Página semiprotejada
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
Este artículo trata sobre el hielo de agua. Para conocer el concepto más amplio de "hielos" tal como se utiliza en las ciencias planetarias, consulte Volátiles . Para otros usos, consulte Hielo (desambiguación) .

Hielo
Una imagen de hielo.
Propiedades físicas
Densidad (ρ)0,9167 [1] –0,9168 [2] g / cm 3
Índice de refracción (n)1.309
Propiedades mecánicas
Módulo de Young (E)3400 a 37,500 kg-fuerza / cm 3 [2]
Resistencia a la tracción (σ t )5 a 18 kg-fuerza / cm 2 [2]
Resistencia a la compresión (σ c )24 a 60 kg-fuerza / cm 2 [2]
Razón de Poisson (ν)0,36 ± 0,13 [2]
Propiedades termales
Conductividad térmica (k)0,0053 (1 + 0,105 θ ) cal / (cm s K), θ = temperatura en ° C [2]
Coeficiente de expansión térmica lineal (α)5,5 × 10 −5 [2]
Capacidad calorífica específica (c)0.5057 - 0.001863 θ cal / (g K), θ = valor absoluto de temperatura en ° C [2]
Propiedades electricas
Constante dieléctrica (ε r )~ 3,15
Las propiedades del hielo varían sustancialmente con la temperatura, la pureza y otros factores.

El hielo es agua congelada en estado sólido . [3] [4] Dependiendo de la presencia de impurezas como partículas de tierra o burbujas de aire, puede aparecer transparente o con un color blanco azulado más o menos opaco .

En el Sistema Solar , el hielo es abundante y se produce naturalmente desde tan cerca del Sol como Mercurio hasta tan lejos como los objetos de la nube de Oort . Más allá del Sistema Solar, ocurre como hielo interestelar . Es abundante en la superficie de la Tierra - particularmente en las regiones polares y por encima de la línea de nieve [5]  - y, como forma común de precipitación y deposición , juega un papel clave en el ciclo del agua y el clima de la Tierra . Cae como copos de nieve y granizo u ocurre como escarcha, carámbanos o picos de hielo y agregados de nieve como glaciares. y capas de hielo.

El hielo presenta al menos dieciocho fases ( geometrías de empaquetamiento ), según la temperatura y la presión. Cuando el agua se enfría rápidamente ( templado ), se pueden formar hasta tres tipos de hielo amorfo dependiendo de su historial de presión y temperatura. Cuando se enfría lentamente, se produce un túnel de protones correlacionado debajo−253,15  ° C (20  K ,−423,67  ° F ) dando lugar a fenómenos cuánticos macroscópicos . Prácticamente todo el hielo en la superficie de la Tierra y en su atmósfera tiene una estructura cristalina hexagonal denotada como hielo I h (hablado como "hielo una h") con diminutos rastros de hielo cúbico, denotado como hielo I cy , más recientemente encontrado, Hielo VII inclusiones en diamantes. La transición de fase más común a hielo I h ocurre cuando el agua líquida se enfría por debajo0  ° C (273,15  K ,32  ° F ) a presión atmosférica estándar . También puede ser depositado directamente por vapor de agua , como ocurre en la formación de escarcha. La transición del hielo al agua se está derritiendo y del hielo directamente al vapor de agua es la sublimación .

El hielo se utiliza de diversas formas, incluso para enfriar, para deportes de invierno y para esculpir hielo .

Propiedades físicas

La estructura cristalina tridimensional de H 2 O hielo I h (c) está compuesta de bases de moléculas de H 2 O hielo (b) ubicadas en puntos de la red dentro de la red espacial hexagonal bidimensional (a). [6] [7]

Como un sólido inorgánico cristalino de origen natural con una estructura ordenada, el hielo se considera un mineral . [8] [9] Posee una estructura cristalina regular basada en la molécula de agua, que consiste en un solo átomo de oxígeno unido covalentemente a dos átomos de hidrógeno , o H – O – H. Sin embargo, muchas de las propiedades físicas del agua y el hielo están controladas por la formación de enlaces de hidrógeno entre átomos de oxígeno e hidrógeno adyacentes; si bien es un enlace débil, es fundamental para controlar la estructura tanto del agua como del hielo.

Una propiedad inusual del agua es que su forma sólida (hielo congelado a presión atmosférica) es aproximadamente un 8,3% menos densa que su forma líquida; esto equivale a una expansión volumétrica del 9%. La densidad del hielo es 0.9167 [1] –0.9168 [2]  g / cm 3 a 0 ° C y presión atmosférica estándar (101,325 Pa), mientras que el agua tiene una densidad de 0.9998 [1] –0.999863 [2] g / cm 3 a la misma temperatura y presión. El agua líquida es más densa, esencialmente 1,00 g / cm 3 , a 4 ° C y comienza a perder su densidad a medida que las moléculas de agua comienzan a formar los cristales hexagonales de hielo.a medida que se alcanza el punto de congelación. Esto se debe a que los enlaces de hidrógeno dominan las fuerzas intermoleculares, lo que da como resultado un empaquetamiento de moléculas menos compactas en el sólido. La densidad del hielo aumenta ligeramente al disminuir la temperatura y tiene un valor de 0,9340 g / cm 3 a -180 ° C (93 K). [10]

Cuando el agua se congela, aumenta de volumen (aproximadamente un 9% para el agua dulce). [11] El efecto de la expansión durante la congelación puede ser dramático, y la expansión del hielo es una causa básica de la erosión por congelación-descongelación de las rocas en la naturaleza y el daño a los cimientos de los edificios y las carreteras debido a las heladas . También es una causa común de inundación de casas cuando las tuberías de agua se rompen debido a la presión del agua en expansión cuando se congela.

El resultado de este proceso es que el hielo (en su forma más común) flota sobre agua líquida, que es una característica importante de la biosfera de la Tierra . Se ha argumentado que sin esta propiedad, los cuerpos de agua naturales se congelarían, en algunos casos permanentemente, de abajo hacia arriba, [12] resultando en una pérdida de vida animal y vegetal dependiente del fondo en agua dulce y marina. Las capas de hielo suficientemente delgadas permiten el paso de la luz a la vez que protegen la parte inferior de las condiciones climáticas extremas a corto plazo, como la sensación térmica . Esto crea un ambiente protegido para colonias de bacterias y algas. Cuando el agua de mar se congela, el hielo está plagado de canales llenos de salmuera que sustentan a los organismos simpáticos.tales como bacterias, algas, copépodos y anélidos, que a su vez proporcionan alimento para animales como el krill y peces especializados como el notothen calvo , alimentados a su vez por animales más grandes como los pingüinos emperador y los rorcuales minke . [13]

Cuando el hielo se derrite, absorbe tanta energía como se necesitaría para calentar una masa equivalente de agua a 80 ° C. Durante el proceso de fusión, la temperatura permanece constante a 0 ° C. Mientras se derrite, cualquier energía agregada rompe los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de hielo (agua). La energía se vuelve disponible para aumentar la energía térmica (temperatura) solo después de que se rompen suficientes enlaces de hidrógeno para que el hielo pueda considerarse agua líquida. La cantidad de energía consumida para romper los enlaces de hidrógeno en la transición del hielo al agua se conoce como calor de fusión .

Al igual que con el agua, el hielo absorbe la luz en el extremo rojo del espectro preferentemente como resultado de un sobretono de un tramo de enlace oxígeno-hidrógeno (O-H). En comparación con el agua, esta absorción se desplaza hacia energías ligeramente más bajas. Por lo tanto, el hielo parece azul, con un tinte ligeramente más verde que el agua líquida. Dado que la absorción es acumulativa, el efecto de color se intensifica al aumentar el espesor o si los reflejos internos hacen que la luz tome un camino más largo a través del hielo. [14]

Otros colores pueden aparecer en presencia de impurezas que absorben la luz, donde la impureza dicta el color en lugar del hielo en sí. Por ejemplo, los icebergs que contienen impurezas (por ejemplo, sedimentos, algas, burbujas de aire) pueden aparecer de color marrón, gris o verde. [14]

Etapas

"Ice IV" vuelve a dirigir aquí. Para el tren de alta velocidad, consulte ICE 4 .
"Ice X" vuelve a dirigir aquí. Para otros usos, consulte Icex (desambiguación) .
Dependencia de la presión del derretimiento del hielo

El hielo puede ser cualquiera de las 19 [15] fases sólidas cristalinas conocidas del agua , o en un estado sólido amorfo en varias densidades.

