¿Cómo se congela el agua?

cuando el agua se congela, generalmente pasa del líquido al estado sólido. como un líquido, las moléculas de agua están en constante movimiento, chocando y empujándose entre sí y nunca permanecen en un lugar por mucho tiempo. cuando el agua se congela, las moléculas se vuelven lentas y se asientan en su lugar, alineadas en formaciones regulares que se ven como cristales. para el agua pura, la temperatura debe bajar a 32 grados Fahrenheit (cero grados centígrados) para que esto suceda. Para cualquier sustancia, la temperatura a la que se produce la congelación depende de las fuerzas que hacen que sus moléculas se adhieran entre sí.

Todas las moléculas y los átomos tienen fuerzas que se atraen entre sí. Algunos átomos, como el carbono, se mantienen unos a otros muy fuertemente; Otros, como el helio, tienen muy poca fuerza atractiva. Las sustancias con fuertes fuerzas atractivas se congelan a miles de grados Fahrenheit, mientras que aquellas cuyas fuerzas son débiles, como el nitrógeno, se congelan a temperaturas muy frías. la atracción entre las moléculas de agua es moderada, ni débil ni poderosa, por lo que el agua se congela a 32 grados Fahrenheit.

Si agrega otras sustancias al agua, como azúcar o sal, la temperatura desciende por debajo de 32 grados antes de que el hielo comience a formarse. el nuevo punto de congelación depende de la sustancia agregada y de la cantidad que se mezcle con el agua, y es por eso que las ciudades ponen sal en las carreteras en algunos estados para eliminar el hielo y la nieve en el invierno. como otro ejemplo, el vodka, una mezcla de agua y alcohol, permanece líquido durante un período prolongado cuando se mantiene en un congelador. El alcohol en el vodka reduce significativamente el punto de congelación.

La mayoría de las sustancias se contraen, o se encogen, en volumen a medida que se enfrían. El agua solo se contrae hasta que se baja a 39 grados; A temperaturas más frías, comienza a expandirse. a medida que el agua se enfría, sus moléculas se vuelven más lentas y se organizan de tal manera que existen espacios entre los grupos de moléculas. a medida que se enfrían, las moléculas forman patrones hexagonales que eventualmente se convierten en copos de nieve y cristales relacionados.

Si llena una botella completamente llena de agua, luego ciérrela con una tapa antes de ponerla en un congelador, el agua se expande a medida que se enfría. Con el tiempo, el hielo estallará la botella. Esto es cierto incluso para recipientes hechos de materiales fuertes como el hierro; la presión ejercida por el agua congelada es tan alta como 40,000 psi a menos 7.6 grados Fahrenheit (menos 22 grados Celsius).