¿Por qué no se congela el agua en el fondo del océano?

En primer lugar, hace frío en el fondo del océano, pero no tanto, entre 0 y 3 grados centígrados (32-37F). Parte de la razón por la que no hace tanto frío en el fondo del océano se debe al calentamiento interno de la tierra [1].

(Referencia: aguas oceánicas profundas)

En segundo lugar, el agua se congela de arriba a abajo, y la mayor parte de la sal sale del agua a medida que se congela, lo que hace que el agua alrededor del hielo sea más salada. Esto tiene dos efectos: primero, reduce el punto de congelación, y segundo, hace que el agua sea más densa, de modo que se hunda hasta el fondo del océano.

Ahora, dado que la temperatura en el fondo del océano es de solo 0-3C y no es más fría, esta agua muy salada simplemente no se congela porque 0-3C está muy por encima de su punto de congelación.

Notas al pie

[1] ¿Por qué está tan caliente el núcleo de la Tierra? ¿Y cómo miden los científicos su temperatura?

Los hechos más importantes para conocer esta pregunta son:
1> El agua se expande al enfriarse entre cero y 4 grados (Celsius), es decir, el hielo es más ligero que el agua a 4 grados. (Esto puede explicarse con la unión entre los átomos en el agua)
2> El hielo es un mal conductor del calor.

Cuando comienza a enfriarse, el agua se vuelve más densa y el agua más fría comienza a hundirse hasta el fondo, siendo reemplazada por la más cálida. Esto continúa hasta que una gran parte del cuerpo de agua está a 4 grados. Ahora la parte superior se enfría pero no se hunde y continúa enfriándose hasta que el agua se congela.
El hielo es un mal conductor que protege el agua debajo de la superficie para que no se enfríe.
El contenido de sal apenas tiene un papel importante que desempeñar en este proceso. Lo único que hará la sal es disminuir el punto de congelación para que la capa superior se congele a una temperatura inferior a 0.

“El agua dulce se congela a 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit), pero el punto de congelación del agua de mar varía. Por cada aumento de 5 ppt en la salinidad, el punto de congelación disminuye en 0.28 grados Celsius (0.5 grados Fahrenheit); por lo tanto, en las regiones polares con una salinidad del océano de 35 ppt, el agua comienza a congelarse a -1.8 grados Celsius (28.8 grados Fahrenheit) “.
(Fuente: Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo)
La temperatura en la Región del Ártico está muy por debajo de cero y si la salinidad hubiera jugado un papel significativo que el agua en el fondo del océano se habría congelado.

Uno podría revisar esta pregunta:

¿Cuál sería la temperatura necesaria para congelar el agua en el fondo del mar?

Como otros y yo hemos sugerido en el sitio anterior y aquí, hay algunas razones. Pero de vez en cuando casi seguramente ha sucedido debido a la acumulación de salmuera y los flujos asociados, especialmente durante la bola de nieve o la bola de nieve. Se cree que los mejores entornos son hielo espeso que se aleja lentamente para formar hielo más espeso, ya que las mejores brinículas parecen formarse entonces.

Normalmente sería una situación inherentemente inestable y temporal, más que los lagos. Tomaría una temperatura en cuencas oceánicas más profundas de -5 ° C a -10 ° C a esas presiones de profundidad, difícil de hacer con piscinas de salmuera constantemente inundadas con calor ambiental por encima de ese nivel. Si no hubo una mezcla de aguas profundas, más aún, ya que solo se debe considerar el calor geotérmico y la lenta permeabilidad del calor superficial, como Black Seas 900 a 3.000 años de renovación de salmuera / lodo en aguas profundas.

Wiki tiene un buen artículo “piscina de salmuera” sobre cuerpos actuales similares, de unas 50 millas cuadradas de extensión. Estas son aguas profundas, a una o dos millas de profundidad. Se forman cuando la filtración de sal se acumula en una depresión.

L’Atlantique está cerca de Grecia y algunos existen en Louisiana. Los submarinos literalmente flotan en la “superficie”. Casi no hay mezcla de capas, al igual que varios lagos de todo el mundo, como el lago Vanda.

