Hielo instantáneo

Tiempo aproximado para completar: 1-2 horas + preguntas y tiempo de diario

Acerca de este experimento

Este experimento puede ser una forma emocionante de profundizar en el concepto de cambios de fase introducido en la lección Diferentes propiedades a diferentes temperaturas.

Lo que aprenderás

  • Cómo superenfriar el agua
  • Qué significa “superenfriamiento”
  • 3 botellas de agua purificada (SIN MINERALES)
  • Agua del grifo
  • Bolsa de cubitos de hielo
  • 1 taza de sal
  • Tazón de metal
  • Plato
  • Termómetro
  • Temporizador
  1. ¿Cuáles son algunas de las diferencias entre líquidas y sólidas?
  2. ¿Cómo se puede convertir el agua de líquido a sólido?
  3. ¿A qué temperatura se congela el agua?
  4. ¿Cuánto tiempo tarda el agua en congelarse?

Antes de comenzar, ponte los "pantalones de paciencia". Este experimento puede ser muy particular y puede requerir un par de intentos. Sin embargo, confía en nosotros, cuando finalmente lo obtengas, ¡la emoción lo vale!

Parte 1: Superenfriamiento del agua

Hielo, agua y sal
16 °F – 19 °F
  1. Vacía una de las botellas de agua, llénala con agua del grifo y cierra la tapa. Etiquétala como “agua de grifo”.
  2. Llena el tazón de metal hasta la mitad con hielo.
  3. Coloca todas las botellas de agua sobre el hielo.
  4. Agrega más hielo hasta cubrir completamente las botellas.
  5. Vierte agua del grifo sobre el hielo hasta llenar aproximadamente ¼ del tazón.
  6. Vierte una capa de sal sobre el hielo.
  7. Coloca el termómetro dentro del tazón. Espera hasta que la temperatura llegue a 16-19 °F (-9 a -7 °C).
  8. Programa un temporizador por 45 minutos. Agrega más hielo y sal según sea necesario para mantener la temperatura entre 16-19 °F (-9 a -7 °C).
  9. Después de 45 minutos, revisa la botella de agua del grifo. Debería estar parcialmente congelada. Si no lo está, programa el temporizador por 5 minutos más y vuelve a revisar. Mientras más grandes sean las botellas, más tiempo necesitarán para congelarse.
  10. Cuando la botella de agua del grifo esté parcialmente congelada pero las botellas de agua purificada sigan líquidas, estarás listo para las partes 2 y 3.

Parte 2: Hielo instantáneo en una botella

Cristales de hielo en una botella
  1. Saca con cuidado una botella de agua purificada del baño de hielo.
  2. Golpea suavemente el fondo contra la mesa varias veces. Observa cómo se forman los cristales de hielo dentro de la botella.

Parte 3: Torre de hielo instantánea

Torre de hielo
  1. Pon un cubito de hielo en un plato.
  2. Saca con cuidado una botella de agua purificada del baño de hielo.
  3. Abre la botella y vierte el agua sobre el cubito de hielo. El agua debería congelarse al instante al tocar el hielo.
  1. ¿Qué tiene que suceder para que el agua se convierta en hielo?
  2. ¿El agua se congela tan pronto como se enfría, o puede mantenerse líquida incluso por debajo de su punto de congelación?
  3. ¿Por qué crees que el agua del grifo se congeló antes que el agua purificada?
  4. ¿Crees que este experimento funcionaría con otros líquidos que no sean agua?

Preguntas previas al experimento

  1. ¿Cuáles son algunas de las diferencias entre líquidas y sólidas?
    Los líquidos pueden fluir y cambiar de forma, mientras que los sólidos mantienen su forma. En los líquidos, las partículas pueden moverse. En los sólidos, las partículas están fijas en su lugar.
  1. ¿Cómo se puede convertir el agua de líquido a sólido?
    Puedes convertir el agua de líquido a sólido enfriándola hasta que llegue a una temperatura suficientemente baja para congelarse.
  1. ¿A qué temperatura se congela el agua?
    32°F (0°C)
  1. ¿Cuánto tiempo tarda el agua en congelarse?
    Depende de qué tan frío esté, de cuánta agua haya y del recipiente que estés usando.

Preguntas e investigación adicional

  1. ¿Qué tiene que suceder para que el agua se convierta en hielo?
    Las moléculas de agua tienen que organizarse en un patrón sólido. Es como construir con cuidado una casa de cartas.
  1. ¿El agua se congela tan pronto como se enfría, o puede mantenerse líquida incluso por debajo de su punto de congelación?
    Puede mantenerse líquida un rato por debajo de su punto de congelación. A esto se le llama superenfriamiento. El agua se enfría, pero las moléculas todavía no se han organizado para formar hielo sólido.
  1. ¿Por qué crees que el agua del grifo se congeló antes que el agua purificada?
    Los minerales del agua del grifo sirven como puntos de inicio que ayudan a las moléculas de agua a empezar a alinearse para formar hielo. El agua purificada no tiene esos minerales, así que tarda más en comenzar a formar cristales de hielo.
  1. ¿Crees que este experimento funcionaría con otros líquidos que no sean agua?
    Algunos líquidos podrían funcionar, pero depende de qué tan fácilmente puedan organizar sus moléculas en un sólido. El agua funciona especialmente bien porque sus moléculas encajan en una forma de cristal cuando se congelan. En este experimento, el agua se enfría por debajo de su punto de congelación, pero las moléculas aún no se han alineado (superenfriamiento).

    Cuando golpeas la botella contra la mesa, el golpe ayuda a que las moléculas se acomoden y empiecen a congelarse. Cuando viertes el agua superenfriada sobre el cubo de hielo, el hielo ya formado les da a las moléculas un punto de inicio para construir. Por eso el congelamiento se extiende tan rápido y crea hielo instantáneo.

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