• Author / Uploaded
• Miguel Briones

Citation preview

Instituto Tecnológico de Saltillo Ingeniería en Materiales Solidificación “Solidificación del Agua” Catedrático: Dra. Karla Fraga

Presentan: Jesús Daniel Correa Martínez Edgar Salazar Torres Miguel Alejandro Hernández Briones

A 28 de enero de 2020 Saltillo, Coahuila

Proceso de solidificación del agua La solidificación es un proceso físico en el que se da el cambio de estado de cualquier materia que pase de líquido a sólido. Este fenómeno se lleva a cabo debido a una disminución de la temperatura y de la energía que existe entre los enlaces químicos de los elementos que constituyen la materia. Generalmente, todo compuesto que sufre un proceso de solidificación disminuye su volumen, ocupando ahora un menor espacio. Sin embargo, el agua es una excepción, y como todos hemos podido comprobar en alguna ocasión, el volumen del hielo es mayor que el del agua líquida, aunque siempre tengamos en cuenta la forma y el volumen determinado del recipiente que los contiene. Un grupo de investigadores acaba de demostrar que el agua no se congela totalmente hasta que alcanza los -13ºC, y no a 0ºC como solemos pensar. Es a esa temperatura extremadamente baja cuando el agua no solo se enfría, sino que definitivamente su estructura molecular cambia y adquiere formas tetraédricas, en las que cada molécula de agua se une a otras cuatro para así formar lo que conocemos como hielo

Punto o temperatura de solidificación del agua Cada sustancia y elemento de la naturaleza tiene su propio punto o temperatura de solidificación concreta, a partir de la cual, dicha sustancia cambiará de estado y pasará de ser un elemento líquido a convertirse en sólido. Por ejemplo, el punto o temperatura de solidificación del agua, es decir el punto de transición líquido a sólido, es exactamente a 0 ºC. Esta temperatura exacta está directamente relacionada con la densidad del agua, y será relevante a la hora de conocer qué cambio de presión y temperatura necesitará determinado volumen de agua para pasar de estado líquido a sólido. En el siguiente apartado veremos algunos de los casos más comunes en los que interviene el proceso de solidificación de diferentes líquidos y sustancias para obtener alimentos y otros materiales que usamos en nuestro día a día.

La idea de que el agua se transforma en hielo al llegar a los 0ºC no es cierta, ya que tanto el agua del mar como el agua pura necesitan bajar de esta temperatura para empezar a congelarse, según han demostrado diversas investigaciones. Además, es preciso tener en cuenta que las moléculas del agua necesitan tener algo a lo que agarrarse para congelarse. De no haberlo, su temperatura debe bajar hasta los -42ºC para convertirse en hielo.

Solidificación del agua de mar Por su alto contenido en sal y su mayor densidad, el agua del mar puede generalmente descender por debajo de los 0ºC sin llegar a congelarse. Según los expertos, tiene su punto de congelación a -2ºC.

Diagrama de fases del agua El agua es una sustancia única en muchos sentidos. Una de estas propiedades especiales es el hecho de que el agua sólida (hielo) es menos densa que el agua líquida justo por encima del punto de congelación. El diagrama de fase para el agua se muestra en la figura a continuación:

En el diagrama del agua, la pendiente de la línea entre los estados sólido y líquido es negativa en lugar de positiva. La razón es que el agua es una sustancia inusual ya que su estado sólido es menos denso que el estado líquido. El hielo flota en agua líquida. Por lo tanto, un cambio de presión tiene el efecto contrario en esas dos fases. Si el hielo está relativamente cerca de su punto de fusión, se puede transformar en agua líquida mediante la aplicación de presión. Las moléculas de agua están realmente más juntas en la fase líquida que en la fase sólida. El punto E, está etiquetado como el punto crítico. Esto significa que, a 373,99°C, las partículas de agua en la fase gaseosa se mueven muy, muy rápidamente. A cualquier temperatura superior a esa, no se puede licuar la fase gaseosa, sin importar cuánta presión se aplique al gas. La presión crítica (Pc) es la presión que debe aplicarse al gas a la temperatura crítica para convertirlo en líquido. Para el agua, la presión crítica es muy alta, 217.75 atm. El punto crítico es el punto de intersección de la temperatura crítica y la presión crítica.

Referencias CalcuWorld. (s.f.). calcuworld.com. Obtenido de https://es.calcuworld.com/cuantos/a-quetemperatura-se-congela-el-agua/ Lumen. (s.f.). lumenlearning.com. Obtenido de https://courses.lumenlearning.com/cheminter/chapter/phase-diagram-for-water/#xck12-OTgwNDUtMTM2MzM0NDg0MC0xOS02Ny0y Roldan, L. F. (14 de Octubre de 2019). ecologiaverde.com. Obtenido de https://www.ecologiaverde.com/que-es-la-solidificacion-y-ejemplos-2230.html