En la Argentina conocemos una sola palabra para nombrar la nieve. Los esquimales, que habitan la región polar del hemisferio Norte, usan ¡más de cien! Es que ellos viven rodeados de nieve casi todo el año, y distinguen muchas variedades que se diferencian por su color, por el tamaño de los copos y hasta por el ruido que se hace al pisar su superficie. A nosotros nos bastan cuatro palabras, hielo, nieve, escarcha y granizo, para nombrar cualquier forma de agua congelada.

En condiciones normales, el hielo se obtiene cuando el agua pura alcanza una temperatura de 0 ºC. Te proponemos experimentar qué ocurre con el congelamiento cuando el agua tiene agregados que la hacen impura.

heladera

Materiales necesarios


Procedimientos

  1. Colocá igual cantidad de agua en cuatro vasos descartables. El volumen del líquido debe ser pequeño para que el congelamiento sea más rápido.
  2. Uno de los vasos debe quedar solamente con agua; a otro, agregale una cucharadita de sal; a otro, una de azúcar y al cuarto, una de detergente. Rotulá el contenido de cada vaso con un marcador.
  3. En otro vaso colocá partes iguales de alcohol y agua, y en el sexto vaso poné solamente aceite comestible.
  4. Colocá los seis vasos en el congelador de la heladera.
  5. A los 15 minutos observá lo que ocurre en cada uno de los vasos. Al hacerlo, incliná un poco el recipiente o presioná ligeramente sus paredes para evaluar la consistencia del líquido. Registrá tus observaciones en la tabla que se adjunta.
  6. Repetí las observaciones cada 15 minutos durante dos horas. Anotá todas tus observaciones en la tabla. Al final, dejá los vasos en el congelador.
  7. Al día siguiente sacá los vasos del congelador y registrá en la tabla qué pasó con el contenido de cada uno.
  8. Observá en qué orden se van derritiendo los contenidos que se habían solidificado.


Para observar


Para pensar

Como conclusión de tu trabajo contestá las siguientes preguntas.

  1. ¿Cuál de los líquidos anteriores (en lugar de agua sola) usarías en el radiador de un coche para evitar que se congele en climas fríos?
  2. Sin utilizar un termómetro, ¿podrías ordenar en forma creciente esos líquidos de acuerdo con las temperaturas a las que se congelan?


Tabla

Observaciónes

tiempo de la observación
(en minutos)

agua

agua con sal

agua con azúcar

agua con
detergente

agua con
alcohol


aceite
¿Se congeló?
15
30
45
60
75
90
105
120
1 día






¿Quedó blanda o dura?
15
30
45
60
75
90
105
120
1 día






¿Resultó fluida o espesa?
15
30
45
60
75
90
105
120
1 día






¿Se la ve transparente o translúcida?
15
30
45
60
75
90
105
120
1 día






¿En qué orden se derritieron?









Condiciones normales

Cuando la presión atmosférica se mantiene en su valor normal, el agua pura se congela (o el hielo se funde) exactamente a 0 ºC. Esto no es una coincidencia casual, sino que la temperatura de congelamiento del agua fue elegida como cero de la escala Celsius de temperatura. Sin embargo, a diferentes presiones, el agua se congela a diferentes temperaturas. Por ejemplo, en la base rocosa de un glaciar, donde la presión es muy alta, el hielo se funde a 3 ºC bajo cero.

Orientaciones didácticas

Referencia curricular

Contenidos conceptuales:
Flujo de calor de regiones calientes a frías.
Dilatación de los cuerpos.
Cambios de color con la temperatura.
Cambios de estado (fusión, solidificación, evaporación, condensación, sublimación y ebullición).

Contenidos procedimentales:
•  Observación y registro del flujo de calor.
Observación, registro e interpretación de experiencias de dilatación de los cuerpos.
Medición de temperaturas de cambios de estado.

Descripción

La actividad consiste en comparar varios puntos de congelación. Se comprueba que la temperatura de congelamiento del agua varía de acuerdo con las sustancias disueltas e ella. La actividad está diseñada para que los alumnos la realicen en sus casas con elementos sencillos.

Duración

2 horas, y 30 minutos al día siguiente, a los que hay que agregar otros quince minutos para descartar el material y ordenar.
La duración de la actividad puede ser mayor si los líquidos tardan más tiempo en congelarse (porque el congelador no enfría bien o porque los vasos contienen más líquido que el indicado).

Sugerencias para la evaluación

Se pueden considerar los siguientes aspectos:

Una pregunta adicional, útil para enseñar el concepto de equilibrio térmico, es la siguiente: La temperatura a la que se congela cada mezcla ¿es mayor, es igual o es la misma que la temperatura a la que se funde? Naturalmente, es la misma; durante los cambios de estado la temperatura permanece constante, no importa cuál sea el sentido del cambio.

Objetivos

Comentarios

Proponemos alentar a los chicos para que experimenten con otras sustancias inofensivas, puras o que se disuelvan en agua (por ejemplo, aceite, glicerina, vinagre), y observen si se congelan o no y cuál lo hace a menor temperatura. Si se dispone de un termómetro, se puede medir la temperatura a la que se congela cada mezcla.

Algunos resultados que pueden obtenerse son los siguientes: el agua sola se congela enseguida; el agua con abundante sal no se congela en el congelador común, pero sí en el freezer; el agua con azúcar se congela pero queda cremosa (como los helados), porque los cristales de azúcar se separan de los de hielo; el agua con detergente también queda cremosa. El agregado de suficiente alcohol hace que el agua no se congele, ni siquiera en el freezer. El aceite de cocina tampoco se congela en ninguno de los dos casos, pero se vuelve más espeso. Hay aceites, como el de coco, que sí pueden congelarse, incluso a temperatura ambiente.

Es necesario que se diferencie claramente entre las hipótesis y los datos. También es importante que dichos datos se ordenen y que se expresen con claridad las conclusiones. Por otra parte, si se pautaran consignas y procedimientos demasiado rígidos se privaría a los alumnos de libertad creativa, iniciativa y amplitud de exploración.

Es interesante comentarles a los chicos que el llamado hielo seco (se consigue en las heladerías) no está hecho de agua. Es dióxido de carbono (CO2) congelado. Se lo llama seco porque se evapora directamente sin pasar por el estado líquido. Se congela a 78,5 ºC bajo cero. Siempre es vistoso sumergir un trozo de hielo seco en agua, y verlo burbujear. Se forma una niebla que algunos llaman, incorrectamente, humo.

Glosario

Nieve. Agua en forma de pequeños cristales de hielo, que se agrupan en el aire en copos muy esponjosos, que caen lentamente.

Escarcha. Tipo de hielo que se forma cuando la humedad del aire se vuelve sólida sobre un objeto frío, por ejemplo sobre el césped, sobre un parabrisas o en las paredes del congelador de la heladera. A veces, la humedad se condensa primero en gotas; en otras ocasiones, se solidifica directamente.

Granizo. Tipo de hielo formado por gotas de lluvia que se congelan mientras caen. Estas gotas suben y bajan varias veces por los vientos de las tormentas, y así se van agrandando hasta alcanzar, en ciertas oportunidades, el tamaño de un huevo. Por esto, cuando graniza, se suele decir que caen piedras.

Freezer (congelador, en inglés). Congelador que mantiene los alimentos a una temperatura del orden de los 18 ºC bajo cero. Se lo diferencia del congelador común de las heladeras, en cuyo interior la temperatura es de aproximadamente 5 ºC bajo cero.