Los misterios del hielo: Es mañoso, resbaloso y pegajoso

 

       El hielo tiene unos comportamientos muy peculiares, y el primero que nos llama la atención es que flota sobre el agua en vez de irse al fondo, como sucede con casi todos los materiales enteramente sólidos. Todos sabemos que la razón de que el hielo no se hunda es su menor densidad, al ocupar un 9 % más espacio que cuando era agua líquida; esto puede parecer extraño porque lo normal es que los cuerpos se encojan al enfriarse.

 

       La menor densidad del hielo se debe a que las moléculas de H2O dejan de andar al azar, y estando mas frías se organizan bien quietecitas uniéndose  con sus débiles enlaces del hidrógeno en grupos rígidos hexagonales, que los mantiene mas distanciadas, al formar una estructura cristalina que termina ocupando mas espacio.

 

        Esta anomalía de flotación del hielo en el agua, juega un papel determinante en la naturaleza y es gracias a ello que los lagos, ríos y mares, se congelan desde la superficie hacia abajo. Lo bueno es que la espesa capa de hielo superficial que queda flotando, sirve como una especie de protección del frío exterior, y gracias a esto, es que pueden sobrevivir las tantas especies que tienen su hábitat normal debajo del agua.

 

 

 Cubitos cristalinos de hielo derramando lágrimas de agua

 

       

       Otra propiedad curiosa del hielo es que a veces puede resultar «pegajoso», y eso nos sucede cada vez que vamos a sacar los cubitos de hielo de las cubetas del congelador, cuando se nos quedan pegados de las manos. Esto es provocado por la capa de humedad que siempre tenemos recubriendo nuestra piel, la cual se congela al contacto con el hielo, y como nuestro cuerpo no es capaz de reponer ese calor rápidamente, entonces hace de soldadura quedándose como si fuera un chicle.

 

        Pero el hielo siendo tan pegajoso, irónicamente también puede volverse muy «resbaloso» y darnos tremendos sustos al hacernos patinar cuando caminamos muy confiados en una calle cubierta de hielo duro. La causa de que el hielo se ponga resbaladizo es la fricción con nuestros zapatos que lo derrite al calentarlo y se forma una delgada capa de agua lubricante que cubre su superficie sólida. 

 

         El efecto mas prominente que hace que el hielo se ponga  resbaladizo es cuando logramos derretirlo a fuerza de  presionarlo directamente. De hecho así es cómo lo consiguen los patinadores para deslizarse con suavidad sobre las pistas de hielo  gracias a que ellos llevan puestos unos patines de filosas cuchillas. 

 

 

Los patinadores llevan unas filosas cuchillas debajo de los patines.

 

 

 

 

 La presión sobre el hielo lo derrite y se forma una capa bien resbalosa.

 

      La superficie de apoyo de las cuchillas sobre el hielo es muy pequeña y el peso de la persona aplica una elevada presión, cuyo efecto es reducir la temperatura de fusión del hielo. Al derretirse el hielo, el patín se puede deslizar con facilidad sobre un delgado estrato de agua, que volverá a congelarse después de haber pasado.

 

 

 

 

Experimentos con cubitos de hielo

 que hacemos en la clase de Física

 

 

Experimento 1:

El hielo cuando se derrite, no aumenta el nivel del agua

        En un vaso con agua colocamos unos cubitos de hielo para que floten sobresaliendo del borde del vaso, y luego esperamos un rato para que se vaya derritiendo a medida que se caliente a temperatura ambiente. Sorprendentemente, vemos que el hielo se derrite y no se observa ningún derrame de agua; y al final el nivel del volumen total de agua que se genera al derretirse todo el hielo, sigue siendo el mismo.

 

 

Al derretirse el hielo, no se derrama ni una gota de agua.

 

¿Pero cual es la razón de que haya tanta preocupación en la gente porque se observa un dramático aumento del nivel del agua de los océanos, al derritirse el hielo de la tierra por culpa del calentamiento global?

 

        «Pues en verdad existe ese peligro de inundarnos por la subida en el nivel del agua del mar». Pero la razón no es por el hielo que flota de los icebergs que se derriten, sino de la gran masa de hielo que hay en tierra firme en los polos, y que al derretirse toda va a parar hacia el mar.

