¿Se puede derretir el hielo en un recipiente perfectamente cerrado?

Si tengo un cubo de hielo de, digamos, por ejemplo (15 × 15 × 15 cm), se colocó dentro de un recipiente de dimensiones internas (15 × 15 × 15 cm), y el recipiente es fuerte para no permitir la compresión, ¿se derretirá el cubo al ponerlo a temperatura ambiente? ¿O simplemente se derretirá parcialmente? ¿Qué pasará exactamente?

¿De qué material es el recipiente? ¿Cuál es la masa del recipiente? ¿Cuál es la temperatura inicial del recipiente y del cubo de hielo? Si desea saber exactamente, debe ser preciso y completo en su configuración.
¿Estabas posiblemente haciendo esta pregunta, olvidando que el agua se encoge cuando se derrite, a diferencia de la mayoría de las otras sustancias que se expanden? Leer esto me hace esperar ver una pregunta idéntica, pero preguntando específicamente sobre una sustancia que se expande, que ahora me pregunto qué sucederá ya que no hay espacio para que se expanda.

Respuestas (3)

Seguro que se puede derretir. El hielo es menos denso que el agua líquida. La diferencia de volumen (el agua fundida no llenará el cubo por completo) se llena con vapor de agua.

En caso de que se pregunte por qué se crea el vapor de agua:

Es posible que hayas visto el experimento en el que el agua comienza a hervir si la pones al vacío. Si no hay una bomba de vacío para eliminar el vapor, la ebullición se detendrá una vez que el vapor haya aumentado lo suficiente la presión. (La presión de equilibrio se llama presión de vapor y depende de la temperatura).

Lo mismo sucede en tu ejemplo: si el hielo que se derrite creara un vacío, el agua herviría hasta que el vapor la llenara.

¿Por qué crees que la densidad tiene algo que ver con la fusión?
Imagina lo contrario: un cubo lleno de agua a temperaturas bajo cero. Si la estructura es lo suficientemente rígida, el agua no se congelará, ya que el punto de fusión a alta presión es demasiado bajo. La presión aumenta precisamente debido al cambio de volumen durante la fusión.
Creo que en este caso el agua se congelará, pero creará un tipo diferente de hielo (con una estructura cristalina diferente), ej. Hielo ii, Hielo iii, Hielo iv, todo depende de si el recipiente puede soportar la presión.
Buen punto. No recordaba que el hielo tiene algunas fases sólidas 'por encima' del líquido en el diagrama pT. De todos modos, nada de esto es relevante para la pregunta :)

Todos los cuerpos entran en equilibrio termodinámico , y también lo hará el cubo con el hielo dentro, por la radiación del cuerpo negro del entorno y la convección en la caja, por lo que se derretirá si la temperatura del entorno es superior a 4C. Una respuesta relevante está aquí

la altura que ha aumentado el agua debido al hielo derretido es exactamente la misma que el aumento de altura debido a la flotabilidad antes de que el hielo se haya derretido.

Si la temperatura exterior es inferior a 0C, el hielo no se derretirá sino que se enfriará aún más, el equilibrio será una temperatura más baja

Cuando el agua pasa de líquido a sólido (se congela), su densidad disminuye aproximadamente un 9 %, lo cual es inusual entre los compuestos químicos. Esta es la razón por la que el hielo flota en el agua líquida. Cuando el agua está en estado de hielo, su densidad comienza a aumentar ligeramente a medida que la temperatura cae más por debajo de cero, aunque nunca llega a ser tan densa como el agua líquida.

Así que no habrá problema. Si llenara la caja con agua y la congelara, habría una gran presión sobre la caja contenedora debido a la disminución del 9% en la densidad a medida que se forman los cristales de hielo. El motivo de las tuberías rotas en una helada.

No se puede detener la transferencia de calor. El cubo llegará a la temperatura de la habitación.

Si la temperatura de la habitación es de 68 °F, la presión será de 0,0231 atmósferas. La presión de vapor del agua a 68°F.

El vapor será aproximadamente el 9%.

¿Se puede derretir el hielo en un recipiente perfectamente cerrado?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 4v