La mayoría de los líquidos sometidos a una presión elevada se congelan a temperaturas más altas porque la presión ayuda a mantener unidas las moléculas. Sin embargo, los fuertes enlaces de hidrógeno en el agua lo hacen diferente: para algunas presiones superiores a 1 atm (0,10 MPa), el agua se congela a una temperatura por debajo de 0 ° C, como se muestra en el diagrama de fases a continuación. Se cree que el derretimiento del hielo bajo altas presiones contribuye al movimiento de los glaciares . [dieciséis]

El hielo, el agua y el vapor de agua pueden coexistir en el punto triple , que es exactamente 273,16 K (0,01 ° C) a una presión de 611,657  Pa . [17] [18] De hecho, el kelvin se definió como1/273.16de la diferencia entre este punto triple y el cero absoluto , [19] aunque esta definición cambió en mayo de 2019. [20] A diferencia de la mayoría de los otros sólidos, el hielo es difícil de sobrecalentar . En un experimento, el hielo a -3 ° C se sobrecalentó a aproximadamente 17 ° C durante aproximadamente 250 picosegundos . [21]

Sometido a presiones más altas y temperaturas variables, el hielo se puede formar en 18 fases cristalinas conocidas separadas. Con cuidado, al menos 15 de estas fases (una de las excepciones conocidas es el hielo X) se pueden recuperar a presión ambiente y baja temperatura en forma metaestable . [22] [23] Los tipos se diferencian por su estructura cristalina, el orden de los protones [24] y la densidad. También hay dos fases metaestables de hielo bajo presión, ambas completamente desordenadas por hidrógeno; estos son IV y XII . Ice XII fue descubierto en 1996. En 2006, se descubrieron XIII y XIV . [25] Hielo XI, XIII y XIV son formas ordenadas por hidrógeno de los hielos I h , V y XII respectivamente. En 2009, se encontró hielo XV a presiones extremadamente altas y -143 ° C. [26] A presiones aún más altas, se prevé que el hielo se convierta en un metal ; se ha estimado de diversas formas que esto ocurre a 1,55 TPa [27] o 5,62 TPa. [28]

Además de las formas cristalinas, el agua sólida puede existir en estados amorfos como hielo amorfo (ASW) de densidades variables. El agua en el medio interestelar está dominada por hielo amorfo, por lo que probablemente sea la forma más común de agua en el universo. ASW de baja densidad (LDA), también conocida como agua vítrea hiper-apagada, puede ser responsable de las nubes noctilucentes en la Tierra y generalmente se forma por la deposición de vapor de agua en condiciones de frío o vacío. El ASW de alta densidad (HDA) se forma por compresión de hielo ordinario I ho LDA a presiones de GPa. El ASW de muy alta densidad (VHDA) es HDA ligeramente calentado a 160 K bajo presiones de 1–2 GPa.

En el espacio exterior, el hielo cristalino hexagonal (la forma predominante que se encuentra en la Tierra) es extremadamente raro. El hielo amorfo es más común; sin embargo, el hielo cristalino hexagonal puede formarse por acción volcánica. [29]

El hielo de un agua superiónica teorizada puede poseer dos estructuras cristalinas. A presiones superiores a 500.000 bares (7.300.000 psi), dicho hielo superiónico adquiriría una estructura cúbica centrada en el cuerpo . Sin embargo, a presiones superiores a 1.000.000 bares (15.000.000 psi), la estructura puede cambiar a una red cúbica centrada en la cara más estable . Se especula que el hielo superiónico podría componer el interior de gigantes de hielo como Urano y Neptuno. [30]

Diagrama de fases log-lin presión-temperatura del agua. Los números romanos corresponden a algunas fases de hielo que se enumeran a continuación.
Una formulación alternativa del diagrama de fases para ciertos hielos y otras fases del agua [31]
FaseCaracteristicas
Hielo amorfoEl hielo amorfo es un hielo que carece de estructura cristalina. El hielo amorfo existe en tres formas: hielo de baja densidad (LDA) formado a presión atmosférica, o por debajo, de alta densidad (HDA) y hielo amorfo de muy alta densidad (VHDA), que se forma a presiones más altas. La LDA se forma por enfriamiento extremadamente rápido de agua líquida ("agua vítrea hiper-apagada", HGW), depositando vapor de agua sobre sustratos muy fríos ("agua sólida amorfa", ASW) o calentando formas de hielo de alta densidad a presión ambiente ("LDA ").
Hielo yo hHielo cristalino hexagonal normal. Prácticamente todo el hielo de la biosfera es hielo I h , con la excepción de una pequeña cantidad de hielo I c .
Hielo I cUna variante cristalina cúbica metaestable de hielo. Los átomos de oxígeno están dispuestos en una estructura de diamante. Se produce a temperaturas entre 130 y 220 K, y puede existir hasta 240 K, [32] [33] cuando se transforma en hielo I h . Ocasionalmente puede estar presente en la atmósfera superior. [34] Más recientemente, se ha demostrado que muchas muestras que se describieron como hielo cúbico en realidad apilaban hielo desordenado con simetría trigonal. [35] Las primeras muestras de hielo I con simetría cúbica (es decir, hielo cúbico) solo se notificaron en 2020. [36]
Hielo IIA romboédrica forma cristalina con estructura altamente ordenada. Formado a partir del hielo I h comprimiéndolo a una temperatura de 190-210 K. Cuando se calienta, se transforma en hielo III.
Hielo IIIA tetragonal hielo cristalino, formado por agua de refrigeración hacia abajo a 250 K a 300 MPa. La menos densa de las fases de alta presión. Más denso que el agua.
Hielo IVUna fase romboédrica metaestable. Puede formarse calentando lentamente hielo amorfo de alta densidad a una presión de 810 MPa. No se forma fácilmente sin un agente nucleante. [37]
Hielo VUna fase cristalina monoclínica . Formado por agua de enfriamiento a 253 K a 500 MPa. Estructura más complicada de todas las fases. [38]
Ice VIUna fase cristalina tetragonal. Formado por agua de enfriamiento a 270 K a 1,1 GPa. Exhibe la relajación de Debye . [39]
Hielo VIIUna fase cúbica. Las posiciones de los átomos de hidrógeno están desordenadas. Exhibe la relajación de Debye. Los enlaces de hidrógeno forman dos redes que se interpenetran.
Hielo VIIIUna versión más ordenada del hielo VII, donde los átomos de hidrógeno asumen posiciones fijas. Se forma a partir del hielo VII, enfriándolo por debajo de 5 ° C (278 K) a 2,1 GPa.
Hielo IXUna fase tetragonal. Formado gradualmente a partir del hielo III enfriándolo de 208 K a 165 K, estable por debajo de 140 K y presiones entre 200 MPa y 400 MPa. Tiene una densidad de 1,16 g / cm 3 , ligeramente superior a la del hielo ordinario.
Hielo XHielo simétrico ordenado por protones. Se forma a aproximadamente 70 GPa. [40]
Hielo XIUna forma ortorrómbica de equilibrio de baja temperatura de hielo hexagonal. Es ferroeléctrico . Ice XI se considera la configuración más estable de hielo I h . [41]
Ice XIIFase cristalina densa, tetragonal, metaestable. Se observa en el espacio de fase del hielo V y el hielo VI. Puede prepararse calentando hielo amorfo de alta densidad de 77 K a aproximadamente 183 K a 810 MPa. Tiene una densidad de 1,3 g cm −3 a 127 K (es decir, aproximadamente 1,3 veces más denso que el agua).
Hielo XIIIUna fase cristalina monoclínica. Formado por agua de refrigeración por debajo de 130 K a 500 MPa. La forma de hielo ordenada por protones V. [42]
Hielo XIVUna fase cristalina ortorrómbica. Formado por debajo de 118 K a 1,2 GPa. La forma de hielo ordenada por protones XII. [42]
Hielo XVUna forma de hielo VI ordenada por protones formada al enfriar agua a alrededor de 80-108 K a 1.1 GPa.
Hielo XVILa forma cristalina menos densa de agua, topológicamente equivalente a la estructura vacía de los hidratos de clatrato sII .
Hielo cuadradoLos cristales de hielo cuadrados se forman a temperatura ambiente cuando se aprietan entre dos capas de grafeno . El material era una nueva fase cristalina de hielo cuando se informó por primera vez en 2014. [43] [44] La investigación deriva del descubrimiento anterior de que el vapor de agua y el agua líquida podían pasar a través de láminas laminadas de óxido de grafeno , a diferencia de moléculas más pequeñas como helio . Se cree que el efecto es impulsado por la fuerza de van der Waals , que puede involucrar más de 10,000 atmósferas de presión. [43]
Hielo XVIIIUna forma de agua también conocida como agua superiónica o hielo superiónico en la que los iones de oxígeno desarrollan una estructura cristalina mientras que los iones de hidrógeno se mueven libremente.
Hielo XIXOtra forma de hielo VI ordenada por protones se formó enfriando agua a alrededor de 100 K a aproximadamente 2 Gpa. [45]

Propiedades de fricción

Cascada congelada en el sureste de Nueva York

El bajo coeficiente de fricción ("deslizamiento") del hielo se ha atribuido a la presión de un objeto que entra en contacto con el hielo, derritiendo una capa delgada de hielo y permitiendo que el objeto se deslice por la superficie. [46] Por ejemplo, la cuchilla de un patín de hielo, al ejercer presión sobre el hielo, derretiría una capa delgada, proporcionando lubricación entre el hielo y la cuchilla. Esta explicación, llamada "fusión por presión", se originó en el siglo XIX. Sin embargo, no tuvo en cuenta el patinaje sobre hielo con temperaturas inferiores a -4 ° C (25 ° F; 269 K), sobre el que a menudo se patina.

