Digamos que hay un contenedor semirrígido (de plástico, digamos). Se llena al 90% con agua y se coloca en un congelador en posición vertical. La parte superior del contenedor está abierta. Cuando el agua se congela, entiendo que se expande de manera más o menos uniforme en todas las direcciones: https://www.reddit.com/r/askscience/comments/278z5x/when_water_freezes_does_it_expand_uniformly_in/ Así que mi pregunta es: ¿el hielo dejará de expandirse uniformemente una vez que llega a las paredes del recipiente? ¿Se expandirá solo a lo largo de un eje una vez que llegue a estas paredes?
También sé que el agua se congela de arriba hacia abajo debido a los cambios de densidad al congelarse: ¿ Por qué el agua se congela de arriba hacia abajo ? Entonces, me imagino que el agua se congelará en la parte superior de la línea de flotación y luego el bloque de hielo será empujado. hacia arriba en el recipiente mientras continúa congelándose. ¿Es esto cierto? ¿Las paredes laterales no experimentarán presión a menos que el recipiente esté cerrado? ¿O el contenedor todavía sobresaldrá por los lados? Si se abulta, ¿qué hace que el hielo continúe expandiéndose hacia las paredes laterales?
Aquí está mi entendimiento: dependerá de la forma exacta del contenedor y las propiedades conductoras de las paredes.
Como dices, la superficie del líquido se congelará primero. Hay dos razones para esto. En primer lugar, el agua a 0 °C tiene menor densidad que el agua a 4 °C, por lo que "el agua fría sube a la superficie". Y dado que el agua más fría se congelará primero (salvo los efectos de la nucleación), la congelación comenzará con una película en la superficie.
Sin embargo, una vez que todo el líquido alcanza una temperatura de 0 °C, cualquier lugar donde el agua pueda perder el calor de fusión puede, en principio, convertirse en hielo. Si las paredes son suficientemente conductoras, eventualmente el agua adyacente a las paredes se congelará más rápidamente que el agua debajo del hielo en la superficie (a medida que la capa de hielo se vuelve más gruesa, comienza a actuar como aislante). Y una vez que tenga una región de hielo "en todos los lados del contenedor", el aumento de volumen que acompaña a una mayor congelación dará como resultado un aumento isostático en la presión dentro del "recipiente a presión de hielo". En principio, esto dará como resultado una presión en todas las direcciones, y dado que el hielo en la parte superior suele ser más grueso (y, por lo tanto, más rígido), puede imaginar que se aplicará más presión lateralmente.
Si el recipiente es poco profundo y/o las paredes son bastante aislantes, la congelación puede continuar de arriba hacia abajo. Eso depende...
psicópata
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jasonbcox
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