Solidificación y congelación

   Mézclese hielo tri­turado o nieve con unos puñados de sal en un am­plio recipiente, y luego, introdúzcase en el centro un tubo de ensayo lleno de agua, con un termómetro dentro; la columna de mercurio descenderá poco a poco hasta llegar al cero del termómetro. A esta temperatura, el agua se empezará a helar o conge­lar y el mercurio ya no descenderá a partir de entonces: esto demuestra que la temperatura de con­gelación del agua es la de cero grados de la escala centesimal. Si después tomamos este mismo tubo y lo introducimos en un recipiente lleno de agua ca­liente, veremos que el termómetro no indica un aumento de la temperatura hasta que el hielo se ha fundido por completo. En otras palabras: la temperatura de fusión se mantiene constante mientras dura el fenó­meno. Cada cuerpo tiene a una temperatura determinada su pun­to de fusión o de solidificación, o sea, aquel en que pasa de líquido a sólido o de sólido a líquido. La solidificación del agua se llama congelación y se produce precisa­mente a la misma temperatura que la fusión del hielo.

   Muchas substancias pueden so­lidificarse como el agua por la acción del frío y convertirse en líquidos por la acción del calor. Todos habréis observado cómo la mantequilla se derrite en un día caluroso y cómo vuelve a solidifi­carse al tenerla en un frigorífico.

   Las substancias cristalinas —por ejemplo, el hielo y muchos metales— tienen una temperatura fija y precisa a los efectos de la fusión y la solidificación: la misma para ambos cambios. Las substancias no cristalinas —como la cera, mantequilla, vidrio, etc.— no tienen un punto preciso de fusión o solidificación, y al aplicarles calor cuando están sólidas, se ablandan gradualmente y forman una masa pastosa que luego acaba por quedar completamente líquida.

   Las substancias en general se contraen al solidi­ficarse; pero sabemos por experiencia que el agua es una notable excepción a este fenómeno general, ya que se expansiona o dilata en vez de contraerse; seguramente, hemos visto romperse tuberías de agua bajo la acción del hielo; este hecho se debe a la citada propiedad del agua. Esto explica también por qué el hielo flota. Un decímetro cúbico de agua se convierte en 1.09 dm3 de hielo; por esto, los pequeños cristales que se forman al helarse suben a la superficie, donde se sueldan unos a otros. Otro efecto interesante de esta tendencia del agua a di­latarse, al convertirse en hielo, es que la presión hace disminuir su punto de congelación. Esto puede comprobarse si se ata un gran peso a un lazo de alambre que dé la vuelta a un pedazo de hielo: el alambre corta lentamente el hielo, pero el bloque queda compacto como antes, porque aunque la pre­sión del peso produce la fusión del hielo, éste vuel­ve a solidificarse en cuanto el alambre pasa y cesa la presión. De la misma manera la presión de los patines deja sobre la pista unos hilitos de agua muy resbaladizos. El mismo principio explica el movimiento de los glaciares.

   Del experimento que se menciona al comienzo del artículo, se deduce que la temperatura de la mezcla de hielo y agua no cambia hasta que todo el hielo se ha convertido en agua. Mientras se produce el fenómeno del deshielo o fusión, el hielo absorbe calor de los objetos que lo rodean. Este es precisamente el principio en el que se basa la refrigeración y que explica también el por qué del empleo de mezclas frigoríficas, como la de sal y hielo. La sal absorbe rápidamente el agua, in­cluso la del hielo, y forma una solución llamada salmuera. Pero el punto de congelación del agua saturada de sal es de 20° C. bajo cero; cuando el hielo, al fundirse, absorbe el calor de la salmuera, hace que por el descenso de tem­peratura que aquél experimenta alcance su punto de congelación, y se produzca así una tempera­tura muy inferior a la del hielo solo. Por eso, para la confección de helados y de hielo artificial, se emplea una mezcla de sal y de hielo. El punto de congelación de una solución de cloruro de cal­cio es todavía más bajo, y por esto, se emplea con frecuencia en los sistemas de refrigeración.