Una segunda teoría que describe el coeficiente de fricción del hielo sugirió que las moléculas de hielo en la interfaz no pueden unirse adecuadamente con las moléculas de la masa de hielo debajo (y por lo tanto son libres de moverse como moléculas de agua líquida). Estas moléculas permanecen en estado semilíquido, proporcionando lubricación independientemente de la presión ejercida contra el hielo por cualquier objeto. Sin embargo, la importancia de esta hipótesis es cuestionada por experimentos que muestran un alto coeficiente de fricción para el hielo usando microscopía de fuerza atómica . [47]

Una tercera teoría es el "calentamiento por fricción", que sugiere que la fricción del material es la causa del derretimiento de la capa de hielo. Sin embargo, esta teoría no explica suficientemente por qué el hielo es resbaladizo cuando está parado incluso a temperaturas bajo cero. [46]

Una teoría completa de la fricción del hielo tiene en cuenta todos los mecanismos de fricción mencionados anteriormente. [48] Este modelo permite la estimación cuantitativa del coeficiente de fricción del hielo contra varios materiales en función de la temperatura y la velocidad de deslizamiento. En condiciones típicas relacionadas con los deportes de invierno y los neumáticos de un vehículo sobre hielo, el derretimiento de una fina capa de hielo debido al calentamiento por fricción es la razón principal del resbalamiento. El mecanismo que controla las propiedades de fricción del hielo sigue siendo un área activa de estudio científico. [49]

Formación natural

Hielo de plumas en la meseta cerca de Alta, Noruega . Los cristales se forman a temperaturas inferiores a -30 ° C (-22 ° F).

El término que describe colectivamente todas las partes de la superficie de la Tierra donde el agua está congelada es la criosfera . El hielo es un componente importante del clima global, particularmente en lo que respecta al ciclo del agua. Los glaciares y las bolsas de nieve son un importante mecanismo de almacenamiento de agua dulce; con el tiempo, pueden sublimarse o fundirse. El deshielo es una fuente importante de agua dulce estacional. La Organización Meteorológica Mundial define varios tipos de hielo según su origen, tamaño, forma, influencia, etc. [50] Los hidratos de clatrato son formas de hielo que contienen moléculas de gas atrapadas dentro de su red cristalina.

En los océanos

Artículo principal: Hielo marino

El hielo que se encuentra en el mar puede tener la forma de hielo a la deriva flotando en el agua, hielo fijo fijado a la costa o hielo de anclaje si está unido al fondo del mar. El hielo que pantorrillas (interrumpe) de una plataforma de hielo o glaciares pueden convertirse en un iceberg. Las corrientes y los vientos pueden obligar al hielo marino a unirse para formar crestas de presión de hasta 12 metros (39 pies) de altura. La navegación a través de áreas de hielo marino ocurre en aberturas llamadas " polinias " o " pistas " o requiere el uso de un barco especial llamado " rompehielos ".

En tierra y estructuras

Hielo en árbol de hoja caduca después de la lluvia helada

El hielo en la tierra varía desde el tipo más grande llamado " capa de hielo " hasta casquetes de hielo y campos de hielo más pequeños, pasando por glaciares y corrientes de hielo hasta la línea de nieve y los campos de nieve .

Aufeis es una capa de hielo que se forma en los valles de arroyos árticos y subárticos. El hielo, congelado en el lecho del arroyo, bloquea la descarga normal de agua subterránea y hace que el nivel freático local se eleve, lo que resulta en la descarga de agua sobre la capa congelada. Esta agua luego se congela, lo que hace que el nivel freático aumente aún más y se repita el ciclo. El resultado es un depósito de hielo estratificado, a menudo de varios metros de espesor.

La lluvia helada es un tipo de tormenta de invierno denominado tormenta de hielo donde la lluvia cae y luego se congela la producción de un esmalte de hielo. El hielo también puede formar carámbanos, de apariencia similar a las estalactitas , o formas similares a las estalagmitas cuando el agua gotea y se vuelve a congelar.

El término "presa de hielo" tiene tres significados (otros se comentan a continuación). En las estructuras, una presa de hielo es la acumulación de hielo en un techo inclinado que evita que el agua derretida se drene correctamente y puede causar daños por fugas de agua en los edificios.

En ríos y arroyos

Un pequeño riachuelo helado

El hielo que se forma en el agua en movimiento tiende a ser menos uniforme y estable que el hielo que se forma en aguas tranquilas. Los atascos de hielo (a veces llamados "presas de hielo"), cuando se acumulan trozos de hielo rotos, son el mayor peligro de hielo en los ríos. Los atascos de hielo pueden causar inundaciones, dañar estructuras en o cerca del río y dañar los barcos en el río. Los atascos de hielo pueden hacer que algunas instalaciones industriales hidroeléctricas se cierren por completo. Una presa de hielo es un bloqueo por el movimiento de un glaciar que puede producir un lago proglacial . Los fuertes flujos de hielo en los ríos también pueden dañar las embarcaciones y requieren el uso de un rompehielos para mantener la navegación posible.

Los discos de hielo son formaciones circulares de hielo rodeadas de agua en un río. [51]

El hielo tipo panqueque es una formación de hielo que generalmente se crea en áreas con condiciones menos tranquilas.

En los lagos

El hielo se forma en aguas tranquilas de las orillas, una capa delgada que se extiende por la superficie y luego hacia abajo. El hielo en los lagos es generalmente de cuatro tipos: primario, secundario, superpuesto y aglomerado. [52] [53] Primero se forma el hielo primario. El hielo secundario se forma debajo del hielo primario en una dirección paralela a la dirección del flujo de calor. El hielo superpuesto se forma sobre la superficie del hielo debido a la lluvia o el agua que se filtra a través de las grietas del hielo, que a menudo se asienta cuando se carga con nieve.

El hielo de plataforma se produce cuando los trozos de hielo flotantes son impulsados ​​por el viento que se acumula en la costa de barlovento.

El hielo de vela es una forma de hielo podrido que se desarrolla en columnas perpendiculares a la superficie de un lago.

Un empujón de hielo ocurre cuando el movimiento del hielo, causado por la expansión del hielo y / o la acción del viento, ocurre en la medida en que el hielo empuja hacia las orillas de los lagos, a menudo desplazando los sedimentos que forman la costa. [54]

En el aire

Formación de hielo en el exterior del parabrisas del vehículo

Hielo escarcha

La escarcha es un tipo de hielo que se forma en objetos fríos cuando las gotas de agua cristalizan sobre ellos. Esto se puede observar en tiempo de niebla , cuando la temperatura desciende durante la noche. La escarcha blanda contiene una alta proporción de aire atrapado, lo que la hace parecer blanca en lugar de transparente, y le da una densidad de aproximadamente una cuarta parte de la del hielo puro. La escarcha dura es comparativamente densa.

Gránulos de hielo

Artículo principal: gránulos de hielo
Una acumulación de gránulos de hielo.