La termoclina del agua del océano se estabiliza más o menos después de unos 1,000 metros. sin embargo, en gran parte, ya que afuera de los brinículos, el agua que desciende tiene que pasar a través del agua de contacto que está cerca de O C. Esto se mezcla y pierde su temperatura más fría, especialmente porque los canales de drenaje de salmuera tienden a ser muy pequeños en apertura y velocidad de flujo.

Uno de varios escenarios antiguos es que un lago hiper salino en un ambiente muy frío tiene su pared violada por deslizamientos de tierra u otros cambios en la corteza. Esto buscaría la piscina de agua de fondo más baja encontrada por primera vez y, hipotéticamente, una zanja más profunda.

El agua inmediatamente encima se congelaría y normalmente se dispararía hacia la cima. Con una avalancha rápida o una deposición lenta a la deriva de la cantidad correcta de exudado, se congelaría al contacto y tendría una gravedad específica lo suficientemente alta como para no elevarse. Estos se denominan ‘gruñidores’ en la terminología del iceberg, lo que significa que el hielo tiene suficientes impurezas para hundirse o tener una flotabilidad neutral.

Este debería ser un tipo de hielo de anclaje (en oposición al problema del clatrato sin agua) formado en el fondo del océano y, en teoría, podría construir una estera gruesa en forma estable a mil metros o más. Las propiedades aislantes de la roca geotérmica baja son profundas, los restos glaciares duran miles de años con un regolito de temperatura mucho más alto solo unos metros más alto. El proceso no es el mismo que el extenso permafrost de anclaje que tenemos bajo el Ártico, especialmente cerca de Siberia, que anteriormente era el permafrost de tierra seca de la última edad de hielo.

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Un problema más, usando el juego de palabras con la pregunta que se le hizo, involucra aguas muy poco profundas que se mueven.

Ocurre en el mundo de hoy en formación de hielo en el fondo de arroyos y ríos más grandes que fluyen rápidamente sobre rocas que no tienen crecimiento de plantas. Nunca lo he visto personalmente, Nueva Inglaterra lo tiene regularmente en las montañas, una forma del llamado hielo de anclaje:

Ancla de hielo

Aparentemente, la razón es que las tasas de radiación infrarroja de la roca son diferentes (más) que el agua, y el agua permite que pase el IR. También es un problema que el agua se está moviendo, la energía cinética en el fondo es mucho menor con el flujo reducido, aunque solo sea por períodos cortos.

Cuando ocurre en el océano, probablemente solo se encuentre en áreas poco profundas. Como señala el artículo wiki en un caso, cuando un río se encuentra con el océano. Otra posibilidad es un área oceánica muy poco profunda con fuertes corrientes.

Presión.

El agua tiene una fase única porque la congelación solidifica los enlaces de hidrógeno de largo alcance. Por lo tanto, el hielo es menos denso que el agua. En las profundidades del océano, las preocupaciones energéticas están bien anuladas por la presión. La congelación es un proceso exotérmico, pero sería un proceso endergónico bajo presiones tan grandes.

La relación de energía libre de Gibbes solo existe bajo presión constante, lo cual ciertamente no es el caso.

Una razón por la que el agua no se congela en el fondo del océano puede ser porque es salada allí abajo.

El agua fría es más densa que el agua tibia, por lo que tiene sentido que las aguas más frías se encuentren en el fondo de los océanos. Del mismo modo, el agua salada del océano es más densa que el agua pura, y el agua salada del océano también se hunde hasta el fondo del océano. ¿Recuerdas cómo la sal derrite el hielo? Esto sucede porque los átomos de sal se interponen entre las moléculas de agua, lo que les impide alinearse en el patrón agradable y regular de cristal que necesitan para convertirse en hielo sólido. Básicamente, esto reduce el punto de congelación del hielo, lo que significa que el agua puede estar por debajo de 0 grados Celsius en el fondo del océano y no convertirse en hielo.

