La física del hielo: ¿por qué nos resbalamos al pisarlo?

Se acerca el invierno y en algunos puntos de España esto es sinónimo de frío, nieve, hielo y, en algunos casos, caídas dignas de los mejores vídeos caseros. Pero, ¿por qué resbala tanto el agua congelada? Un nuevo estudio publicado esta semana en la revista The Journal of Chemical Physics propone una nueva teoría sobre su comportamiento, fórmula incluida, con el objetivo de evitarnos hacer el rídiculo estas Navidades.

Irónicamente, el agua congelada en sí misma no resbala demasiado: "La fricción sobre el hielo no es particularmente baja", asegura a Teknautas el investigador del Centro de Investigación Jülich y autor del estudio, Bo Persson. Esta fuerza de rozamiento o, mejor dicho, la ausencia de ella, es la responsable del deslizamiento entre superficies.

Persson explica que el hielo es, en realidad, inocente. La culpable que convierte el agua congelada en resbaladiza es una delgadísima capa de líquido que se forma en la superficie. Esta puede formarse por el calor fruto de la simple fricción, por ejemplo cuando caminamos por encima, pero también de forma natural gracias a la prefusión.

El punto de fusión es la temperatura a la que se produce un equilibro entre las fases sólida y líquida. En el caso del agua, esta cifra es de 0ºC cuando la presión es de una atmósfera. Esto quiere decir que por encima de 0ºC ganará la fase líquida y por debajo la sólida. La prefusión es un fenómeno que provoca que, por debajo de este punto y contra toda lógica, sí exista una película líquida sobre la superficie.

En realidad el hielo no resbala, la responsable es una fina película de agua líquida que se forma en la superficie

Es esa fina película a quien debemos echar la culpa en caso de accidente. "El coeficiente de fricción tiende a disminuir conforme aumenta la velocidad de patinaje", añade Persson. Esto quiere decir que una vez comenzamos a resbalar, el proceso se acelera hasta provocar el desastre, "como si pisáramos una piel de plátano".

Persson ha encontrado la fórmula del deslizamiento, una función que relaciona el nivel de fricción sobre el hielo respecto a la temperatura de la superficie. Según el investigador, este es el primer paso para que algún día puedan desarrollarse neumáticos mejor preparados para el hielo.

Mientras esperamos ese día, en calles de todo el mundo se utiliza sal desde tiempos inmemoriales para disolver el hielo. El cloruro sódico convierte el agua en una disolución agua-sal con un punto de congelación más bajo que el del agua pura, y gracias a ello es posible que el hielo se forme a temperaturas mucho más bajas de 0ºC.

La vida existe gracias al hielo

La molécula de agua es esencial para la vida por su papel principal en el metabolismo de los seres vivos. Pero, en cierto modo, es el hielo el que ha permitido que la vida haya evolucionado sobre la Tierra. Existimos porque el hielo nos ha dejado, y no sólo porque el 10% de la superficie terrestre esté cubierta de glaciares, fundamentales en el ciclo del agua.

Como todo el mundo sabe, aunque sea gracias a algún cubata, el agua aumenta su volumen al congelarse. Dicho de otra forma, el hielo es menos denso que el agua. Esta propiedad, en apariencia irrelevante, es responsable de que los océanos no se congelen. Como el hielo flota, se forma una capa protectora y aislante que evita que el agua de debajo pase al estado sólido, algo que convertiría los mares en un gigantesco cubito de hielo que impediría la vida tal y como la conocemos. Por culpa de esta propiedad también se hundió el Titanic, pero esa es otra cuestión.