Los gránulos de hielo son una forma de precipitación que consiste en pequeñas bolas de hielo translúcidas . Esta forma de precipitación también se conoce como "aguanieve" por el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos . [55] (En inglés británico, "aguanieve" se refiere a una mezcla de lluvia y nieve ). Los gránulos de hielo suelen ser más pequeños que el granizo. [56] A menudo rebotan cuando golpean el suelo y, por lo general, no se congelan en una masa sólida a menos que se mezclen con lluvia helada . El código METAR para pellets de hielo es PL . [57]

Los gránulos de hielo se forman cuando una capa de aire por encima del punto de congelación se encuentra entre 1.500 y 3.000 metros (4.900 y 9.800 pies) sobre el suelo, con aire subcongelador tanto por encima como por debajo. Esto provoca el derretimiento parcial o total de los copos de nieve que caen a través de la capa cálida. A medida que vuelven a caer en la capa de congelación más cercana a la superficie, se vuelven a congelar en gránulos de hielo. Sin embargo, si la capa de subcongelación debajo de la capa cálida es demasiado pequeña, la precipitación no tendrá tiempo de volver a congelarse y el resultado será una lluvia helada en la superficie. Un perfil de temperatura que muestra una capa cálida sobre el suelo es más probable que se encuentre antes de un frente cálido durante la estación fría, [58] pero ocasionalmente se puede encontrar detrás de un frente frío que pasa .

Granizo

Artículo principal: Granizo
Una gran piedra de granizo, de unos 6 cm (2,4 pulgadas) de diámetro.

Al igual que otras precipitaciones, el granizo se forma en nubes de tormenta cuando las gotas de agua superenfriadas se congelan al entrar en contacto con núcleos de condensación , como polvo o suciedad . La corriente ascendente de la tormenta empuja el granizo hacia la parte superior de la nube. La corriente ascendente se disipa y los granizos caen, vuelven a la corriente ascendente y vuelven a levantarse. El granizo tiene un diámetro de 5 milímetros (0,20 pulgadas) o más. [59] En el código METAR , GR se utiliza para indicar granizo más grande, de un diámetro de al menos 6,4 milímetros (0,25 pulgadas) y GS para más pequeño. [57] Piedras más grandes que una pelota de golfLos tamaños de granizo son uno de los tamaños de granizo más frecuentes. [60] El granizo puede crecer hasta 15 centímetros (6 pulgadas) y pesar más de 0,5 kilogramos (1,1 libras). [61] En granizos grandes, el calor latente liberado por una congelación adicional puede derretir la capa exterior del granizo. La piedra de granizo puede experimentar un 'crecimiento húmedo', donde la capa exterior líquida acumula otras piedras de granizo más pequeñas. [62] La piedra de granizo gana una capa de hielo y se hace cada vez más grande con cada ascenso. Una vez que una piedra de granizo se vuelve demasiado pesada para ser sostenida por la corriente ascendente de la tormenta, cae de la nube. [63]

El granizo se forma en nubes de tormenta fuertes , particularmente aquellas con corrientes ascendentes intensas, alto contenido de agua líquida, gran extensión vertical, gotas de agua grandes y donde una buena parte de la capa de nubes está por debajo de 0 ° C (32 ° F). [59] Las nubes productoras de granizo a menudo se identifican por su coloración verde. [64] [65] La tasa de crecimiento se maximiza a aproximadamente -13 ° C (9 ° F) y se vuelve extremadamente pequeña mucho por debajo de -30 ° C (-22 ° F) a medida que las gotas de agua superenfriadas se vuelven raras. Por esta razón, el granizo es más común en los interiores continentales de las latitudes medias, ya que la formación de granizo es considerablemente más probable cuando el nivel de congelación está por debajo de la altitud de 11.000 pies (3.400 m). [66] Arrastrede aire seco en fuertes tormentas eléctricas sobre los continentes puede aumentar la frecuencia del granizo al promover el enfriamiento por evaporación, lo que reduce el nivel de congelación de las nubes de tormenta, lo que hace que el granizo crezca en un mayor volumen. En consecuencia, el granizo es menos común en los trópicos a pesar de una frecuencia mucho más alta de tormentas eléctricas que en las latitudes medias porque la atmósfera sobre los trópicos tiende a ser más cálida en una profundidad mucho mayor. El granizo en los trópicos ocurre principalmente en elevaciones más altas. [67]

Nieve

Artículos principales: nieve y copo de nieve
Copos de nieve de Wilson Bentley , 1902.

Los cristales de nieve se forman cuando pequeñas gotas de nubes superenfriadas (de unos 10 μm de diámetro) se congelan . Estas gotas pueden permanecer líquidas a temperaturas inferiores a -18 ° C (255 K; 0 ° F), porque para congelarse, algunas moléculas en la gota deben juntarse por casualidad para formar una disposición similar a la de un hielo. enrejado; luego, la gota se congela alrededor de este "núcleo". Los experimentos muestran que esta nucleación "homogénea" de las gotas de nubes sólo se produce a temperaturas inferiores a -35 ° C (238 K; -31 ° F). [68]En nubes más cálidas, una partícula de aerosol o "núcleo de hielo" debe estar presente en (o en contacto con) la gota para que actúe como núcleo. Nuestra comprensión de qué partículas hacen núcleos de hielo eficientes es deficiente; lo que sí sabemos es que son muy raras en comparación con los núcleos de condensación de nubes en los que se forman las gotas de líquido. Las arcillas, el polvo del desierto y las partículas biológicas pueden ser eficaces [69], aunque no está claro en qué medida. Los núcleos artificiales se utilizan en la siembra de nubes . [70] La gota luego crece por condensación de vapor de agua sobre las superficies del hielo.

polvo de diamante

Artículo principal: polvo de diamante

El llamado "polvo de diamante", también conocido como agujas de hielo o cristales de hielo, se forma a temperaturas que se acercan a los -40 ° C (-40 ° F) debido al aire con una humedad ligeramente más alta que se mezcla en el aire con el aire más frío de la superficie. [71] El identificador METAR para el polvo de diamante en los informes meteorológicos internacionales por hora es IC . [57]

Ablación

Artículo principal: Ablación

La ablación del hielo se refiere tanto a su fusión como a su disolución .

En ambiente fresco, la fusión describe una transición de fase de sólido a líquido.

Derretir hielo significa romper los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. El orden de las moléculas en el sólido se descompone a un estado menos ordenado y el sólido se derrite para convertirse en líquido. Esto se logra aumentando la energía interna del hielo más allá del punto de fusión . Cuando el hielo se derrite, absorbe tanta energía como se requeriría para calentar una cantidad equivalente de agua a 80 ° C. Mientras se derrite, la temperatura de la superficie del hielo permanece constante a 0 ° C. La velocidad del proceso de fusión depende de la eficiencia del proceso de intercambio de energía. Una superficie de hielo en agua dulce se derrite únicamente por convección libre con una tasa que depende linealmente de la temperatura del agua, T ∞ , cuando T∞ es menor que 3,98 ° C, y superlineal cuando T ∞ es igual o mayor que 3,98 ° C, siendo la velocidad proporcional a (T ∞  - 3,98 ° C) α , con α  = 5/3para T ∞ mucho mayor que 8 ° C, y α = 4/3para temperaturas intermedias T ∞ . [72]

En condiciones ambientales saladas, la disolución en lugar de la fusión a menudo provoca la ablación del hielo. Por ejemplo, la temperatura del Océano Ártico está generalmente por debajo del punto de fusión de la ablación del hielo marino. La transición de fase de sólido a líquido se logra mezclando moléculas de sal y agua, similar a la disolución del azúcar en agua, aunque la temperatura del agua está muy por debajo del punto de fusión del azúcar. Por lo tanto, la velocidad de disolución está limitada por el transporte de sal, mientras que la fusión puede ocurrir a velocidades mucho más altas que son características del transporte de calor . [73]

Papel en las actividades humanas

Los seres humanos han utilizado hielo para enfriar y conservar alimentos durante siglos, confiando en la recolección de hielo natural en diversas formas y luego en la transición a la producción mecánica del material. El hielo también presenta un desafío para el transporte en diversas formas y un escenario para los deportes de invierno.

Enfriamiento

El hielo ha sido valorado durante mucho tiempo como un medio de enfriamiento. En el año 400 a. C. en Irán, los ingenieros persas ya habían dominado la técnica de almacenar hielo en pleno verano en el desierto. El hielo fue llevado durante los inviernos de montañas cercanas en cantidades a granel, y se almacena en especialmente diseñados, enfriados, naturalmente, refrigeradores , llamado yakhchal (es decir, almacenamiento de hielo ). Este era un gran espacio subterráneo (hasta 5000 m 3 ) que tenía paredes gruesas (al menos dos metros en la base) hechas de un mortero especial llamado sarooj, compuesto de arena, arcilla, claras de huevo, cal, pelo de cabra y ceniza en proporciones específicas, y que se sabía que era resistente a la transferencia de calor. Se pensó que esta mezcla era completamente impenetrable al agua. El espacio a menudo tenía acceso a un qanat y, a menudo, contenía un sistema de atrapavientos que fácilmente podía reducir las temperaturas dentro del espacio a niveles gélidos en los días de verano. El hielo se usaba para enfriar golosinas para la realeza.

