Más frío que el hielo
En regiones donde hay temperaturas bajo cero, se suele usar sal para «derretir» el hielo y la nieve de las calles (ver también 'Sal y hielo'). Mucha gente no sabe que, aunque el hielo de hecho se derrita, no se está calentando sino que se enfría. Utilizar sal para derretir hielo es un ejemplo de la vida cotidiana de un proceso endotérmico (y no una reacción química).
Para contrastar este experimento con una reacción exotérmica, puedes ver 'Calentador de lana de acero'.
Un proceso endotérmico extrae energía del ambiente y, consecuentemente, lo suele enfriar.
Derretir hielo es un proceso endotérmico.
Cubos de hielo
Sal de cocina
Termómetros
Prepara para cada grupo un vaso de plástico con un poco de agua, 3 o 4 cubos de hielo y un termómetro. En un segundo vaso, coloca una cucharada de sal a temperatura ambiente.
Ten un reloj a mano para avisar a los alumnos, cada un minuto, que anoten la temperatura del vaso.
Anota la temperatura del hielo. Cuando lo indique tu maestro, coloca sal sobre los cubos de hielo y anota la temperatura cada un minuto.
1. ¿Qué sucede con el hielo? ¿Y con la sal?
2. ¿Cómo puede ser que la sal a temperatura ambiente enfríe aún más el hielo?
(si es necesario)
Si un objeto está a 0˚C, ¿significa que no tiene energía térmica?
› No, eso sucedería, en teoría, si el objeto estuviera a -273,15˚C.
¿Qué cambios ocurren en el agua cuando se derrite el hielo?
› Cambia de una estructura cristalina al estado líquido.
¿Qué enlaces son más fuertes, es decir, tienen más energía: los que mantienen unidos los cristales de agua o los que mantienen unidas las moléculas de agua como líquido?
› Los que unen los cristales.
¿De dónde viene la energía necesaria para derretir el hielo?
› De la energía térmica del hielo y el ambiente.
Romper la estructura cristalina de la sal y del hielo requiere energía. El proceso de derretimiento (fusión) extrae esta energía de la energía térmica del sistema y, por eso, lo enfría. Los alumnos podrán observar, a partir de las mediciones de temperatura que anotaron (sugerencia: puedes pedirles que hagan un gráfico con las anotaciones), que después de unos minutos el sistema consiguió llegar a un equilibrio dinámico a una temperatura más baja.
Para más detalles sobre cómo la sal «derrite el hielo», puedes ver el experimento 'Sal y hielo'.