Expansión del Agua en la Congelación

El hecho de que el agua se expanda al congelarse hace que los icebergs floten. El hecho de que el agua alcance una densidad máxima a aproximadamente 4ºC, hace que los cuerpos de agua se congelen primero por la parte superior. Luego, la mayor expansión como parte del cambio de fase, mantiene el hielo flotando con un 8% de su masa por encima de la superficie. La expansión durante el cambio de fase se puede mostrar sobre una superficie PvT, y contrasta con la contracción en la congelación de la mayoría de las sustancias.

La expansión al congelarse viene del hecho de que el agua cristaliza en forma hexagonal abierta. Esta red hexagonal tiene más espaciamiento que en el estado líquido.

Aunque la forma de hielo hexagonal discutido anteriormente es la forma primaria de hielo, y es la forma dominante desde el punto de congelación a 273K hasta aproximadamente 72 K, se han identificado 13 formas cristalinas diferentes de hielo, de acuerdo con Debenedetti and Stanley.

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Densidad del Agua

El agua a temperaturas ordinarias se contrae, y cuando se enfría aumenta en densidad como la mayoría de las sustancias. Pero a aproximadamente 4ºC alcanza una densidad máxima y luego disminuye a medida que se acerca al punto de congelación. Esta disminución de la densidad es de sólo alrededor de una parte en 10.000 cuando se enfría desde 4°C a 0°C, pero esto es suficiente para hacer que el agua cerca de la congelación llegue a la parte superior. El agua se expande al congelarse aún más, de manera que el agua se congela de arriba hacia abajo, y el hielo flota en el agua.

El agua tiene un calor específico más alto que cualquier sustancia común, 1 caloría/g °C = 4,186 J/gm °C. Esto proporciona la estabilidad de la temperatura a las masas de tierra rodeadas de agua, proporciona la estabilidad de la temperatura del cuerpo humano, lo convierte en un agente de enfriamiento efectivo, y muchos otros beneficios. El alto calor de vaporización del agua, la convierte en un refrigerante eficaz del cuerpo humano a través de la evaporación de la transpiración, ampliando la gama de temperaturas en las que pueden existir los seres humanos.

El agua proporciona el estándar de densidad de 1 gram/cm3.

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