Cosecha

Artículo principal: corte de hielo
Cosechando hielo en el lago St. Clair en Michigan , c. 1905

Hubo industrias prósperas en la Inglaterra de los siglos XVI y XVII en las que las áreas bajas a lo largo del estuario del Támesis se inundaban durante el invierno y el hielo se recolectaba en carros y se almacenaba entre temporadas en casas de madera aisladas como provisión para una casa de hielo que a menudo se encuentra en un país grande casas, y ampliamente utilizado para mantener el pescado fresco cuando se captura en aguas distantes. Esto supuestamente fue copiado por un inglés que había visto la misma actividad en China. El hielo se importó a Inglaterra desde Noruega en una escala considerable ya en 1823. [74]

En los Estados Unidos, el primer cargamento de hielo se envió desde la ciudad de Nueva York a Charleston, Carolina del Sur , en 1799, [74] y en la primera mitad del siglo XIX, la recolección de hielo se había convertido en un gran negocio. Frederic Tudor , quien se hizo conocido como el "Rey del Hielo", trabajó en el desarrollo de mejores productos de aislamiento para el envío de hielo a larga distancia, especialmente a los trópicos; esto se conoció como el comercio del hielo .

Trieste envió hielo a Egipto , Corfú y Zante ; Suiza lo envió a Francia; y Alemania a veces se abastecía de los lagos bávaros . [74] El edificio del Parlamento húngaro utilizaba hielo recolectado en el invierno del lago Balaton para el aire acondicionado.

Las casas de hielo se usaban para almacenar el hielo formado en el invierno, para que estuviera disponible durante todo el año, y los primeros refrigeradores se conocían como cajas de hielo porque tenían un bloque de hielo. En muchas ciudades, no era inusual tener un servicio regular de entrega de hielo durante el verano. Desde entonces, el advenimiento de la tecnología de refrigeración artificial ha hecho que la entrega de hielo sea obsoleta.

El hielo todavía se recolecta para eventos de escultura de hielo y nieve . Por ejemplo, cada año se utiliza una sierra oscilante para obtener hielo de la superficie helada del río Songhua para el Festival Internacional de Esculturas de Hielo y Nieve de Harbin . [75]

Producción mecánica

Disposición de una fábrica de hielo de finales del siglo XIX

El hielo ahora se produce a escala industrial, para usos que incluyen almacenamiento y procesamiento de alimentos, fabricación de productos químicos, mezclado y curado de concreto, y hielo para consumo o envasado. [76] La mayoría de las fábricas de hielo comerciales producen tres tipos básicos de hielo fragmentario: en escamas, tubular y en placa, utilizando una variedad de técnicas. [76] Las fábricas de hielo en lotes grandes pueden producir hasta 75 toneladas de hielo por día. [77] En 2002, había 426 empresas comerciales de fabricación de hielo en los Estados Unidos, con un valor combinado de envíos de 595.487.000 dólares. [78] Los refrigeradores domésticos también pueden hacer hielo con una máquina de hielo incorporada , que normalmente producirá cubitos de hielo.o hielo picado. Las unidades de fabricación de hielo independientes que producen cubitos de hielo a menudo se denominan máquinas de hielo.

Transporte

El hielo puede presentar desafíos para el transporte seguro por tierra, mar y aire.

Viajes terrestres

Pérdida de control sobre hielo por un autobús articulado

La formación de hielo en las carreteras es un peligro invernal peligroso. El hielo negro es muy difícil de ver, porque carece de la superficie helada esperada. Siempre que haya lluvia helada o nieve a una temperatura cercana al punto de fusión, es común que se acumule hielo en las ventanas de los vehículos. Conducir con seguridad requiere la eliminación de la acumulación de hielo. Los raspadores de hielo son herramientas diseñadas para liberar el hielo y limpiar las ventanas, aunque quitar el hielo puede ser un proceso largo y laborioso.

Lo suficientemente por debajo del punto de congelación, se puede formar una fina capa de cristales de hielo en la superficie interior de las ventanas. Esto suele ocurrir cuando un vehículo se ha dejado solo después de haber sido conducido por un tiempo, pero puede suceder mientras se conduce, si la temperatura exterior es lo suficientemente baja. La humedad del aliento del conductor es la fuente de agua para los cristales. Es problemático eliminar esta forma de hielo, por lo que las personas a menudo abren ligeramente las ventanas cuando el vehículo está estacionado para permitir que la humedad se disipe, y ahora es común que los autos tengan descongeladores en las ventanas traseras para resolver el problema. Un problema similar puede ocurrir en los hogares, que es una de las razones por las que muchas regiones más frías requieren ventanas de doble panel para el aislamiento.

Cuando la temperatura exterior permanece por debajo del punto de congelación durante períodos prolongados, se pueden formar capas muy gruesas de hielo en los lagos y otros cuerpos de agua, aunque los lugares con agua corriente requieren temperaturas mucho más frías. El hielo puede volverse lo suficientemente grueso como para conducir automóviles y camiones . Hacer esto de manera segura requiere un grosor de al menos 30 cm (un pie).

Viajes por agua

Canal a través del hielo para el tráfico de barcos en el lago Huron con rompehielos en segundo plano.

Para los barcos, el hielo presenta dos peligros distintos. En primer lugar, el rocío y la lluvia helada pueden producir una acumulación de hielo en la superestructura de un buque lo suficiente como para volverlo inestable y requerir que sea cortado o derretido con mangueras de vapor. En segundo lugar, los icebergs  , grandes masas de hielo que flotan en el agua (generalmente creadas cuando los glaciares llegan al mar), pueden ser peligrosos si los golpea un barco cuando navega. Los icebergs han sido responsables del hundimiento de muchos barcos, siendo el más famoso el Titanic . Para los puertos cercanos a los polos , estar libre de hielo, idealmente durante todo el año, es una ventaja importante. Algunos ejemplos son Murmansk (Rusia), Petsamo (Rusia, antes Finlandia) y Vardø(Noruega). Los puertos que no están libres de hielo se abren con rompehielos .

Viaje aéreo

Artículo principal: condiciones de formación de hielo
Hielo escarchado en el borde de ataque del ala de un avión, parcialmente liberado por la bota neumática negra .

Para los aviones, el hielo puede causar una serie de peligros. A medida que un avión asciende, atraviesa capas de aire de diferente temperatura y humedad, algunas de las cuales pueden favorecer la formación de hielo. Si se forma hielo en las alas o en las superficies de control, esto puede afectar negativamente las cualidades de vuelo de la aeronave. Durante el primer vuelo sin escalas a través del Atlántico , los aviadores británicos, el capitán John Alcock y el teniente Arthur Whitten Brown, se encontraron con tales condiciones de congelación: Brown abandonó la cabina y se subió al ala varias veces para eliminar el hielo que cubría las tomas de aire del motor del avión. Aviones Vickers Vimy que volaban.

Una vulnerabilidad provocada por la formación de hielo que está asociada con los motores de combustión interna alternativos es el carburador . A medida que se aspira aire a través del carburador hacia el motor, la presión de aire local se reduce, lo que provoca un enfriamiento adiabático . Por lo tanto, en condiciones húmedas cercanas al punto de congelación, el carburador estará más frío y tenderá a congelarse. Esto bloqueará el suministro de aire al motor y hará que falle. Por esta razón, los motores alternativos de aviones con carburador están provistos de calentadores de admisión de aire del carburador . El uso cada vez mayor de la inyección de combustible, que no requiere carburadores, ha hecho que la "formación de hielo en los carburadores" sea un problema menor para los motores alternativos.

Los motores a reacción no experimentan la formación de hielo en los carburadores, pero la evidencia reciente indica que pueden ralentizarse, detenerse o dañarse por el engelamiento interno en ciertos tipos de condiciones atmosféricas mucho más fácilmente de lo que se creía anteriormente. En la mayoría de los casos, los motores se pueden reiniciar rápidamente y los vuelos no corren peligro, pero la investigación continúa para determinar las condiciones exactas que producen este tipo de engelamiento y encontrar los mejores métodos para prevenirlo o revertirlo en vuelo.

Recreación y deportes

Artículo principal: deportes de hielo
Diversión patinando por el pintor holandés del siglo XVII Hendrick Avercamp

El hielo también juega un papel central en la reconstrucción del invierno y en muchos deportes como el patinaje sobre hielo , gira de patinaje , hockey sobre hielo , hockey con pelota , pesca en hielo , escalada en hielo , se encrespa , broomball y el trineo de carreras de bobsleigh , luge y skeleton . Muchos de los diferentes deportes que se practican sobre hielo reciben atención internacional cada cuatro años durante los Juegos Olímpicos de Invierno .

