¿Qué es el subenfriamiento?

El superenfriamiento, a veces llamada subfusión o sobrefusión, es el estado en el que un material permanece líquido a una temperatura inferior a su temperatura de congelación o punto de solidificación.

Este estado se suele denominar "metaestable", que es un estado en el que las reacciones evolucionan muy lentamente, pero a la más mínima perturbación pueden acelerarse con extrema rapidez para alcanzar un estado más estable.

 

¿Por qué la materia permanece en estado líquido?

Para poder experimentar el fenómeno del superenfriamiento, el líquido debe ser suficientemente puro. Este fenómeno está relacionado con la tensión superficial de las moléculas en la interfaz sólido-líquido.

Esto puede explicarse a diferentes niveles:

- Al principio, el líquido es puro y por lo tanto contiene muy pocas impurezas. Estas pequeñas partículas, por debajo de 0°C (a 1atm), comenzarán a congelarse. Pero, debido a la agitación térmica, se recalentarán inmediatamente y por lo tanto se derretirán y retrasarán la formación de hielo.

- En un segundo paso, si durante la formación de los cristales de hielo la energía liberada es menor que la utilizada para formar la interfaz sólido-líquido, el medio permanecerá líquido sin solidificarse y por lo tanto sin formación de hielo.

 

 

¿Qué desencadena la transición del estado líquido al sólido?

El estado superenfriado es relativamente inestable y un ligero cambio o desestabilización puede conducir a una transición directa y repentina al estado sólido. Hay varias posibles perturbaciones que actúan como iniciadores para iniciar la reacción de solidificación: contacto con cubitos de hielo, vibraciones, presencia de impurezas, choque, etc. Esta reacción a menudo se produce "en cadena": llega una impureza que lleva a la solidificación de uno y muy rápidamente, sigue con una solidificación del resto del material.

 

El ejemplo del superenfriamiento por agua

Aprendemos desde muy jóvenes que el agua se congela a 0°C (a 1atm) y luego cambia de estado para convertirse en hielo. Sin embargo, el agua es un caso concreto que ilustra el principio del superenfriamiento. Hay muchos videos que ilustran este fenómeno. La congelación del agua no comienza espontáneamente, sino que necesita una perturbación para iniciarse. El agua puede entonces permanecer líquida a temperaturas récord, como hasta -40°C, permaneciendo en su estado líquido. Luego, a la más mínima impureza o perturbación, se convierte repentinamente en hielo.

 

Los calentadores de mano, una aplicación directa del superenfriamiento

Los calentadores de mano utilizan este principio con el uso de acetato de sodio que es superenfriado y se cristaliza después de un choque (apertura del pellet) y luego libera energía en forma de calor, la reacción es exotérmica!

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