Cita de: Erruben en Martes 19 Marzo 2013 11:02:31 AM

Cita de: Andalozio en Lunes 18 Marzo 2013 13:23:32 PM
A ver, no entiendo... Queréis decir que si hace viento (y temperaturas bajas  ) es más fácil que se congele el agua? 

En la piscina de mi bloque tengo comprobado que si hay viento le cuesta bastante más helarse que si no lo hace. De hecho, si el viento es moderado, se necesitan temperaturas realmente bajas para que se "cruce" la piscina (Febrero 2012).

Hola,

Si la temperatura es muy baja y el viento está en calma, se congelará con más facilidad la capa superficial de la piscina. Si la temperatura también es muy baja y sopla el viento con fuerza la turbulencia mezcla las capas de agua e impide ese enfriamiento tan rápido, pero si las temperaturas aguantan bajas muchas horas se congela una capa de agua mayor que si el viento está en calma, porque la propia capa de hielo formada en ese caso actúa de aislante térmico.

Saludos. 

Me has convencido. Saludos

Hola Erruben, ¡que tal de nuevo hombre! 

CitarSi la temperatura es muy baja y el viento está en calma, se congelará con más facilidad la capa superficial de la piscina. Si la temperatura también es muy baja y sopla el viento con fuerza la turbulencia mezcla las capas de agua e impide ese enfriamiento tan rápido, pero si las temperaturas aguantan bajas muchas horas se congela una capa de agua mayor que si el viento está en calma, porque la propia capa de hielo formada en ese caso actúa de aislante térmico.

Estoy de acuerdo. De hecho, me refería a eso mismo, a la mezcla del agua debido al viento; pero no entiendo la parte que te he subrayado en rojo.

Un saludo.

Cita de: Néstor en Martes 19 Marzo 2013 17:58:11 PM
Hola Erruben, ¡que tal de nuevo hombre! 

CitarSi la temperatura es muy baja y el viento está en calma, se congelará con más facilidad la capa superficial de la piscina. Si la temperatura también es muy baja y sopla el viento con fuerza la turbulencia mezcla las capas de agua e impide ese enfriamiento tan rápido, pero si las temperaturas aguantan bajas muchas horas se congela una capa de agua mayor que si el viento está en calma, porque la propia capa de hielo formada en ese caso actúa de aislante térmico.

Estoy de acuerdo. De hecho, me refería a eso mismo, a la mezcla del agua debido al viento; pero no entiendo la parte que te he subrayado en rojo.

Un saludo.

Buenas Néstor, ¡por aquí andamos! 

La verdad es que es un poco trabalenguas la parte que has subrayado en rojo. A ver si me explico mejor ahora:

Vamos a suponer que tenemos temperaturas muy bajas, en el primer caso por irradiación (y por tanto con viento en calma) y en el segundo por advección (viento moderado o fuerte):

- Primer caso: la irradiación congela la capa superficial de agua con relativa rapidez. Pero no hay viento ni por lo tanto turbulencia; tanto el agua como el aire están perfectamente estratificados, así que la mayor cantidad de frío está acumulado justo encima de la superficie del agua. Al no haber mezcla en el agua y ser el hielo un buen aislante, cuesta mucho que se congelen zonas más profundas en el agua.

- Segundo caso: el viento mezcla las capas de aire, por lo que no se acumula todo el frío justo encima de la superficie del agua, que además tiene cierta turbulencia, por lo que la capa superficial se está mezclando con las inferiores y con ese aire no tan frío. Por lo tanto, el volumen de agua que se tiene que congelar es mucho mayor y cuesta mucho más tiempo que eso ocurra; pero una vez que ha ocurrido la capa de agua congelada es más profunda.

Espero haberme explicado ahora mejor. 
Saludos. 

CitarAl no haber mezcla en el agua y ser el hielo un buen aislante, cuesta mucho que se congelen zonas más profundas en el agua.

Una de las teorías del efecto Mpemba.

Mira, estaba documentándome en un momento y si no me equivoco, es así el proceso:

Sin viento, se congela más despacio la capa superficial de la piscina, pero a la vez, la mezcla con una capa de agua un poco más caliente inmediatamente inferior a la capa superficial casi que no se produce, por lo que finalmente se alcanza antes el punto de congelación que si hubiera viento.

Con viento, se acelera la evaporación, enfriando así la capa superficial de la piscina de forma más rápida. Entonces, ¿por qué con viento tarda más que se congele la capa superficial de la piscina? Porque al ser más rápido el proceso, no da tiempo a que se produzca la solidificación, ya que el agua superficial al enfriarse con más rapidez, aumenta aún más la densidad, por lo que se hunde con más fuerza, para que así aflore otra capa menos densa, ya que es menos fría (Sería un proceso de convección).

En realidad, si ese frío viento se alargara demasiado en el tiempo, a la larga terminaría por solidificarse mayor cantidad de agua con viento que sin viento, ya que se llegaría a un punto de equilibrio.

Cita de: Néstor en Miércoles 20 Marzo 2013 21:33:21 PM

CitarAl no haber mezcla en el agua y ser el hielo un buen aislante, cuesta mucho que se congelen zonas más profundas en el agua.

Una de las teorías del efecto Mpemba.