Una especie de velero sobre palas da lugar a la navegación en hielo . Otro deporte son las carreras sobre hielo , donde los conductores deben acelerar sobre el hielo del lago, mientras también controlan el patinaje de su vehículo (similar en algunos aspectos a las carreras de pista de tierra ). El deporte incluso se ha modificado para pistas de hielo .

Otros usos

Como lastre térmico

  • El hielo se usa para enfriar y conservar los alimentos en las neveras .
  • Se pueden usar cubitos de hielo o hielo picado para enfriar bebidas. A medida que el hielo se derrite, absorbe el calor y mantiene la bebida cerca de los 0 ° C (32 ° F).
  • El hielo se puede usar como parte de un sistema de aire acondicionado , usando ventiladores de batería o solares para soplar aire caliente sobre el hielo. Esto es especialmente útil durante las olas de calor cuando hay un corte de energía y los aires acondicionados estándar (eléctricos) no funcionan.
  • Se puede usar hielo (como otras compresas frías ) para reducir la hinchazón (al disminuir el flujo sanguíneo) y el dolor presionándolo contra un área del cuerpo. [79]

Como material estructural

Muelle de hielo durante las operaciones de carga de 1983. Estación McMurdo , Antártida
  • Los ingenieros utilizaron la resistencia sustancial de los bloques de hielo cuando construyeron el primer muelle de hielo flotante de la Antártida en 1973. [80] Estos pilares de hielo se utilizan durante las operaciones de carga para cargar y descargar barcos. El personal de operaciones de la flota hace el muelle flotante durante el invierno. Se basan en agua de mar congelada de origen natural en McMurdo Sound hasta que el muelle alcanza una profundidad de aproximadamente 22 pies (6,7 m). Los muelles de hielo tienen una vida útil de tres a cinco años.
    Un comedor a-hielo del Kemi 's SnowCastle hotel de hielo en Finlandia
  • Las estructuras y esculturas de hielo se construyen con grandes trozos de hielo o rociando agua [81]. Las estructuras son en su mayoría ornamentales (como en el caso de los castillos de hielo ), y no son prácticas para una habitación a largo plazo. Los hoteles de hielo existen por temporadas en algunas áreas frías. Los iglús son otro ejemplo de una estructura temporal, hecha principalmente de nieve.
  • En climas fríos, las carreteras se preparan regularmente en lagos y archipiélagos cubiertos de hielo. Temporalmente, incluso se ha construido un ferrocarril sobre hielo. [81]
  • Durante la Segunda Guerra Mundial, el Proyecto Habbakuk fue un programa aliado que investigó el uso de pykrete (fibras de madera mezcladas con hielo) como un posible material para buques de guerra, especialmente portaaviones, debido a la facilidad con la que un buque inmune a torpedos cubierta, podría construirse con hielo. Se construyó un prototipo a pequeña escala, [82] pero se eliminó la necesidad de tal buque en la guerra antes de construirlo a gran escala.
  • El hielo incluso se ha utilizado como material para una variedad de instrumentos musicales, por ejemplo, por el percusionista Terje Isungset . [83]

"Hielo" de otros materiales

Artículo principal: volátiles

Las fases sólidas de varias otras sustancias volátiles también se denominan helados ; generalmente, un volátil se clasifica como hielo si su punto de fusión se encuentra por encima o alrededor de 100 K. El ejemplo más conocido es el hielo seco , la forma sólida de dióxido de carbono .

Un "análogo magnético" del hielo también se realiza en algunos materiales magnéticos aislantes en los que los momentos magnéticos imitan la posición de los protones en el hielo de agua y obedecen restricciones energéticas similares a las reglas de hielo de Bernal-Fowler que surgen de la frustración geométrica de la configuración de protones en agua helada. Estos materiales se denominan hielo giratorio .

Ver también

  • Densidad del hielo frente al agua
  • Ice cube  - cubitos de hielo de agua congelada
  • Hambruna de hielo
  • Levantamiento de hielo  : daño estructural causado por la expansión del agua helada en un espacio confinado
  • Camino de hielo
  • Hielo revoltijo
  • Tecnología de hielo bombeable
  • Cristal de hielo

