¿Cuánto se expande el agua cuando se congela?

El agua es un elemento fascinante de la naturaleza. Además de ser el elemento que permite el desarrollo de la vida en el planeta, presenta unos comportamientos únicos. En este caso, analizamos qué ocurre cuando el agua se congela y su comportamiento único con respecto al resto de sustancias que encontramos en la naturaleza.

El agua, además de ser un elemento fundamental para la vida, es uno de los más fascinantes de la naturaleza. El motivo es que presenta comportamientos únicos en la naturaleza. Por ejemplo, ¿sabías que el agua se expande cuando se congela?

El fenómeno de expansión

Las moléculas de agua en estado líquido se disponen de forma caótica. El motivo es que los enlaces puente hidrógeno no son muy fuertes. Sin embargo, a 0°C los enlaces puente hidrógeno alcanzan un punto estable y, como resultado, las moléculas adoptan una conformación tridimensional cristalina hexagonal. Es decir, en el hielo, las moléculas de agua alcanzan se presentan de manera totalmente ordenada y separadas unas de otras a una misma distancia. De esta manera, en el hielo hay menos moléculas de agua en cierto volumen, o lo que es lo mismo, el agua se expande cuando se congela.

Las sustancias tienden a comprimirse cuando se congelan. Sin embargo, el agua es la única en el planeta que expanda cuando alcanza un estado sólido. Como resultado, su densidad es menor que en estado líquido. Esta propiedad física se llama “comportamiento anómalo de la densidad con respecto a la temperatura”. Esto permite explicar por qué el hielo flota en el agua y permite que pueda haber vida debajo de lagos congelados.

Cabe destacar que el agua se expande cuando se enfría y se contrae cuando se calienta entre los 4 grados centígrados y 0 grados centígrados. Con los metales por ejemplo, ocurre al revés, cuando un metal se calienta, se expande y si se enfría, se contrae.

¿Cuánto se expande el agua cuando se congela?

El agua se expande un 9% a un 10% de su volumen al congelarse. Lo más curioso es que los materiales y elementos de la naturaleza se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Por eso, si llenamos una botella de agua y la congelamos, se puede romper.

Los líquidos cambian de densidad con la temperatura. Hasta ahora, hemos visto cuánto  se expande el agua al congelarse. Sin embargo, a partir de los 4 ºC el agua se comporta como los demás líquidos: a medida que aumenta su temperatura se expande y por tanto disminuye su densidad. Este fenómeno se puede observar cuando vamos a la playa y a veces notamos que el agua a la altura de nuestras piernas está más fría que el agua que está a la altura de nuestro torso. Esto ocurre porque en días calmados, donde el viento y las olas no remueven el agua del fondo, el sol calienta el agua de la superficie.

El ciclo del agua 

El ciclo del agua describe el movimiento continuo y cíclico del agua en el planeta Tierra, así como de su tamaño y nivel de expansión. En las diferentes etapas de este ciclo, el agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor e hielo. El sol dirige el ciclo calentando el agua de los océanos y demás cuerpos de agua.

Gran parte del agua que se encuentra en la superficie de la Tierra se convierte en vapor y se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes y, de nuevo, aumente su tamaño. Gracia a las corrientes de aire, el agua se puede mover en forma de nube a a lo largo y ancho del planeta.

Las partículas de las nubes chocan, crecen y caen como precipitación. Cuando la lluvia cae sobre la tierra, fluye sobre la superficie debido a la gravedad. Una parte de esa agua forma las cañadas, que se juntan formando arroyos y finalmente ríos que llevan el agua hacia los océanos.