En realidad, la razón principal por la que el agua no se congela en el fondo del océano puede ser que rara vez hace tanto frío allí. El agua se congela a presiones normales (en tierra, a nivel del mar) a cero grados centígrados. Sin embargo, rara vez cae tan bajo. E incluso si va por debajo del punto de congelación, varios factores (mencionados por otros aquí en Quora) explican por qué no se quedaría allí. Principalmente, es porque la densidad del agua sólida (hielo) es menor que el agua líquida. Sin embargo, la salinidad puede tener poco (o nada) que ver con eso.

Curiosamente, hay formas de hielo que son más densas que el agua líquida: hielo amorfo de alta densidad y hielo amorfo de muy alta densidad. Estas formas de hielo podrían formarse en el fondo del océano, SI se cumplieran algunas condiciones muy inusuales. Lamentablemente, es poco probable que el fondo del océano cumpla con estas condiciones. Ver el enlace:

http://en.m.wikipedia.org/wiki/A …

Si bien esto es cierto para casi cualquier otro material, en realidad no es cierto para el agua. Casi todos los demás materiales se hacen más grandes a medida que se calienta. Excepto por el agua. El agua tiene su mayor densidad a 4 grados centígrados, y por lo tanto, el agua es muy especial y permite cosas frías como icebergs flotantes. El agua líquida de cuatro grados centígrados permanece en el fondo.

Si realmente es posible congelar, el agua congelada (hielo) saldría a la superficie (debido a la menor densidad), por lo que tal vez no. Tenga en cuenta que la congelación (cambio físico de líquido a sólido) ocurre a diferentes temperaturas si a diferentes presiones. En 1 atm (presión del nivel de la superficie del mar) el agua se congela a 0 ° C, pero tal vez no sea el caso en el nivel del océano mucho más profundo (presión más alta).
La temperatura en el espacio es la misma baja, si no mucho más baja que el fondo del océano, pero el agua no se congela allí también. Por lo tanto, no se trata de temperatura sino de presión después de todo. La temperatura en el fondo bajó porque la presión aumentó pero con el mismo volumen (cuánto espacio disponible).

En primer lugar, el agua de mar es salada, y el efecto de la sal marina a la concentración habitual es reducir el punto de densidad máxima por debajo del punto de congelación. Por lo tanto, la descripción habitual de los lagos que tienen aguas profundas a 4 ° C, que es más densa que el agua más fría de arriba, no se aplica al océano. Cuando el agua superficial en el océano se congela (cuando se enfría con aire muy frío arriba), el hielo que se forma es menos denso que el agua de mar que se encuentra debajo por dos razones: principalmente porque el hielo es aproximadamente un 10% menos denso que el agua, y en segundo lugar porque La sal se excluye principalmente del hielo congelado. El agua de mar de salinidad típica se congela a aproximadamente -1.8 ° C. El agua en contacto con el hielo de congelación es fría y contiene parte de la sal excluida del hielo, por lo que es más densa que el agua más caliente que se encuentra debajo y se hunde, mezclándose con el agua más profunda. Esta mezcla termina en el fondo del océano. Por lo tanto, la temperatura del agua en el fondo del océano generalmente es de unos pocos grados por encima del punto de congelación. También se calienta ligeramente por el efecto de la presión allí, comprimiéndolo y calentándolo ligeramente. A medida que el hielo en la superficie se espesa, forma un aislante, evitando o ralentizando la pérdida de calor a la atmósfera. No hay forma de que el calor escape del agua profunda en el fondo, por lo que no puede congelarse.

El agua congelada es menos densa que el agua líquida, por eso el hielo flota.

Entonces, si de alguna manera el agua en el fondo del océano se congelara, flotaría a la superficie.

Afortunadamente, el agua en el fondo del océano se calienta un poco por la energía geotérmica, aunque se vuelve más fría a medida que baja, en cierto punto la temperatura se iguala a aproximadamente 3 ° C.

El hecho de que el hielo flota, y es un buen aislante, es una de las razones por las que la Tierra es habitable.