Referencias

  1. ↑ a b c Harvey, Allan H. (2017). "Propiedades del hielo y el agua sobreenfriada". En Haynes, William M .; Lide, David R .; Bruno, Thomas J. (eds.). Manual CRC de Química y Física (97ª ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1-4987-5429-3.
  2. ^ a b c d e f g h i j Voitkovskii, KF, Traducción de: "Las propiedades mecánicas del hielo" ("Mekhanicheskie svoistva l'da") (PDF) , Academia de Ciencias (URSS), archivado (PDF) de el original el 10 de febrero de 2017
  3. ^ "Definición de ICE" . www.merriam-webster.com . Consultado el 19 de junio de 2018 .
  4. ^ "la definición de hielo" . www.dictionary.com . Consultado el 19 de junio de 2018 .
  5. ^ Prockter, Louise M. (2005). "Hielo en el Sistema Solar" (PDF) . Recopilación técnica de Johns Hopkins APL . 26 (2): 175. Archivado desde el original (PDF) el 19 de marzo de 2015 . Consultado el 21 de diciembre de 2013 .
  6. ^ Física del hielo, VF Petrenko, RW Whitworth, Oxford University Press, 1999, ISBN 9780198518945 
  7. ^ Bernal, JD; Fowler, RH (1933). "Una teoría del agua y la solución iónica, con especial referencia a los iones de hidrógeno y hidroxilo". La Revista de Física Química . 1 (8): 515. Código Bibliográfico : 1933JChPh ... 1..515B . doi : 10.1063 / 1.1749327 .
  8. ^ Demirbas, Ayhan (2010). Hidrato de gas metano . Springer Science & Business Media. pag. 90. ISBN 978-1-84882-872-8.
  9. ^ "El hielo mineral" . minerales.net . Consultado el 9 de enero de 2019 .
  10. ^ Lide, DR, ed. (2005). Manual CRC de Química y Física (86ª ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  11. ^ Sreepat, Jain. Fundamentos de la geología física . Nueva Delhi: Springer, India, Private, 2014. 135. Imprimir. ISBN 978-81-322-1538-7 
  12. ^ Tyson, Neil deGrasse. "Agua, agua" . haydenplanetarium.org. Archivado desde el original el 26 de julio de 2011.
  13. ^ Ecología del hielo marino Archivado el 21 de marzo de 2012 en la Wayback Machine . Acecrc.sipex.aq. Consultado el 30 de octubre de 2011.
  14. ↑ a b Lynch, David K ​​.; Livingston, William Charles (2001). Color y luz en la naturaleza . Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 161–. ISBN 978-0-521-77504-5.
  15. ^ Metcalfe, Tom (9 de marzo de 2021). "Cristales exóticos de 'hielo 19' descubiertos" . Ciencia viva .
  16. ^ Centro Nacional de Nieve y Hielo de Datos, "La vida de un glaciar" Archivado el 15 de diciembre de 2014 en la Wayback Machine.
  17. ^ Ecuaciones internacionales para la presión a lo largo de la fusión y a lo largo de la curva de sublimación de una sustancia de agua ordinaria Archivado el 3 de junio de 2016 en la Wayback Machine W.Wagner, A. Saul y A. Pruss (1994), J. Phys. Chem. Árbitro. Datos, 23 , 515.
  18. ^ Murphy, DM (2005). "Revisión de las presiones de vapor de hielo y agua superenfriada para aplicaciones atmosféricas" . Revista trimestral de la Royal Meteorological Society . 131 (608): 1539-1565. Código Bibliográfico : 2005QJRMS.131.1539M . doi : 10.1256 / qj.04.94 .
  19. ^ "Unidades base SI" . Bureau International des Poids et Mesures. Archivado desde el original el 16 de julio de 2012 . Consultado el 31 de agosto de 2012 .
  20. ^ "Información para los usuarios sobre la revisión propuesta del SI" (PDF) . Bureau International des Poids et Mesures . Consultado el 6 de enero de 2019 .
  21. ↑ Iglev, H .; Schmeisser, M .; Simeonidis, K .; Thaller, A .; Laubereau, A. (2006). "Sobrecalentamiento y fusión ultrarrápidos de hielo a granel". Naturaleza . 439 (7073): 183–186. Código Bibliográfico : 2006Natur.439..183I . doi : 10.1038 / nature04415 . PMID 16407948 . S2CID 4404036 .  
  22. ^ La Placa, SJ; Hamilton, WC; Kamb, B .; Prakash, A. (1972). "En una estructura ordenada de casi protones para el hielo IX". J. Chem. Phys . 58 (2): 567–580. Código bibliográfico : 1973JChPh..58..567L . doi : 10.1063 / 1.1679238 .
  23. ^ Klotz, S .; Besson, JM; Hamel, G .; Nelmes, RJ; Loveday, JS; Marshall, WG (1999). "Hielo VII metaestable a baja temperatura y presión ambiental". Naturaleza . 398 (6729): 681–684. Código Bibliográfico : 1999Natur.398..681K . doi : 10.1038 / 19480 . S2CID 4382067 . 
  24. ^ Holandés, Stephen. "Estructura de hielo" . Archivado desde el original el 16 de octubre de 2016 . Consultado el 12 de julio de 2017 .
  25. ^ Salzmann, CG; et al. (2006). "La preparación y estructuras de hidrógeno ordenado fases de hielo". Ciencia . 311 (5768): 1758-1761. Código Bibliográfico : 2006Sci ... 311.1758S . doi : 10.1126 / science.1123896 . PMID 16556840 . S2CID 44522271 .  
  26. ^ Sanders, Laurua (11 de septiembre de 2009). "Una bola de nieve muy especial" . Noticias de ciencia . Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2009 . Consultado el 11 de septiembre de 2009 .
  27. ^ Militzer, B .; Wilson, HF (2010). "Nuevas fases del hielo de agua predichas a presiones Megabar" (PDF) . Cartas de revisión física . 105 (19): 195701. arXiv : 1009.4722 . Código Bibliográfico : 2010PhRvL.105s5701M . doi : 10.1103 / PhysRevLett.105.195701 . PMID 21231184 . S2CID 15761164 . Archivado (PDF) desde el original el 17 de diciembre de 2011.   
  28. ^ MacMahon, JM (1970). "Estructuras del estado fundamental del hielo a altas presiones". Physical Review B . 84 (22): 220104. arXiv : 1106.1941 . Código Bibliográfico : 2011PhRvB..84v0104M . doi : 10.1103 / PhysRevB.84.220104 . S2CID 117870442 . 
  29. ^ Chang, Kenneth (9 de diciembre de 2004). "Los astrónomos contemplan volcanes helados en lugares lejanos" . The New York Times . Archivado desde el original el 9 de mayo de 2015 . Consultado el 30 de julio de 2012 .
  30. ^ Phys.org, "La nueva fase del agua podría dominar los interiores de Urano y Neptuno" , Lisa Zyga, 25 de abril de 2013
  31. ^ David, Carl (2016). "Diagrama de fase de hielo" 3D "de Verwiebe rediseñado" . Archivado desde el original el 28 de agosto de 2016.
  32. ^ Murray, Benjamin J .; Bertram, Allan K. (2006). "Formación y estabilidad de hielo cúbico en gotas de agua" (PDF) . Física Química Física Química . 8 (1): 186-192. Código Bibliográfico : 2006PCCP .... 8..186M . doi : 10.1039 / b513480c . hdl : 2429/33770 . PMID 16482260 . Archivado (PDF) desde el original el 27 de noviembre de 2012.  
  33. ^ Murray, Benjamin J. (2008). "La formación mejorada de hielo cúbico en gotas de ácido orgánico acuoso" (PDF) . Cartas de investigación ambiental . 3 (2): 025008. Código Bibliográfico : 2008ERL ..... 3b5008M . doi : 10.1088 / 1748-9326 / 3/2/025008 . Archivado desde el original (PDF) el 14 de mayo de 2013.
  34. ^ Murray, Benjamin J .; Knopf, Daniel A .; Bertram, Allan K. (2005). "La formación de hielo cúbico en condiciones relevantes para la atmósfera terrestre". Naturaleza . 434 (7030): 202–205. Código Bibliográfico : 2005Natur.434..202M . doi : 10.1038 / nature03403 . PMID 15758996 . S2CID 4427815 .  
  35. ^ Malkin, Tamsin L .; Murray, Benjamin J .; Salzmann, Christoph G .; Molinero, Valeria; Pickering, Steven J .; Ballena, Thomas F. (2015). "Desorden de apilamiento en hielo I" . Física Química Física Química . 17 (1): 60–76. doi : 10.1039 / c4cp02893g . PMID 25380218 . 
  36. ^ Salzmann, Christoph G .; Murray, Benjamin J. (junio de 2020). "El hielo se vuelve completamente cúbico". Materiales de la naturaleza . 19 (6): 586–587. Código Bibliográfico : 2020NatMa..19..586S . doi : 10.1038 / s41563-020-0696-6 . PMID 32461682 . S2CID 218913209 .  
  37. ^ Chaplin, Martin (10 de abril de 2012). "Hielo cuatro (Hielo IV)" . Estructura y ciencia del agua . Universidad de London South Bank. Archivado desde el original el 12 de agosto de 2011 . Consultado el 30 de julio de 2012 .
  38. ^ Chaplin, Martin (10 de abril de 2012). "Hielo cinco (Hielo V)" . Estructura y ciencia del agua . Universidad de London South Bank. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2003 . Consultado el 30 de julio de 2012 .
  39. ^ Chaplin, Martin (10 de abril de 2012). "Ice-six (Ice VI)" . Estructura y ciencia del agua . Universidad de London South Bank. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2012 . Consultado el 30 de julio de 2012 .
  40. ^ Chaplin, Martin (10 de abril de 2012). "Hielo siete (Hielo VII)" . Estructura y ciencia del agua . Universidad de London South Bank. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2011 . Consultado el 30 de julio de 2012 .
  41. ^ Chaplin, Martin (17 de febrero de 2017). "Ice-once (hielo XI)" . Estructura y ciencia del agua . Universidad de London South Bank. Archivado desde el original el 23 de marzo de 2017 . Consultado el 11 de marzo de 2017 .
  42. ↑ a b Chaplin, Martin (10 de abril de 2012). "Ice-doce (Ice XII)" . Estructura y ciencia del agua . Universidad de London South Bank. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2011 . Consultado el 30 de julio de 2012 .
  43. ^ a b "El agua intercalada entre el grafeno produce cristales de hielo cuadrados a temperatura ambiente" . Ciencia ZME. 27 de marzo de 2015 . Consultado el 2 de mayo de 2018 .
