Naturaleza

¿POR QUÉ EL AGUA DEL FONDO DE LOS LAGOS Y RÍOS NO SE CONGELAN?

(figura 1)

Figura 1. El agua de un río en temporada de invierno es
liquida aunque en su superficie este congelada

Una imagen que nos viene rápidamente a la cabeza es la de los barcos rompehielos flotando en el agua que avanzan a medida que rompen la superficie helada, o incluso la de gente que pesca a través de un agujero realizado en la superficie helada(figura 2) . Todos éstos ejemplos nos indican que el agua permanece en estado líquido a pesar de que la superficie se congele. ¿Cómo es esto posible?

Figura 2. Pescadores en un río congelado

En primer lugar, el hielo debe de flotar sobre el agua, es decir su densidad debe ser menor. Es sabido que la densidad disminuye con la temperatura, pero eso se cumple para el agua a partir de 4 ºC. Desde 4 ºC hasta 100 ºC la densidad del agua va disminuyendo progresivamente según se puede observar en la Figura 4.17. Entre 0 ºC y 4 ºC aumenta la densidad progresivamente y, por tanto, el agua menos fría (alrededor de 4 ºC) se hunde constantemente hasta llegar al fondo, siendo reemplazada por agua de menor temperatura (alrededor de 0 ºC) en la parte superior.

En realidad se trata de un movimiento de convección similar al del calentamiento de una habitación por un sistema calefactor: el aire frío pesa más y baja empujando al aire caliente hacia arriba y provocando un continuo movimiento de intercambio que termina por calentar todo el aire del recinto. Imaginemos un estanque que tiene agua a 12 ºC. A medida que avanza el invierno el agua baja poco a poco su temperatura hasta que llega a 4 ºC; como la temperatura del agua que está por debajo es superior la mayor densidad del agua de la superficie hace que se hunda antes de enfriarse más. Y así irá ocurriendo hasta que toda el agua del lago esté a 4 ºC.

Posteriormente, el agua irá enfriándose sin hundirse a 3 ºC… 2 ºC… 1 ºC… hasta 0 ºC y se convertirá en hielo, pero siempre flotando sobre el agua a 4 ºC pues tendrá menor densidad. De esa manera la superficie se congelará primero formando una capa más o menos gruesa, y como el hielo no es muy buen conductor del calor, el resto del agua permanecerá líquida permitiendo la vida de animales y plantas en su interior.

Referencias:
Nick Arnold. (2000). Ciencia y Sociedad. Enero15,2016, de Editorial Molino Sitio web: http://assets.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448153847.pdf