Punto de congelación del agua salada
El agua del mar se congela igual que el agua dulce, pero a temperaturas más bajas. El agua dulce se congela a 32 grados Fahrenheit, pero el agua de mar se congela a unos 28,4 grados Fahrenheit, debido a la sal que contiene. Sin embargo, cuando el agua de mar se congela, el hielo contiene muy poca sal porque sólo se congela la parte de agua. Se puede fundir para utilizarla como agua potable.
El agua de mar se vuelve más y más densa a medida que se enfría, hasta su punto de congelación. El agua dulce, en cambio, es más densa cuando está a 39,2 grados Fahrenheit, muy por encima del punto de congelación. La temperatura media de toda el agua del océano es de unos 38,3 grados Fahrenheit.
Calculadora de congelación del 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”, afirma 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].”
¿Qué temperatura puede alcanzar el agua sin congelarse?
En primer lugar, la fase de un material (ya sea gas, líquido o sólido) depende en gran medida de su temperatura y presión. Para la mayoría de los líquidos, la aplicación de presión aumenta la temperatura a la que el líquido se congela hasta convertirse en sólido. Un sólido se forma cuando las moléculas sueltas y serpenteantes de un líquido se vuelven lo suficientemente lentas y cercanas como para formar enlaces estables que las fijan. Cuando aplicamos presión a un líquido, obligamos a las moléculas a acercarse. Por tanto, pueden formar enlaces estables y convertirse en un sólido aunque tengan una temperatura superior al punto de congelación a presión estándar. Sin embargo, el agua es algo único. Las moléculas de agua se extienden cuando se unen en una estructura cristalina sólida. Esta acción de dispersión hace que el hielo sea menos denso que el agua líquida, lo que hace que el hielo flote. Esta acción de dispersión de las moléculas de agua durante la congelación también significa que la aplicación de presión al agua reduce el punto de congelación. Si se aplica la suficiente presión (dificultando la dispersión de las moléculas de agua en la estructura sólida), se puede tener agua líquida a varios grados por debajo de los cero grados Celsius.
Agua líquida a menos de 0 grados
¿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.