Gotas de hielo explosivas

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Una gota de agua congelándose de afuera hacia adentro muestra una serie de emocionantes y rápidos cambios físicos antes de terminar explotando violentamente.

Una gotita de agua perfectamente esférica que se congela desde el exterior formará primero un caparazón. Este caparazón tendrá el mismo diámetro de la gotita. A medida que se espesa hacia adentro, el agua restante “se enfrenta con un problema”: quiere expandirse, pero está confinada al caparazón. Después de algún tiempo, esto hace que la gotita explote. Pero, ¿qué sucede entre medio?

Formación del caparazón

(Imagen ampliable) Proceso por el que se congela y explota una gota de hielo. Imagen: Universidad de Twente

Para crear gotitas esféricas, los científicos de la Universidad de Twente, en los Países Bajos, las colocaron sobre una superficie hidrofóbica, en una cámara de vacío. La temperatura es reducida por enfriamiento evaporativo de manera que la gotita se “superenfría”, es decir, la temperatura se encuentra muy por debajo de cero, pero la gotita no se congela todavía. El primer cristal de hielo se forma tocando la gotita con una punta de yoduro de plata. Rápidamente, se forma un caparazón de hielo que se espesa de afuera hacia adentro. Las imágenes de vídeo de alta velocidad muestran que se forman grietas en el caparazón, que se forma un pico y también se forman cavidades de vapor por debajo de la superficie. Después de liberar algunos copos de hielo, la gota entera termina por explotar. Las partes de hielo salen despedidas a velocidades de aproximadamente 1,5 m/seg.

Nubes

El modelo matemático desarrollado por Sander Wildeman y sus colegas para explicar esta serie de eventos, muestra que hay un tamaño mínimo de las gotitas: por debajo de un diámetro de 50 micrones, no se producirá ninguna explosión. Los meteorólogos ya conocen el fenómeno de las explosiones de gotitas en las copas frías de las nubes ya que forman parte del inicio de las precipitaciones y pueden conducir a la rápida transformación de una nube con gotas líquidas a una nube de gotas de hielo.

‘Lágrimas holandesas’

Los experimentos guardan cierto parecido con una forma bien conocida de producir vidrio duro, ya conocido por los sopladores de vidrio holandeses en el siglo XVII. Las gotitas de vidrio fundido, puestas en agua fría, también se solidifican desde el exterior, formando una envoltura de vidrio alrededor de la masa fundida. Son conocidas como ‘lágrimas holandesas’ o ‘Gotas del príncipe Rupert’. La diferencia con el agua es que el cristal se encoge cuando se vuelve sólido. Esto hace que la esfera de vidrio sea muy fuerte.

Puedes ver el proceso en el siguiente vídeo. No olvides seleccionar subtítulos (CC) y el lenguaje.

Artículo original publicado por la Universidad de Twente. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-03-01T12:30:32+00:00