el agua porque es menos denso, lo cual es beneficioso para la vida en la Tierra al actuar como aislante para el agua debajo.
• 😀 El agua caliente también es menos densa que el agua fría, y al mezclar agua caliente y fría, la más caliente tiende a quedarse en la superficie.
• 😀 El experimento con agua fría y caliente coloreada demuestra cómo las diferentes temperaturas afectan la mezcla de líquidos según su densidad.

Q & A

¿Qué es el agua superenfriada?

El agua superenfriada es agua líquida que se encuentra a temperaturas por debajo de los 0°C, pero sin haber llegado a congelarse. Esto ocurre en condiciones especiales donde no hay puntos de nucleación que faciliten la formación de cristales de hielo.

¿Cómo es posible que el agua esté líquida por debajo de 0°C?

A pesar de que normalmente el agua pasa de estado líquido a sólido a 0°C, en condiciones especiales, como tener agua pura y libre de impurezas, puede mantenerse líquida por debajo de esta temperatura. Esto se debe a la falta de nucleación, es decir, la ausencia de partículas que inicien el proceso de congelación.

¿Qué factores son necesarios para que el agua se mantenga superenfriada?

Para que el agua se mantenga en estado superenfriado, debe ser agua pura sin sales disueltas, libre de partículas de polvo, y debe estar contenida en un recipiente liso sin imperfecciones. Además, debe estar a una temperatura ligeramente inferior a 0°C durante un tiempo corto.

¿Cómo podemos experimentar con agua superenfriada en casa?

Para preparar agua superenfriada en casa, necesitas una botella de medio litro de agua con bajo contenido salino. Debes colocarla en el congelador a una temperatura de -18°C durante 2 a 2.5 horas, asegurándote de que la botella esté en posición horizontal y sin tocarla durante el proceso.

¿Qué sucede cuando se introduce un cubito de hielo en agua superenfriada?

Cuando se introduce un cubito de hielo en agua superenfriada, la temperatura local en el punto de contacto con el hielo provoca la nucleación, lo que hace que el agua comience a congelarse de manera instantánea.

¿Por qué la temperatura del agua superenfriada puede aumentar al congelarse?

Cuando el agua superenfriada se congela, libera energía en forma de calor. Esto hace que la temperatura del agua aumente temporalmente durante el proceso de congelación, a pesar de que la temperatura inicial era inferior a 0°C.

¿Qué es el diagrama de fases del agua y cómo se relaciona con el agua superenfriada?

El diagrama de fases del agua muestra las condiciones de temperatura y presión en las que el agua se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso. En condiciones de presión atmosférica, el agua normalmente se congela a 0°C, pero en el caso del agua superenfriada, el agua se mantiene líquida por debajo de esta temperatura debido a la falta de nucleación.

¿Por qué el hielo flota sobre el agua?

El hielo flota sobre el agua porque es menos denso que el agua líquida. Esto se debe a la estructura molecular del hielo, que forma una red más abierta que la del agua líquida, haciendo que el hielo tenga un volumen mayor para la misma masa.

¿Qué sucede cuando mezclamos agua fría con agua caliente en términos de densidad?

Cuando el agua caliente se coloca sobre el agua fría, ambas se mantienen separadas debido a la diferencia en densidad, con el agua caliente siendo menos densa que el agua fría. Si se invierte la situación, con el agua fría encima y el agua caliente debajo, ambas se mezclan, lo que demuestra cómo la densidad influye en el comportamiento del agua.

¿Qué nos enseña el hecho de que el agua caliente sea menos densa que el agua fría?

Este fenómeno nos muestra que la densidad del agua cambia según su temperatura. A 4°C, el agua es más densa, pero tanto por encima como por debajo de esta temperatura, su densidad disminuye. Este comportamiento es clave para fenómenos naturales como la estratificación de los océanos y lagos.