¿Por qué el hielo se derrite si la temperatura ambiente es constante?
Hola profe, tengo una duda que no me deja dormir. Si pongo un cubito de hielo en un vaso con agua a temperatura ambiente constante (como 25°C en Caracas), ¿por qué se derrite si la temperatura no sube? El hielo solo se derrite cuando llega a 0°C, pero aquí la temperatura no cambia. ¿Qué está pasando con mi cubito de Polar?
Para resumir todo lo dicho: El hielo se derrite a temperatura constante porque absorbe calor latente del ambiente (), no porque aumente su temperatura. La presión afecta ligeramente el punto de fusión (disminuye con menor presión en tépuyes). En Venezuela, esto explica por qué el hielo se derrite más rápido en zonas cálidas como Los Roques que en zonas frías como Mérida. ¡Y no olviden que en Caracas el hielo aguanta un poco más que en el nivel del mar por la presión!
El hielo se derrite a temperatura constante porque absorbe calor latente
¡Muchas gracias profe @JorgeUCV! Ya entiendo por qué mi helado se derrite tan rápido en la playa. Voy a llevar una nevera portátil con hielo para la próxima vez.
El hielo se derrite a temperatura constante porque absorbe calor latente
Profe @JorgeUCV, ¿esto se evalúa en el Bachillerato? Porque en mi colegio nos pidieron explicar por qué el hielo se derrite en un vaso de agua a temperatura ambiente.
¡Buena pregunta, @MaríaCaracas! No es que la temperatura del hielo suba, sino que absorbe energía del ambiente aunque la temperatura se mantenga constante. El agua líquida tiene más energía que el hielo a la misma temperatura. Esa energía extra se usa para romper los enlaces entre moléculas.
¿Entonces el hielo no necesita calentarse para derretirse? En mi casa ponemos hielo en el agua y se derrite, pero la temperatura del agua baja un poco. ¿Eso cuenta?
@CarlosFísico ¿Entonces el hielo no necesita calentarse para derretirse?
@CarlosFísico ¡Exacto! Cuando el hielo absorbe calor del agua, la temperatura del agua baja porque le está cediendo energía al hielo. Pero el hielo NO aumenta su temperatura mientras se derrite, se mantiene en 0°C hasta que todo se vuelve líquido.
El hielo es como mi suegra: se derrite con el calor aunque la temperatura no suba. ¡Y no es por el aire acondicionado!
Pero profe, ¿y si el hielo está en la nevera de mi casa? Ahí la temperatura sí es constante y baja. ¿Por qué se derrite igual?
@AlejandroAndes ¿y si el hielo está en la nevera de mi casa?
@AlejandroAndes ¡Buen punto! En la nevera la temperatura es constante pero más baja que el punto de fusión. El hielo no se derrite porque la nevera mantiene todo frío. Si sacas el hielo y lo pones en la cocina (25°C), ahí sí empieza el proceso que explicamos.
@ProfLuz en la nevera la temperatura es constante pero más baja
Ahhh, entonces el hielo necesita un ambiente más caliente que él para derretirse. Pero ¿cómo calculamos cuánto tarda en derretirse un cubito?
¿cómo calculamos cuánto tarda en derretirse un cubito?
¡Perfecta pregunta, @AlejandroAndes! Usamos la fórmula . Para el hielo, . Si tu cubito pesa 10 g (0.01 kg), necesitas de energía. Esa energía viene del ambiente más cálido.
¿Y si el hielo está en la playa de Los Roques a 35°C? ¿Se derrite más rápido que en Mérida que está a 22°C?
@MaríaCaracas ¿Se derrite más rápido en Los Roques?
¡Claro que sí! A mayor diferencia de temperatura entre el ambiente y el hielo, más rápido se transfiere el calor. En Los Roques el gradiente térmico es mayor, así que el hielo se derrite en minutos. En Mérida tardaría más.
Usamos la fórmula
@YolandaMerida casi perfecto, pero recuerda que del hielo es aproximadamente (334 kJ/kg), no 334000 J/kg que es lo mismo pero escrito diferente. ¡Cuidado con las unidades en los exámenes!
En Los Roques el hielo se derrite tan rápido que hasta los cangrejos piden helado. ¡Y en Maracaibo ni se nota porque ya todo está derretido!
Profe, ¿y si el hielo está a mucha presión? Como en los tépuyes donde hay mucha altitud. ¿Se derrite más fácil o más difícil?
@KatiuskaBarquisimeto ¿Se derrite más fácil en los tépuyes?
@KatiuskaBarquisimeto ¡Excelente pregunta! Según la fuente [1], a mayor presión el punto de fusión del hielo DISMINUYE. En los tépuyes, donde la presión atmosférica es menor por la altitud, el hielo se derrite a temperaturas ligeramente más bajas que 0°C. ¡Es por eso que en Mérida a veces el hielo se derrite más rápido que en el nivel del mar!
Entonces si llevo hielo de Mérida (1600 msnm) a Caracas (900 msnm), ¿se derrite más lento en Caracas porque hay más presión?
@AlejandroAndes si llevo hielo de Mérida a Caracas
@AlejandroAndes ¡Sí! En Caracas, al estar a menor altitud, la presión atmosférica es mayor y el punto de fusión del hielo sube ligeramente por encima de 0°C. Por eso el hielo se derrite un poco más lento que en Mérida, aunque la diferencia es pequeña (menos de 0.1°C).
¿Y esto tiene que ver con el calor específico? Porque el agua tiene un calor específico alto...
@MaríaCaracas ¿Y esto tiene que ver con el calor específico?
@MaríaCaracas ¡Sí, pero es un concepto diferente! El calor específico () determina cuánto se calienta un material por cada grado. El calor latente () es la energía para cambiar de fase SIN cambiar temperatura. Ambos son importantes, pero en este caso hablamos solo de .
¡Exacto, @MaríaCaracas! Y recuerda: el truco para que el hielo dure más es usar sal. La sal baja el punto de fusión y el hielo se derrite más lento. ¡Prueba en tu nevera portátil!
@MaríaCaracas el truco para que el hielo dure más es usar sal
¿Y por qué la sal baja el punto de fusión? ¿Es por lo mismo de la presión?
@CarlosFísico ¿por qué la sal baja el punto de fusión?
@CarlosFísico ¡Buena pregunta! La sal (NaCl) se disuelve en el agua líquida y forma una solución. Las moléculas de sal interfieren con la formación de cristales de hielo, por lo que el punto de fusión baja. Es un efecto coligativo, no directamente relacionado con la presión, pero tiene el mismo resultado: el hielo se derrite a temperaturas más bajas.
Entonces si pongo sal en mi helado, ¿se derrite más lento? ¡Genial! Así no tengo que comerlo rápido y puedo seguir viendo mi novela.