En general, la densidad varía con la temperatura y la presión, y a veces las variaciones son muy pequeñas y difíciles de medir.
En términos generales, la mayoría de las sustancias se contraen en volumen al congelarse , volviéndose más densas. Uno podría esperar que esto sea intuitivo a partir de una comprensión básica de la ciencia física, ya que se esperaría que las vibraciones y los movimientos aleatorios en las moléculas se redujeran a medida que se reducen las temperaturas y los líquidos se congelan, y en particular, los gases se contraen significativamente en volumen a medida que se enfrían. Tome un globo afuera de una casa cálida en un día frío de invierno, y puede verificar experimentalmente este marchitamiento de trombón triste.
Sin embargo , el agua no se comporta de esta manera: se expande en volumen al congelarse aproximadamente un 9%, volviéndose menos densa. Esta propiedad inusual se comparte con el metal galio, cuyo volumen es aproximadamente un 3% mayor al congelarse a presión atmosférica. (ver, por ejemplo, aquí)
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Puede observar esta expansión experimentalmente: si coloca agua líquida en el congelador en un recipiente rígido, a menudo verá el bulto de agua hacia afuera, del mismo modo, si coloca un recipiente de plástico lleno de agua en el congelador, verá el diámetro de el contenedor se estira (o en algunos casos, ¡el contenedor se romperá!)
(imagen de Anomalías de densidad del agua )
La menor densidad de agua también se verifica fácilmente, ya que el hielo flota en el agua, debe ser menos densa, lo que significa que para un número igual de moléculas (o “moles”, por lo tanto, “volumen molar”) de agua, agua sólida (hielo ) ocupará más volumen que el agua líquida.
( ibid )
La densidad máxima del agua es de alrededor de 4 grados C (justo por encima de la congelación), sin embargo, la densidad máxima a alta presión está significativamente por debajo del punto de congelación.
El agua tiene otras propiedades y diferencias muy inusuales entre las fases sólida y líquida: para obtener más información, es posible que le interese leer más en Anomalías de la densidad del agua.