El agua se expande cuando se congela, por lo que los científicos se preguntaron qué pasaría si el agua se congelara desde afuera hacia adentro. Respuesta: Explota.
Los investigadores filmaron su experimento de gotas de agua, ofreciendo una vista en cámara lenta del hielo en explosión. Cuando una gota de agua se congela desde el exterior, se desarrolla una capa de hielo rígida, según los investigadores. A medida que el interior de la gota comienza a congelarse, su expansión se ve restringida por el exterior duro, lo que lleva a la explosión.
Las gotas esféricas se crearon en una cámara de vacío para que los investigadores pudieran "sobreenfriar" la gota, llevando el agua a menos de 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius) sin congelarla. Luego, los investigadores tocaron la gota con yoduro de plata, que actúa como una "semilla" para que se formen cristales de hielo. En este caso, el agua sobreenfriada comenzó a cristalizarse, congelando el exterior de la gota. Se formó una capa de hielo alrededor de la gota, que se espesó desde afuera hacia adentro y aumentó la presión dentro de la gota cuando el interior intentó congelarse. En el video, se puede ver la gota agrietarse ligeramente y liberar algunos copos de hielo, antes de explotar finalmente.
"Las grietas y las cavidades se curan lentamente con agua líquida expulsada del interior", explicaron los investigadores en el video. "Una vez que se curan todas las grietas, la presión puede volver a acumularse".
Basado en las explosiones de diferentes gotas, el investigador desarrolló un modelo matemático para predecir cómo reaccionarían las gotas al congelarse desde afuera hacia adentro. Descubrieron que hay un tamaño mínimo de gota, por debajo de un diámetro de aproximadamente 50 micras, en el cual la gota No explotará.
Este es el mismo fenómeno que ocurre en las nubes, dijeron los investigadores. La precipitación ocurre cuando las gotas de agua explotan en las cimas frías de las nubes, transformando las gotas de fluido en hielo.
Los detalles de la dinámica de las gotas de agua cuando se congelaron se publicaron en línea el 24 de febrero en la revista Physical Review Letters.
