¿Por qué el agua a 0 grados se congela con un toque de hielo?

A 0 ° C, los estados físicos del agua y el hielo están en equilibrio. Es el punto de fusión, el agua siempre se derrite a 0 ° C a presión atmosférica. No tiene un punto de congelación firme. La congelación puede iniciarse a una temperatura tan alta como 0 ° C, pero si no se produce la nucleación, el agua puede permanecer líquida hasta aprox. -40 ° C. Esto se llama super enfriamiento. Pero la más mínima vibración puede provocar la congelación. Cuando esto sucede, se libera calor y la temperatura aumenta hasta que aproximadamente la mitad del agua se congela y la temperatura vuelve a ser de 0 ° C. Este habría sido el caso si el sobreenfriamiento se redujera a aproximadamente -4 ° C. Si el agua comenzara a congelarse a -20 ° C, solo un 25% se solidificaría.
Si tuviera agua a 0 ° C, tocarla con hielo preexistente solo inducirá la congelación si también se extrae calor, por ejemplo, si el bloque de hielo estaba por debajo de 0 ° C.

Se supone que quiere decir que solo se forma un poco de hielo, probablemente en la superficie cerca de los bordes del cuerpo del contenedor.

No hay mucho desequilibrio de calor con O grados C de aire para volcar sobre el borde. De hecho, los grados O exactos y uniformes significarían un tiempo extremadamente largo para enfriar el agua incluso si eso también es OC como el aire. Si el aire y los cuerpos circundantes tienen una temperatura más alta, no se congelará en absoluto. Si hay una forma de IR apreciable (luz solar, por lo general) u otra radiación, no se congela.

Lo que probablemente estás viendo es un microclima. En esa área, persisten algunas temperaturas inferiores a O c, aunque el área general está muerta a cero o más. El viento es común para proporcionar este efecto frío. Recuerde que cuando el hielo se forma, se libera mucho calor, lo que calienta el área circundante. Cuando el agua se evapora, sucede lo contrario. Los antiguos egipcios usaban este método para hacer finas capas de hielo durante las claras noches de invierno, que cuando se agrupaban, se conservaban hasta el verano. O eso he leído.

A 0 grados, el agua se sobreenfría, lo que significa que está esperando ser convertida en hielo. Un toque de cristal de hielo o, en cualquier caso, cualquier estructura reticular inicia una cristalización rápida que libera mucha energía como el calor latente de fusión (-∆H) que supera la ganancia de entropía (+ ∆S) haciendo que el proceso general sea espontáneo (-∆G ).

Esto ocurre predominantemente con agua perfectamente pura. Esto sucede porque a pesar de que el agua es de 0 grados Celsius, no tiene una superficie para comenzar a cristalizar. Generalmente almacenamos el agua en una botella de vidrio o plástico. Debido a la superficie plana, no tiene ese punto para comenzar a cristalizar. Podemos comparar esto con escalar una colina. Necesitamos una repisa para comenzar a escalar, pero si está perfectamente plana se hace difícil o imposible escalar. Esto es proporcionado por ese pedazo de hielo. De hecho, la introducción de cualquier partícula extraña puede proporcionar una base para comenzar a cristalizar. Por lo tanto, generalmente esta agua se deja en una botella en un congelador sin tocarla. Y luego, cuando es necesario, se le da una sacudida. Este batido provoca burbujas de aire que quedan atrapadas en el agua y comienza a cristalizarse en hielo.

¿No se supone que el agua se congele a 0 grados? Si ya está a 0 grados, debe congelarse rígidamente.