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Quiz Genciencia: Solución cubito de hielo

Quiz Genciencia: Solución cubito de hielo
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Respondamos a la cuestión del cubito de hielo. Los comentarios han sido muy valiosos y han ofrecido luz sobre muy diferentes aspectos del problema. Recordémoslo:

¿Verdadero o falso?

Si tenemos un cubito de hielo a exactamente 0ºC y lo introducimos en una cámara totalmente aislada con aire a 25ºC, la temperatura media del sistema se mantendrá constante a lo largo del tiempo, porque el aire se enfriará al contacto con el cubito y el cubito se calentará al contacto con el aire, siendo el balance total cero.

El error más extendido ha sido el confundir energía con temperatura. Así pues, el balance térmico no se da cuando los dos cuerpos tienen la misma temperatura, ni se da a la temperatura media entre dos cuerpos. Por tanto aquellos que sostienen que la temperatura media del sistema aumentará, se equivocan. El balance térmico se refiere a calor. Y la temperatura es un reflejo aproximado del calor.

También se equivocan aquellos que dicen que la temperatura media del sistema se mantendrá constante, porque el sistema está en desequilibrio y habrá un intercambio de calor que significará cambios de estado. El cubito de hielo, aunque solo hubiera una mínima cantidad de aire capaz de transferirle calor, se fusionará en parte. En ese cambio de estado se invierte energía, que proviene del aire, el cual disminuye su temperatura. En cambio, el hielo no aumenta su temperatura, dado que esa energía se invierte en el cambio de estado (que se produce a 0ºC). Por tanto, si una parte del sistema disminuye su temperatura, mientras que la otra la mantiene constante, independientemente de las masas de hielo y aire, ésta disminuirá (de media, ponderada o no por número de moleculas, o masa, o volumen).

Además está el efecto añadido (que yo no había considerado en un principio) por el cual la presión disminuye (y por tanto la temperatura) al ocupar el agua menor volumen que el hielo dentro de la cámara. En conjunto, podemos decir que la problemática afirmación es falsa (porque disminuye la temperatura, no porque aumente).

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