Una característica única del agua es que cuando pasa de líquido a sólido, en realidad se vuelve menos denso. Por eso el hielo flota. Curiosamente, la densidad y la temperatura van de la mano la mayor parte del tiempo. Una forma de enfriar una sustancia es enfriarla, generalmente con una sustancia más fría por conducción o convección. La otra forma es reducir la velocidad del movimiento de las partículas con compresión. No pueden moverse mucho sin ningún lugar para moverse, ¿verdad? Así funcionan los compresores de aire acondicionado. Es por eso que cuando rocía latas de aire o CO2, el gas está muy frío.

Pero el fondo del mar es muy peculiar. En este caso, es agua y la presión es increíblemente alta. Quiere expandirse y volverse menos denso. No puede, bajo el peso de toda esa agua que está sobre ella. Por lo tanto, sigue siendo una forma de agua extremadamente fría, densa y fluida. También es cierto que el océano no está estancado, por lo que no puede asentarse lo suficiente como para congelarse.

Entonces, dos fuerzas de la naturaleza se resisten entre sí. Es por eso.

Ocurre debido al comportamiento anómalo del agua que el área superficial del agua se congela mientras que el área inferior no. Si el área del fondo también se congela, la vida marina no puede sobrevivir.

Cualquier molécula de agua que se enfríe lo suficiente como para congelarse se expandirá en hielo y llegará a la capa superficial para formar una capa más gruesa de hielo. El agua inferior debe permanecer lo suficientemente caliente como para seguir siendo líquida. El contenido de calor del agua inferior no tiene otro lugar al que ir que no sea el agua circundante, por lo que solo la superficie de todo el cuerpo de agua es una gran pérdida de energía térmica. El suelo sobre el que se asienta el agua coincide con la temperatura del agua en la interfaz.
Una persona que use un traje húmedo que esté clasificado para el punto de congelación del agua nunca necesitaría entrar a temperaturas muy por debajo del punto de congelación, aunque el agua salada sería un poco más fría cuando se congele.

El agua se vuelve un poco menos densa a medida que se enfría de 4 ° C a la congelación (y luego se vuelve mucho menos densa a medida que se congela), por lo que cualquier agua muy fría y helada que haya estado allí abajo habría flotado hacia arriba (el gráfico es para agua pura a presión insignificante y hay pequeñas correcciones para la salinidad y la profundidad, pero la idea básica es la misma):

El agua en el fondo del océano es el agua más pesada, a saber. El agua a la temperatura donde el agua tiene su mayor densidad. Una propiedad única del agua es que es más densa a unos 4 ° C.

Esto crea un equilibrio peculiar por el cual toda el agua debajo de cierta profundidad tiene una temperatura similar.

El mecanismo es el siguiente. A medida que el agua se hunde, se enfría y, a medida que se enfría, se vuelve más pesada y se hunde aún más, etc. Pero a medida que se enfría por debajo de 4 ° C, el agua ya no se hunde más, sino que sube. Por lo tanto, congelar el agua en el fondo del océano no es un equilibrio estable.

Es a causa de la presión del agua, cuando aumenta, los puntos de congelación caen igual con una presión de aire menos densa (como en el Monte Everist, debería estar alrededor de los 90 grados Celsius).

Porque en el fondo del mar no hay un gradiente de temperatura vasto entre las capas de agua, por lo que la capa de agua del fondo no puede eliminar el calor de su calor latente para el cambio de fase y no genera una fuerte temperatura.

El agua congelada es menos densa que el agua líquida. Tan pronto como una porción de agua de mar se congeló, se elevaría a la superficie. El fondo nunca podría congelarse a menos que todo el océano se congelara.

Por un lado, no es agua pura. Es agua salada, por lo que se congela más bajo que el agua normal, aproximadamente 28 ° F o aproximadamente -2 ° C. Típicamente, el agua oceánica profunda solo baja a aproximadamente 32-35 ° F o 0-2 ° C. Sin mencionar todas las corrientes que ayudan a evitar que se congele.