  44. ↑ Algara-Siller, G .; Lehtinen, O .; Wang, FC; Nair, RR; Kaiser, U .; Wu, HA; Geim, AK; Grigorieva, IV (26 de marzo de 2015). "Hielo cuadrado en nanocapilares de grafeno". Naturaleza . 519 (7544): 443–445. arXiv : 1412.7498 . Código bibliográfico : 2015Natur.519..443A . doi : 10.1038 / nature14295 . PMID 25810206 . S2CID 4462633 .  
  45. ^ Metcalfe, Tom. Se descubren cristales exóticos de 'hielo 19'. https://www.livescience.com/exotic-ice-19-discovered.html
  46. ↑ a b Rosenberg, Robert (diciembre de 2005). "¿Por qué el hielo es resbaladizo?" (PDF) . Física hoy . 58 (12): 50–54. Código bibliográfico : 2005PhT .... 58l..50R . doi : 10.1063 / 1.2169444 . Archivado (PDF) desde el original el 23 de febrero de 2014 . Consultado el 15 de febrero de 2009 .
  47. ^ Chang, Kenneth (21 de febrero de 2006). "Explicando el hielo: las respuestas son resbaladizas" . The New York Times . Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2008 . Consultado el 8 de abril de 2009 .
  48. ^ Makkonen, Lasse; Tikanmäki, Maria (junio de 2014). "Modelado de la fricción del hielo". Ciencia y Tecnología de las Regiones Frías . 102 : 84–93. doi : 10.1016 / j.coldregions.2014.03.002 .
  49. ^ Canale, L. (4 de septiembre de 2019). "Nanorreología del agua interfacial durante el deslizamiento sobre hielo" . Physical Review X . 9 (4): 041025. arXiv : 1907.01316 . Código Bibliográfico : 2019PhRvX ... 9d1025C . doi : 10.1103 / PhysRevX.9.041025 .
  50. ^ "NOMENCLATURA DEL HIELO MARINO DE LA OMM" Archivado el 5 de junio de 2013 en la Wayback Machine (en varios idiomas, archivado el 14 de abril de 2012 en la Wayback Machine ) Organización Meteorológica Mundial / Instituto de Investigaciones del Ártico y la Antártida . Consultado el 8 de abril de 2012.
  51. ^ Moore, Judith; Cordero, Barbara (2001). Círculos de cultivos revelados . Publicación de tecnología ligera. pag. 140. ISBN 978-1-62233-561-9.
  52. ^ Petrenko, Victor F. y Whitworth, Robert W. (1999) Física del hielo . Oxford: Oxford University Press, págs. 27-29, ISBN 0191581348 
  53. ^ Eranti, E. y Lee, George C. (1986) Ingeniería estructural de la región fría . Nueva York: McGraw-Hill, pág. 51, ISBN 0070370346 . 
  54. ^ Dionne, Jean-Claude (1 de noviembre de 1979). "Acción del hielo en el medio ambiente lacustre. Una revisión con especial referencia al subártico de Quebec, Canadá" . Reseñas de Ciencias de la Tierra . 15 (3): 185–212. doi : 10.1016 / 0012-8252 (79) 90082-5 . ISSN 0012-8252 . 
  55. ^ "Aguanieve (entrada del glosario)" . Servicio Meteorológico Nacional de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Archivado desde el original el 18 de febrero de 2007 . Consultado el 20 de marzo de 2007 .
  56. ^ "Granizo (entrada del glosario)" . Servicio Meteorológico Nacional de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Archivado desde el original el 27 de noviembre de 2007 . Consultado el 20 de marzo de 2007 .
  57. ^ a b c Estación de servicio de vuelo de Alaska Air (10 de abril de 2007). "SA-METAR" . Administración Federal de Aviación a través de Internet Wayback Machine. Archivado desde el original el 1 de mayo de 2008 . Consultado el 29 de agosto de 2009 .
  58. ^ "¿Qué causa las bolitas de hielo (aguanieve)?" . Weatherquestions.com. Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2007 . Consultado el 8 de diciembre de 2007 .
  59. ^ a b Glosario de meteorología (2009). "Salve" . Sociedad Meteorológica Estadounidense. Archivado desde el original el 25 de julio de 2010 . Consultado el 15 de julio de 2009 .
  60. ^ Jewell, Ryan; Brimelow, Julian (17 de agosto de 2004). "Evaluación P9.5 de un modelo de crecimiento de granizo de Alberta utilizando sondeos de proximidad de granizo severo en los Estados Unidos" (PDF) . Archivado (PDF) desde el original el 7 de mayo de 2009 . Consultado el 15 de julio de 2009 .
  61. ^ Laboratorio nacional de tormentas severas (23 de abril de 2007). "Granizo agregado" . Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Archivado desde el original el 10 de agosto de 2009 . Consultado el 15 de julio de 2009 .
  62. ^ Brimelow, Julian C .; Reuter, Gerhard W .; Poolman, Eugene R. (2002). "Modelado del tamaño máximo del granizo en tormentas eléctricas de Alberta" . Clima y pronóstico . 17 (5): 1048–1062. Código Bibliográfico : 2002WtFor..17.1048B . doi : 10.1175 / 1520-0434 (2002) 017 <1048: MMHSIA> 2.0.CO; 2 .
  63. ^ Marshall, Jacque (10 de abril de 2000). "Hoja de datos de granizo" . Corporación Universitaria de Investigaciones Atmosféricas. Archivado desde el original el 15 de octubre de 2009 . Consultado el 15 de julio de 2009 .
  64. ^ "Tormentas de granizo rock sur Qld" . Corporación Australiana de Radiodifusión. 19 de octubre de 2004. Archivado desde el original el 6 de marzo de 2010 . Consultado el 15 de julio de 2009 .
  65. ↑ Bath, Michael; Degaura, Jimmy (1997). "Imágenes de tormentas severas de los archivos del mes" . Archivado desde el original el 13 de julio de 2011 . Consultado el 15 de julio de 2009 .
  66. ^ Wolf, Pete (16 de enero de 2003). "Guía de clima severo meso-analista" . Corporación Universitaria de Investigaciones Atmosféricas. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2003 . Consultado el 16 de julio de 2009 .
  67. ^ Downing, Thomas E .; Olsthoorn, Alexander A .; Tol, Richard SJ (1999). Clima, cambio y riesgo . Routledge. págs. 41–43. ISBN 978-0-415-17031-4.
  68. ^ Mason, Basil John (1971). Física de las nubes . Prensa de Clarendon. ISBN 978-0-19-851603-3.
  69. ^ Christner, Brent Q .; Morris, Cindy E .; Capataz, Christine M .; Cai, Rongman; Sands, David C. (2008). "Ubicuidad de los nucleadores de hielo biológicos en las nevadas" (PDF) . Ciencia . 319 (5867): 1214. Bibcode : 2008Sci ... 319.1214C . CiteSeerX 10.1.1.714.4002 . doi : 10.1126 / science.1149757 . PMID 18309078 . S2CID 39398426 . Archivado desde el original (PDF) el 31 de diciembre de 2010.    
  70. ^ Glosario de meteorología (2009). "Siembra de nubes" . Sociedad Meteorológica Estadounidense. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2012 . Consultado el 28 de junio de 2009 .
  71. ^ Glosario de meteorología (junio de 2000). "Polvo de diamante" . Sociedad Meteorológica Estadounidense. Archivado desde el original el 3 de abril de 2009 . Consultado el 21 de enero de 2010 .
  72. ^ Keitzl, Thomas; Mellado, Juan Pedro; Notz, Dirk (2016). "Impacto de la turbulencia impulsada térmicamente en el derretimiento inferior del hielo" . J. Phys. Oceanogr . 46 (4): 1171-1187. Código bibliográfico : 2016JPO .... 46.1171K . doi : 10.1175 / JPO-D-15-0126.1 .
  73. ^ Woods, Andrew W. (1992). "Derretir y disolver". J. Fluid Mech . 239 : 429–448. Código bibliográfico : 1992JFM ... 239..429W . doi : 10.1017 / S0022112092004476 .
  74. ↑ a b c Reynolds, Francis J., ed. (1921). "Hielo"  . Nueva enciclopedia de Collier . Nueva York: P. F. Collier & Son Company.
  75. ^ "El hielo es dinero en la ciudad más fría de China" . AFP vía The Sydney Morning Herald. 13 de noviembre de 2008. Archivado desde el original el 2 de octubre de 2009 . Consultado el 26 de diciembre de 2009 .
  76. ^ a b ASHRAE . "Fabricación de hielo". Manual de ASHRAE 2006 : Refrigeración. Edición pulgadas-libra. pag. 34-1. ISBN 1-931862-86-9 . 
  77. ^ Rydzewski, AJ "Refrigeración mecánica: fabricación de hielo". Manual estándar de Marks para ingenieros mecánicos . 11ª ed. McGraw Hill: Nueva York. págs. 19-24. ISBN 978-0-07-142867-5 . 
  78. ^ Oficina del censo de Estados Unidos. "Fabricación de hielo: 2002". Archivado el 22 de julio de 2017 en el censo económico de Wayback Machine 2002 .
  79. ^ Deuster, Patricia A .; Singh, Anita; Pelletier, Pierre A. (2007). The US Navy Seal Guide to Fitness and Nutrition . Skyhorse Publishing Inc. pág. 117. ISBN 978-1-60239-030-0.
  80. ^ "Muelle de hielo único proporciona puerto para barcos", archivado el 23 de febrero de 2011 en Wikiwix Antarctic Sun. 8 de enero de 2006; Estación McMurdo, Antártida.
  81. ^ a b Makkonen, L. (1994) "Hielo y construcción". E & FN Spon, Londres. ISBN 0-203-62726-1 . 
  82. ^ Oro, LW (1993). "El proyecto canadiense Habbakuk: un proyecto del Consejo Nacional de Investigación de Canadá". Sociedad Glaciológica Internacional. ISBN 0946417164 . 
  83. ^ Talkington, Fiona (3 de mayo de 2005). "Terje Isungset Iceman es revisión" . BBC Music. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2013 . Consultado el 24 de mayo de 2011 .

enlaces externos

  • El Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo , con sede en Estados Unidos.
  • El diagrama de fases del agua, incluidas las variantes de hielo.
  • Listado webmineral de Ice
  • Listado de MinDat.org y datos de ubicación de Ice
  • La física del hielo
  • Los diagramas de fase del agua con algunos diagramas de alta presión.
  • Agua 'incongelable', 'agua ligada' y agua de hidratación
  • Propiedades electromecánicas del hielo.
  • Estimando el espesor máximo de una capa de hielo
  • La máquina Z de Sandia crea hielo en nanosegundos
  • Hielo increíble en Lac Leman
  • La sorprendentemente genial historia del hielo