¿Por qué se forma hielo en los puentes incluso si la temperatura está por encima del punto de congelación?

Como complemento a la respuesta de @ tpg2114, también depende de la "humedad" de un objeto.

Como la mayoría de la gente debería saber, la evaporación del agua requiere energía y esto reduce la temperatura.

La temperatura más baja que puede alcanzar un objeto húmedo es lo que se denomina " temperatura de bulbo húmedo ". Esto puede ser varios grados más bajo que la " temperatura de bulbo seco ", la cantidad puede variar según la humedad (específicamente la presión atmosférica). Si esa temperatura de bulbo húmedo desciende por debajo de 0°C, es posible que se congele.

Para que dicho objeto húmedo se acerque a la temperatura de bulbo húmedo, es necesario que ocurra algo de convección para llevarse el agua evaporada (es decir, el viento).

Esta es una de las formas en que el viento debajo de un puente puede causar congelamiento en las condiciones adecuadas. Otra posible razón podría ser la pérdida de calor por radiación o la tierra por conducción .

Por lo general, la lluvia helada cae como agua porque el aire es lo suficientemente cálido como para que no sea hielo, pero luego se congela cuando está en la superficie de las cosas porque esas superficies están bajo cero. Esto suele ocurrir con las carreteras y el suelo cuando ha pasado mucho tiempo con temperaturas muy frías.

Los puentes también tienden a enfriarse más rápido que otras carreteras porque el aire puede fluir debajo de ellos. No consiguen el aislamiento térmico y la absorción térmica del suelo. Por lo tanto, las carreteras normales pueden estar lo suficientemente calientes o haberse calentado lo suficiente como para evitar la congelación, mientras que los puentes aún no se han calentado lo suficiente como para evitar la formación de hielo.

La respuesta corta es que no se puede formar cuando la temperatura del agua está por encima del punto de congelación. Como @Krazer y @tpg2114 han señalado, la temperatura del agua en las superficies con frecuencia será más baja que la temperatura del aire.

Respondo solo para aclarar que la temperatura del bulbo húmedo solo es relevante indirectamente. La temperatura de bulbo húmedo no es (definitivamente) la temperatura más baja que un objeto puede alcanzar como resultado de la evaporación. Proporciona un límite inferior de la temperatura que se puede alcanzar en condiciones exteriores, ya que experimentalmente a estas presiones resulta que la tasa de calentamiento por convección del agua por parte del aire tiende a ser más rápida que la tasa de enfriamiento por evaporación del agua. Por lo tanto, el enfriamiento por evaporación más frío que puede reducir el agua no será inferior al más frío que el agua puede hacer del aire. Esto, por supuesto,

Trabajando al aire libre, uno también tiene que lidiar con las transferencias de radiación y convección de un volumen muy grande de aire y si todavía queda aire alrededor del depósito de agua, la tasa de enfriamiento por evaporación disminuirá a medida que el aire se acerque a la saturación y la enorme masa de aire seco comenzará a calentar el depósito más rápido de lo que se está enfriando. Experimentalmente, resulta que las altas velocidades del viento y los depósitos protegidos brindan el mayor enfriamiento pero en realidad no pueden alcanzar la temperatura de bulbo húmedo.

Sin embargo, como se sugiere aquí , a presiones de aire más bajas, la convección no domina en última instancia el enfriamiento por evaporación. En este caso, se puede reducir el agua a una temperatura más baja que el aire circundante y la temperatura de bulbo húmedo ya no es un valor mínimo para la temperatura a la que se puede reducir la evaporación en la superficie. Esencialmente, esto funciona ya que está dejando escapar las moléculas de mayor energía en el agua y, por lo tanto, reduce la energía cinética promedio de las moléculas restantes y el aire es tan delgado que este efecto enfría el agua más rápido de lo que el aire vecino puede volver a calentarla.

Otro elemento a tener en cuenta es la temperatura del propio puente. Si la temperatura había estado previamente por debajo del punto de congelación y la estructura del puente en sí está fría, seguirá actuando como un disipador de calor hasta que se caliente.

Creo que la sensación térmica es solo una percepción del frío en relación con la piel humana y no es una temperatura real. Si bien el viento podría actuar como un dispositivo de evaporación y, por lo tanto, ayudar un poco a enfriar ligeramente un puente, no creo que un factor de sensación térmica ayude a congelar el agua. De Marion Webster: Definición de sensación térmica. : una temperatura del aire en calma que tendría el mismo efecto de enfriamiento en la piel humana expuesta que una combinación determinada de temperatura y velocidad del viento, también llamado factor de enfriamiento, factor de enfriamiento del viento, índice de enfriamiento del viento.

También lo he meditado. Y aquí están mis pensamientos.

Los caminos tienen la ventaja de estar "aislados" por la tierra debajo de ellos. Entonces, en condiciones de congelamiento, el suelo debajo todavía está liberando calor y es posible que la carretera aún no esté a 0C/32F.

Los puentes, sin embargo, no se benefician de estar aislados por la tierra, están expuestos al medio ambiente por todos lados. Y por lo tanto, pueden acercarse a la temperatura ambiental mucho más rápido. En este caso, congelación o por debajo.

Entonces, ¡cuidado con el hielo en los puentes!

El "factor de enfriamiento" del viento es un efecto de área superficial. En un puente, el área de la superficie expuesta al viento es al menos el doble que una sección comparable de la carretera, por lo que con las condiciones adecuadas, la superficie del puente estará más fría que el punto de congelación mientras la carretera esté por encima de este punto. Por ejemplo, suponga que la temperatura del aire quieto es 44F y el factor de enfriamiento -10F. La temperatura en la carretera sería de 34F, mientras que la temperatura en el puente sería de alrededor de 24F.

Simplemente es un enfriamiento radiativo, o la pérdida de calor de una superficie terrestre hacia el espacio exterior a través de la radiación térmica. Puede tener una temperatura ambiente de 3 C y la temperatura del puente puede ser de -2 C debido a este mecanismo de enfriamiento. El enfriamiento radiativo ocurre en materiales que son buenos emisores térmicos en el rango de longitud de onda donde la atmósfera es casi transparente a la radiación.