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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Por qué resbala el hielo? ¿Se puede pinchar un hielo con un mondadientes, como una aceituna?

Patinando

Hablando con propiedad, no es cierto que resbalemos sobre el hielo, en realidad resbalamos sobre agua líquida. Curiosamente, la explicación del fenómeno nos lleva a responder a la segunda pregunta: sí podemos pinchar un cubito de hielo con un mondadientes.

Para empezar hablemos de las propiedades del agua porque en ellas se fundamenta la respuesta. El agua es una sustancia muy especial debido a la forma curiosa de sus moléculas. Cada molécula de agua tiene tres átomos, dos de hidrógeno, que son los átomos más pequeños que existen, y uno de oxígeno que es más grande. Lo curioso es que, al formar la molécula, los átomos de hidrógeno no se colocan, como cabría esperar, uno a cada lado del oxígeno, sino que lo hacen creando una figura que se asemeja a la cabeza de Mickey Mouse; los hidrógenos ocupan el lugar de las orejas en el famoso ratón de Disney.

Con esa configuración, la molécula de agua está descompensada. En un extremo, el que contiene los dos hidrógenos, prevalece la carga eléctrica positiva, y el otro extremo, ocupado por el oxígeno, la carga negativa. Esta curiosa descompensación de cargas hace que, en estado líquido, una molécula tienda a arrimar su parte positiva a la negativa de otra molécula vecina, porque las cargas opuestas se atraen. La atracción eléctrica entre las moléculas es la que hace que el agua sea líquida a una temperatura más alta de la que debería (nuestra existencia como seres vivos depende de ello) y, lo que es más importante para responder a la pregunta, al hacerse sólida, al congelarse, las moléculas se ordenan de tal forma que ocupan más volumen que en estado líquido. El agua al congelarse aumenta de volumen y esa es la razón por la que los cubitos de hielo flotan en su vaso de refresco o los icebergs sobre las aguas del océano.

Otro factor en juego es la presión. Cuando presionamos fuertemente sobre una sustancia, la comprimimos y tiende a ocupar menos espacio. Eso es fácil de comprobar: si tenemos una caja llena de trocitos de papel y presionamos con la mano, el papel cede ocupando menos volumen. Si presionamos un trozo de hielo con fuerza, las moléculas de agua se acercan entre sí y tienden a ocupar el menor espacio posible. Como la estructura cristalina no soporta más acercamiento, la solución es muy simple, al hielo se derrite, se funde.

Así pues, al caminar sobre una superficie helada estamos ejerciendo toda la presión de nuestro peso sobre el hielo que se encuentra en contacto con los zapatos. Bajo esa presión, una delgada capa de hielo se funde y ya no caminamos sobre hielo sino sobre agua líquida, sobre un piso mojado. Esa capa de agua es la que provoca que el hielo se torne resbaladizo y corramos riesgo de caer.

He aquí un ejemplo claro: los patinadores sobre hielo utilizan patines con cuchillas, en lugar de ruedas, porque, al disminuir la superficie de contacto con el hielo, la presión aumenta considerablemente y se potencia el efecto de fusión del hielo bajo las cuchillas y el deslizamiento.

Una consecuencia curiosa de lo anterior es el experimento del mondadientes y el cubito de hielo. Se basa en el hecho de que, al presionar el hielo, se funde pero, al anular la presión, se vuelve a solidificar. Este comportamiento nos permite pinchar un cubito de hielo con un mondadientes, como si fuera una aceituna. Si presionamos fuerte con la punta del palillo de dientes sobre el hielo, la superficie de contacto se funde pero, al dejar de presionar, el agua se vuelve a congelar atrapando al mondadientes. Como pueden ver en las imágenes, el hielo queda ensartado como una aceituna.

Un consejo, si alguna vez tienen que andar sobre el hielo, no den saltos porque, al caer, aumentamos la presión sobre el hielo y el patinazo está garantizado.

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