Cómo sobreenfriar el agua
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Si disminuyes la presión, el punto de congelación del agua aumentará ligeramente. De 0° C a 1 atm de presión aumentará hasta 0,01° C a 0,006 atm. Este es el punto triple del agua. A presiones inferiores a ésta, el agua nunca será líquida. Cambiará directamente entre la fase sólida y la gaseosa (sublimación). La temperatura para este cambio de fase, el punto de sublimación, disminuirá a medida que se reduzca la presión.
“Las tres fases del agua que conocemos -hielo frío, líquido a temperatura ambiente y vapor caliente- son en realidad sólo una pequeña parte del repertorio de estados del agua”, dice el investigador de Sandia Daniel Dolan. “Comprimir el agua la calienta habitualmente. Pero bajo una compresión extrema, es más fácil para el agua densa entrar en su fase sólida [hielo] que mantener la fase líquida más energética [agua].”
Agua sobreenfriada
¿Cuál es el punto de congelación del agua? Olvídate de los 32 grados Fahrenheit. Esa es simplemente la temperatura a la que el agua se congela en determinadas condiciones. En otras condiciones, puede permanecer líquida muy por debajo de ese supuesto umbral. Por eso muchos animales pueden sobrevivir al invierno y las nubes pueden atravesar las llamadas temperaturas de congelación sin convertirse necesariamente en nieve o granizo.
Durante años, el límite inferior del agua líquida antes de convertirse en hielo en condiciones de laboratorio era de -36 °F. Por debajo de esa temperatura, los científicos creían desde hace tiempo que las gotas, los hibernadores y las nubes no tenían ninguna posibilidad de evitar la cristalización.
Ahora, la temperatura de congelación absoluta del agua ha descendido aún más. “La idea inicial era simplemente ir a la escala más pequeña y ver cómo se comporta el agua”, explica Hadi Ghasemi, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Houston (Texas) y coautor del artículo “Freezing of few nanometers water droplets” (Congelación de gotas de agua de pocos nanómetros), que apareció en Nature Communications en noviembre de 2021. Lo que Ghasemi y sus colegas descubrieron fue que el agua podía llevarse a -47 °F sin congelarse.
Punto de congelación del agua fahrenheit
¿Cuál es el punto de congelación del agua o el punto de fusión del agua? ¿El punto de congelación y el punto de fusión son iguales? ¿Existen factores que afecten al punto de congelación del agua? A continuación, te ofrecemos las respuestas a estas preguntas habituales.
El punto de congelación describe la transición de líquido a sólido, mientras que el punto de fusión es la temperatura a la que el agua pasa de sólido (hielo) a líquido. En teoría, las dos temperaturas serían iguales, pero los líquidos pueden sobreenfriarse más allá de sus puntos de congelación, de modo que no se solidifican hasta muy por debajo del punto de congelación. Normalmente, el punto de congelación del agua y el punto de fusión son 0 °C o 32 °F. La temperatura puede ser inferior si se produce un sobreenfriamiento o si hay impurezas presentes en el agua que puedan provocar una depresión del punto de congelación. En determinadas condiciones, el agua puede seguir siendo un líquido hasta -40 o -42 °F.
¿Cómo puede el agua permanecer en estado líquido tan por debajo de su punto de congelación habitual? La respuesta es que el agua necesita un cristal semilla u otra partícula pequeña (núcleo) sobre la que formar cristales. Mientras que el polvo o las impurezas suelen ofrecer un núcleo, el agua muy pura no cristaliza hasta que la estructura de las moléculas de agua líquida se aproxima a la del hielo sólido.
Depresión del punto de congelación
La depresión del punto de congelación es un descenso de la temperatura a la que se congela una sustancia, causado cuando se añade una cantidad menor de otra sustancia no volátil. Algunos ejemplos son la adición de sal al agua (utilizada en los fabricantes de helados y para el deshielo de las carreteras), de alcohol en el agua, de etileno o propilenglicol en el agua (utilizado en los anticongelantes de los coches), la adición de cobre a la plata fundida (utilizada para hacer una soldadura que fluye a una temperatura inferior a la de las piezas de plata que se unen), o la mezcla de dos sólidos, como las impurezas, en un medicamento en polvo fino.
En todos los casos, la sustancia añadida/presente en menor cantidad se considera el soluto, mientras que la sustancia original presente en mayor cantidad se considera el disolvente. La solución líquida resultante o la mezcla sólido-sólido tiene un punto de congelación más bajo que el disolvente o el sólido puro porque el potencial químico del disolvente en la mezcla es menor que el del disolvente puro, siendo la diferencia entre ambos proporcional al logaritmo natural de la fracción molar. Del mismo modo, el potencial químico del vapor sobre la solución es menor que el del disolvente puro, lo que provoca la elevación del punto de ebullición. La depresión del punto de congelación es lo que hace que el agua de mar (una mezcla de sal y otros compuestos en el agua) permanezca líquida a temperaturas inferiores a 0 °C (32 °F), el punto de congelación del agua pura.