 

 

 

Si el hielo de los polos sigue derritiéndose, tendremos un tremendo problemón

 

 

        Por ahora no debe cundir el pánico porque esto no sucederá mañana mismo, pero algunos pájaros agoreros estiman que para fines de este siglo los océanos «aumentarán al menos 2 metros de nivel», y anuncian aun mas infortunios diciendo que si la capa de hielo de la Antártida se llegara a derretir por completo, entonces el nivel de los océanos subirían unos 60 metros, que provocaría la inundación de todas las ciudades costeras. ¡Dios nos proteja y sálvese quien pueda agarrando esmachetados cerro arriba! 

 

        ¿Cómo podríamos contribuir a evitar ese desastre? 

 

        Una acción importante sería tomar conciencia de no seguir con la guachafita de arrojar tanta porquería de gases contaminantes a la atmósfera. Sin duda que esta es la mayor causa del incremento observado en la temperatura planetaria durante los últimos años,  ya que el calor no logra escapar, debido al efecto invernadero. Esto no solamente provoca el derritimiento progresivo de los hielos, sino que cada vez es mas alarmante esas oleadas insoportables de calor, cuando ponen a arder tantos sembradíos y arrasa con la espesa vegetación.        

  Experimento 2:

  Si aprietas dos cubitos de hielo se quedan pegados

 

        Tomemos dos cubitos de hielo y vamos a juntarlos para luego apretarlos fuertemente entre sí. Vemos con sorpresa que se produce una soldadura completa entre ellos y sin quedar huella aparente. Esto se debe a que la presión que le aplicamos es suficiente para provocar un descenso en la temperatura de fusión del hielo, y cuando dejamos de presionar, la capa interpuesta de agua líquida se congela de nuevo y los cubos quedan encementados consolidando un solo bloque.

 

 

Al apretar con fuerza dos cubitos de hielo, se quedan pegados y cuando liberamos la presión, esta agua se solidifica y queda como una especie de soldadura.  

 

 

 

 

  Experimento 3: 

 

Si cortas hielo con un alambre, él mismo se vuelve a soldar

 

 

            Aquí tratamos de cortar un cubito de hielo colocando un alambre encima mediante dos pesas suspendidas a cada lado.  Al presionarlo, el hielo debajo del alambre se va derritiendo poco a poco por efecto del calor que se desprende de la fricción con el alambre. El rápido flujo de calor es facilitado por la alta conductividad térmica del alambre de cobre.

 

 

 

 

El Rehielo

El cubo de hielo es penetrado por el alambre sin llegar a separarlo en dos trozos. 

 ¡ Aunque Ud. no lo crea !

 

 

 

        Para entender la física del  fenómeno de rehielación, recurrimos a un diagrama de Presión versus Temperatura, en el cual el agua se pasea por sus tres estados: Sólido, Líquido y Vapor. En la parte izquierda de la gráfica, observamos la curva de fusión que separa las fases Sólido-Líquido, la cual tiene pendiente negativa; esto significa que cualquier incremento de la presión va a ocasionar una disminución en la temperatura a la que se derrite.

 

Las tres fases del Agua: Sólido, Líquido y vapor, según el diagrama

 de presión en función de la temperatura.

 

 

            En el fenómeno de «rehielación» lo que sucede es que el hielo al fundirse debajo del alambre, éste se hunde y desaloja el agua, haciéndola pasar hacia arriba, y volviéndose a congelarse al quedar de nuevo a la presión atmosférica. Así es como el mismo hielo se va curando su herida por sí solo, hasta ser atravesado completamente por el alambre, y al final queda intacto como si no hubiera pasado nada.

      

 

 

 ¿ Quieres romper el hielo con un poema ?

 

Podemos finalizar este recuento de los «Misterios del Hielo», y ahora vamos a tratar de derretir el hielo usando Procesos Termodinámicos pero dándole un toque mas romántico

 

 

Te juro que si llegaras a quedarte fría como un témpano de hielo,

 yo con mis suaves manos sin tener que presionarte te derrito,

y mas bien te acaricio para que no derrames ni un lagrimón,

no vaya a ser que detenga sus latidos tu congelado corazón.