Mira, estaba documentándome en un momento y si no me equivoco, es así el proceso:

Sin viento, se congela más despacio la capa superficial de la piscina, pero a la vez, la mezcla con una capa de agua un poco más caliente inmediatamente inferior a la capa superficial casi que no se produce, por lo que finalmente se alcanza antes el punto de congelación que si hubiera viento.

Con viento, se acelera la evaporación, enfriando así la capa superficial de la piscina de forma más rápida. Entonces, ¿por qué con viento tarda más que se congele la capa superficial de la piscina? Porque al ser más rápido el proceso, no da tiempo a que se produzca la solidificación, ya que el agua superficial al enfriarse con más rapidez, aumenta aún más la densidad, por lo que se hunde con más fuerza, para que así aflore otra capa menos densa, ya que es menos fría (Sería un proceso de convección).

En realidad, si ese frío viento se alargara demasiado en el tiempo, a la larga terminaría por solidificarse mayor cantidad de agua con viento que sin viento, ya que se llegaría a un punto de equilibrio.

Muy interesante Néstor: yo creo que este efecto y el de la propia turbulencia creada por el viento son complementarios. La clave del asunto es que cuando hay viento existe mezcla entre las capas de agua y eso ralentiza el proceso, pero a la larga causa congelación de una capa mayor.

Saludos. 

Muy claras e interesantes explicaciones.

Gracias. 

De todas formas, añadiría lo siguiente:

La densidad del agua aumenta conforme vaya bajando la temperatura hasta los 4º C. Por debajo de este valor, la densidad va disminuyendo con el descenso de la temperatura, porque las moléculas van adquiriendo una distribución diferente (menos comprimida), habiendo menos moleculas de agua por unidad de volumen (comienza a adquirir la estructura sólida del hielo).

¿Qué ocurre cuando el agua está algo por encima de los 4º C y hay viento? La mezcla, ya sea por la convección comentada o por mezcla mecánica (Erruben), inhibe el enfriamiento del agua por debajo de los 4º C. De lo contrario, debería de congelarse. Entiendo que a la larga terminaría por ocurrir.

¿Y que ocurriría cuando no hay viento? Como no hay movimiento del agua, perféctamente se va enfriando, pero de forma más lenta, pudiendo descender por debajo de los 4º C. Antes de que la temperatura del agua descendiera por debajo de los 4º C, supongo que la convección que tuvo que haber presentado, debió de ser muy limitada precísamente por la falta de viento.

Pero claro que ahora tengo una duda: Supongamos que la superficie del agua de la piscina se encontrase a 2º C y con viento, ¿no se congelaría incluso más rápido la superficie del agua?

Cita de: Néstor en Jueves 21 Marzo 2013 17:40:00 PM
Pero claro que ahora tengo una duda: Supongamos que la superficie del agua de la piscina se encontrase a 2º C y con viento, ¿no se congelaría incluso más rápido la superficie del agua?

Hola,

No estoy seguro del todo, pero yo diría que no, ya que en ausencia de viento es la irradiación el mecanismo que con mayor intensidad produce el enfriamiento, y este es muy eficaz en la capa más superficial. Con viento o sin él, la temperatura a la que se congela el agua es a los 0ºC, por lo que aquí no creo que influya mucho la mayor o menor densidad del agua a partir de los 4ºC (salvo en el hecho de que el hielo, por ser menos denso que el agua líquida queda por encima de ésta actuando de aislante térmico). Y si hay viento, como ya hemos dicho, se mezcla agua superficial con más profunda y por lo tanto hay mayor cantidad de agua a enfriar: el proceso es más lento.

Saludos. 

CitarY si hay viento, como ya hemos dicho, se mezcla agua superficial con más profunda y por lo tanto hay mayor cantidad de agua a enfriar: el proceso es más lento.

Si, pero si el agua superficial se encuentra a 2º C e inmediatamente a 3 o 4º C por debajo de esta, el viento lo que hace, es enfriar aún más la capa superficial, por lo que el hundimiento del agua superficial sería aún menos probable. También es cierto que no solo actuaría este proceso de convección. También actuará la mecla mecánica para que esto no sea así, supongo.

Muchas gracias a todos por vuestras aportaciones, pero sigo sin entender cómo es posible que se forme una costra de hielo con temperaturas claramente positivas con una advección de nortes, es decir, viento frío.
Y mientras, en noches calmas de heladas por irradiación con temperaturas claramente negativas, nada o muy poco hielo.

Vale, resulta que según lo observado, ocurre lo contrario.


Dos posibles escenarios con viento:

Si el agua superficial está por debajo de los 4º C: Si baja más la temperatura por evaporación debido al viento, el agua supeficial se hace cada vez menos densa. Va de camino a la solidificación total, acelerado por la evaporación debido al viento.

Si el agua superficial está por encima de los 4º C: Si baja la temperatura por evaporación debido al viento, el agua superficial se hace cada vez más densa. Entonces se produce un proceso de convección debido al hundimiento de agua supericial, lo que mezcla una capa algo mayor, solidificando algo más de agua, probablemente. Entiendo que se formaría una capa límite pero muy superficial. En aguas profundas apenas hay mezcla, como mismo ocurre en los grandes océanos.