¿Por qué algunas partes de este bloque de hielo están turbias y otras claras?

Tuve un esguince en la pierna hace unos días. El médico recomendó sumergir mi pie alternativamente en agua fría y caliente para ayudar a la circulación sanguínea. Es aquí donde descubrí algo interesante.

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La imagen de arriba muestra el trozo de hielo que se puso en el balde. La imagen de arriba muestra el cubo de hielo desde arriba.

Si observa el gran trozo de cubo desde un lado (ver abajo), puede ver que la parte superior del cubo, que estaba cerca de la superficie abierta del recipiente en el que se congeló el hielo, parece ser casi transparente y tiene una apariencia cristalina. La parte inferior no tiene este aspecto, y es blanca y opaca.

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¿Por qué hay una diferencia en las capas de hielo en el cubo grande? ¿Es porque el agua era del grifo y no completamente pura? El agua se puso en el refrigerador por un período mayor a 12 horas, por lo que el hielo se ha congelado correctamente. ¿Alguien puede explicar esta estructura única de hielo? Nunca he visto esto antes.

Actualizar:

Esta actualización es simplemente para demostrar la formación de burbujas en el hielo, lo que provoca la nubosidad. De las dos respuestas, había aceptado la de @IliaSmilga. Hoy, el hielo formado demostró claramente esta idea. A continuación se muestran las imágenes en las que las burbujas de gas disuelto son claramente visibles.

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Las dos últimas fotos son las mejores.

Simplemente busque en Google "¿Qué hace que el centro de los cubos de hielo sea blanco?". Muchos artículos sobre esto. :) Aquí hay un enlace relevante
@Blue No sabía eso. De todos modos, un esguince a veces puede ayudar a aprender cosas nuevas. :-D
Siente el aprender!
@Vendetta sí :-)

Respuestas (2)

Como explicó @pr1268, el agua del grifo no es pura: contiene gases disueltos (básicamente aire) y minerales disueltos.

Sin embargo, no creo que la estratificación provoque este fenómeno: creo que mientras el agua permanezca descongelada, la concentración de gas disuelto permanece aproximadamente constante en toda la solución (básicamente igual a la concentración de saturación). Aquí hay una explicación alternativa.

Cuando los cristales de hielo comienzan a formarse, naturalmente tienden a excluir las impurezas; por lo que las impurezas se "exprimen" en la parte del agua que permanece líquida. Eventualmente, la concentración de impurezas excede el umbral de saturación y comienzan a precipitarse fuera de la solución. Pero para entonces, el hielo ya ha formado un recinto hermético alrededor del agua líquida que evita que las burbujas de gas escapen a la superficie; y los cristales minerales se quedan pase lo que pase.

Por esta razón, en un gran lago donde solo se congela una pequeña porción del agua total, puede obtener hielo cristalino (a menos que la superficie del agua tenga nieve, aguanieve u otras impurezas para empezar).

Esta es la explicación correcta. El concepto de estratificación no es muy correcto. Simplemente tiene que ver con la disolución de gases.
@WrichikBasu Sin embargo, me pregunto. Solicitó citas en la otra respuesta, pero acepta esta sin citas. Esta es una pregunta interesante y creo que se necesita una respuesta más absoluta, en lugar de 2 opiniones bien informadas.
@Mástil cierto. Pero hice esta pregunta en otro lugar y obtuve la misma respuesta que esta.
@Ilia Smilga Entonces, ¿por qué sigue sucediendo esto cuando estoy congelando agua filtrada a través de ósmosis inversa?
@LateralTerminal ¿Desgasificaste el agua filtrada antes de congelarla?
@Andrew Morton No lo hice. ¿Hay una manera simple de hacer eso con las cosas de la casa? Porque me encantaría saber cómo hacer hielo totalmente transparente.
@LateralTerminal En casa, hervir es probablemente el método más simple; Google tiene otras sugerencias.
@AndrewMorton Le puse agua corporal y luego la congelé. Se volvió cristalino.
@WrichikBasu ¡Eso fue rápido! ¿Estás seguro de que está congelado hasta el centro?
@AndrewMorton hasta donde puedo estimar, sí. Hice esto ayer, cuando se publicó la respuesta anterior, para verificar experimentalmente. Sacó el hielo ahora. Funcionó. Ahora lo haré con agua destilada que había comprado para la batería del coche, aunque los resultados no variarán.
@WrichikBasu Ah, pensé que habías hervido y congelado el agua en el tiempo transcurrido desde mi comentario :)
@LateralTerminal puede obtener hielo transparente poniendo agua en un enfriador y luego colocándolo en el congelador sin tapa. Esto hace que se congele de arriba hacia abajo, como un lago, y todas las impurezas serán empujadas hacia el fondo. Puede sacar el hielo antes de que se congele hasta el fondo, o cortar/picar la parte inferior fea. Luego corte el hielo transparente en cubos del tamaño que desee (es mucho más fácil de hacer de lo que puede adivinar). Aprendí esto de un libro llamado Liquid Intelligence de Dave Arnold.

La turbidez es causada por burbujas de aire disueltas. Además, el agua del grifo es notoriamente rica en partículas minerales (que dan lugar a la nucleación).

Al ver cómo colocaste el agua del grifo en el congelador, la temperatura fría mantuvo los gases y minerales disueltos en solución, y solo se produjo una estratificación parcial antes de que el agua se congelara. El hielo en expansión 1 "magnificó" las burbujas de gas disueltas, provocando la apariencia turbia. La sección clara es la parte del agua de la que se precipitaron las burbujas de gas y el soluto (hundiéndose en el recipiente, por así decirlo).

1 El agua es una de las pocas sustancias que se expande cuando pasa de un estado líquido a un estado sólido.

@Ilia Smilga ha dado una explicación un poco diferente. Ha negado la estratificación. ¿Puede proporcionar alguna cita a su respuesta? Hasta entonces, me veo obligado a no aceptar su respuesta, ya que ambas respuestas parecen correctas y necesito la intervención de una cuarta parte a través de una citación. Por favor, no se preocupe, este es un gesto de cortesía. Ambas respuestas son iguales a mis ojos.
Mi teoría de la "estratificación" se trata más de cómo el agua del grifo que vertió originalmente en el recipiente se separó (ligeramente) en una capa inferior con más burbujas de aire que la capa superior. grifo, el caudal disminuye notablemente (hasta que se detiene por completo), y por lo tanto el agua de "arriba" tiene menos gas disuelto (pero no necesariamente menos contenido mineral). Yo también estoy de acuerdo con el punto de Ilia Smilga sobre cómo el agua se congela de afuera hacia adentro (por lo que la mayoría de las burbujas de gas son visibles en el "centro" del bloque).
No entiendo. Cuando llenas un recipiente con agua del grifo, el agua del recipiente está bien mezclada porque el agua que cae establece una circulación en el recipiente. Entonces, ¿cómo ocurriría esta estratificación? ¿Y por qué el agua que contiene burbujas de aire estaría en el fondo ? El agua más el aire es menos denso que el agua, por lo que seguramente flotaría hasta la parte superior. ¿Y por qué el agua de un grifo que fluye lentamente contiene menos aire disuelto que el agua de un grifo que fluye rápido? Puede contener menos aire arrastrado , pero incluso eso no está claro.
¿Por qué algunas partes de este bloque de hielo están turbias y otras claras?
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