Dilatacion Anomala Del Agua

LA DILATACIÓN ANÓMALA DEL AGUA

Una de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación anómala.
La experiencia nos dice que, cuando calentamos un cuerpo, se dilata y, cuando lo enfriamos, se contrae. Pero con el agua esto no sucede así. Cuando el agua se congela, se dilata. Es decir, aumenta de volumen: una masa de hielo tiene mayor volumen que la misma masa deagua. Este hecho se denomina dilatación anómala del agua.
La densidad del agua varía con la temperatura, de forma que la densidad máxima (1 g/cm3) corresponde al agua líquida a una temperatura de 3,98 ºC. El hielo es menos denso. También es menos densa el agua más caliente.
Gracias a la dilatación anómala del agua es posible la vida en los ecosistemas acuáticos. En un lago de montaña, por ejemplo,al llegar el invierno, el agua se congela. Pero como el hielo flota, solo se congela una delgada capa de agua, que queda en la superficie. El agua por debajo está muy fría, pero el hielo la aísla de las bajas temperaturas del exterior y así no llega a congelarse. Gracias a esto, las plantas y los animales acuáticos pueden sobrevivir en invierno. En la naturaleza, normalmente, siempre hay agualíquida bajo el hielo.

A temperatura ambiente, el agua se dilata cuando la temperatura sube y se contrae cuando baja. Pero próximo al punto de congelación, a los 0 ºC ocurre lo contrario, lo cual es muy importante para la preservación de la vida.
V
cm3
1.04

1.03

1.02

1.01

1.00

0 20 40 60 80 100 t ºC

V
cm3
1.00020

1.00015

1.00010

1.00005

1.00000

0 2 4 68 9 t ºC

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0 20 40 60 80 100 t ºC

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Según esta curva, su densidad máxima es a 4°C, es decir al estado líquido, y a 0°C, al estado sólido, es menor. Para comprender esta propiedad supóngase que por efecto del calor externo, la masa sólida comienza afundirse. En esta transformación, un número relativamente pequeño de moléculas adquiere energía cinética suficiente como para que se rompan sus enlaces de hidrógeno. Estas moléculas se liberan de la red cristalina que comienza a desmoronarse y quedan ocupando los huecos hexagonales que forman canales, con lo cual comienza a aumentar la masa por unidad de volumen. A medida que crece la energía externaaumenta la densidad del agua líquida, porque se ocupan mas espacios vacíos hasta llegar al máximo de 4°C. Esta es la razón por la cual el hielo es menos denso que el agua y por lo tanto flota sobre ella.
Al mismo tiempo que el agua se calienta, se expande y por lo tanto disminuye su densidad.  Estos dos procesos, ocupado de huecos hexagonales y expansión térmica actúan en sentidos contrarios.  De0°C a 4°C predomina el proceso de llenado de huecos y el agua se torna más densa.  Sobre 4°C predomina la expansión térmica con la consiguiente disminución de densidad.  Las variaciones de densidad del agua con la temperatura tienen una profunda repercusión en el medio ambiente.  En cuerpos de agua, como un lago,  el agua a 4°C, que es la más densa, se sumerge hasta el fondo mientras que el aguasobre 4°C, que es menos densa, sube a la parte superior.  Este desplazamiento de agua, por convección, produce que la casi totalidad del cuerpo alcance los 4°C.  Bajo esta temperatura la densidad disminuye, pero como el agua no es más pesada que la que está a 4°C, no se desplaza hacia el fondo sino que  permanece en la superficie hasta que a 0°C se congela.  La capa de hielo que se forma,  que esmenos densa,  no se sumerge y como queda sobre la superficie del cuerpo de agua  forma una capa aislante que evita que el agua interior se congele.  Si el hielo llegara al fondo, no podría aislar el interior del cuerpo del frío ambiental, por lo que todo el cuerpo se congelaría, y los  peces y otros organismos vivos morirían. 
Cuando el agua se congela en los intersticios de las rocas, la...