¿Qué pesa más, la nieve o el hielo?

(Continuación) Les presento mis disculpas por el retraso con el que, y con más frecuencia de la que me gustaría, respondo a algunas de las cuestiones que me plantean. Una de ellas es ésta, relacionada con el paso de la borrasca Filomena y la gran nevada con la que sacudió a medio país estas Navidades pasadas. Una nieve después convertida en hielo por mor de la posterior helada que se nos vino encima y que trajo más de una desgracia, disgusto y preocupación (¿Por qué nos resbalamos al pisar el hielo?), unas cuitas para las que mínimamente aportamos una solución (¿Por qué echamos sal en el hielo?).

Pues bien, a mediados de enero me llegaba una nueva cuestión filoménica, ésta de peso, en la que me inquirían ‘¿qué pesaba más, la nieve o el hielo?’. Una duda sobre la que la física bachillera de los tiempos escolares puede arrojar algo de luz, como ya hizo acerca de su naturaleza y estructura química (¿Es lo mismo el hielo que la nieve?).

Pero a lo que vamos, ¿cuál pesa más?, un interrogante que me recuerda a una entrada anterior (Pasatiempos. 43), relacionada con el peso del aire seco y el aire húmedo, y que necesita de la misma matización que le hacíamos a ésta: ¿qué pesa más un volumen de hielo o el mismo volumen de nieve?, vamos, ¿qué cuál es más denso?

De la densidad, la masa y el volumen

No son pocas las entradas enrocada acerca de la densidad -en este caso entendida como propiedad mecánica, intrínseca, relativa y escalar de la materia que relaciona cantidad de materia y espacio ocupado-, que matemáticamente podemos expresar mediante una ecuación (d = m / v) y, desde el punto de vista físico, nos indica que un material es más denso conforme más masa contenga en un determinado volumen.

Y como sabemos, en el paso de nieve a hielo se produce una compactación molecular por lo que en un mismo volumen de ambos existe más cantidad de materia o masa del segundo que de la primera, de modo que pesa más el hielo que la nieve o, dicho de forma correcta, el hielo (d_h = 916,8 kg/m³ = 0,9168 kg/L) es más denso que la nieve (d_n = 100 kg/m³ (aprox) = 0,1 kg/L) y ambos menos que el agua líquida (d_a = 997 kg/m³ = 1 kg/L)

De nieve a hielo

En dicha transformación intervienen varios fenómenos físicos: 1) un asentamiento gravitatorio de la nieve por la que se va empaquetando; 2) procesos termodinámicos que buscan minimizar la energía, por lo que los cristales van perdiendo su forma original y se van redondeando, cuanto más redondos más estables serán; 3) un encaje estructural que disminuye su porosidad y termina por compactarla en nieve sólida. Fenómenos todos que conducen a una disminución de su volumen.

Pero en todos estos pasos de nieve a hielo la masa de agua en una forma u otra es la misma, si bien el volumen ha variado (disminuye), por lo que la densidad también lo hace (aumenta, al ser inversamente proporcional a él) razón por la que el hielo es más denso que la nieve o dicho de forma coloquial pesa más. (Continuará)

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