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¿Por qué la densidad del sólido es menor a la del líquido?

Agua: ¿por qué la densidad del sólido (hielo) es menor a la del líquido?

Muchas veces vemos que si ponemos un cubito de hielo en un vaso de agua, el hielo (a pesar de ser agua) flota en el agua líquida. Esto se debe a que la densidad del sólido (hielo) es menor a la del agua líquida.

Cuando el agua se enfría (proceso de fusión) se convierte en hielo. El agua está formada por los elementos hidrógeno y oxígeno, los cuales forman puente de hidrógeno. Al formarse el puente de hidrógeno se crean unos vacíos intermoleculares de forma que aumenta de volumen. Esto significa que el agua en estado sólido aumenta su volumen en comparación a la misma agua pero en estado líquido. El agua se expande al congelarse.

La densidad es el cociente entre la masa y el volumen:

$$ d = \frac {m}{v} $$

La masa en ambos casos se mantiene constante (es la misma cantidad de materia), pero el volumen aumenta. Cuando en una división se aumenta el divisor (en este caso sería el volumen) y se mantiene constante el dividendo, entonces, el cociente será cada vez menor, y esto es justamente lo que sucede con el agua.

Supongamos que disponemos de 1,0 g de agua en un volumen de 1,0 cm³. Al enfriarse, aumenta su volumen a 1,1 cm³. Calculemos la densidad en cada caso:

· Densidad del agua líquida:
$$ d = \frac {m}{v} = \frac {1,0 g}{1,0 cm^3} = 1,0 g/cm^3$$

· Densidad del hielo:
$$ d = \frac {m}{v} = \frac {1,0 g}{1,1 cm^3} = 0,91 g/cm^3$$

Como podemos ver, el agua al llegar a su punto de fusión y solidificarse: se expande, aumenta su volumen, mientras que la masa, la cantidad de materia se mantiene constante. Por esta razón tiene una menor densidad.

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marcos364

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