Sacamos un cubito del congelador, lo dejamos caer en un vaso y, segundos después, escuchamos un crujido. A veces incluso podemos ver cómo aparecen pequeñas grietas en el hielo. ¿Por qué sucede justo cuando entra en contacto con la bebida?
La causa principal es un cambio rápido y desigual de temperatura. Un cubito recién salido del congelador puede encontrarse varios grados por debajo de 0 °C, mientras que el agua, una gaseosa o un jugo están considerablemente más calientes.
Cuando ambos entran en contacto, la parte exterior del hielo comienza a calentarse casi de inmediato. El centro, en cambio, permanece frío durante más tiempo. Esa diferencia genera tensiones dentro del material y, si son suficientemente grandes, aparecen las fracturas.
¿Qué le ocurre al hielo cuando cae en una bebida?
El fenómeno suele describirse como expansión térmica diferencial. Cuando la temperatura del hielo aumenta, su estructura experimenta pequeños cambios de tamaño. Pero el calentamiento no ocurre al mismo tiempo en todo el cubito.
La superficie recibe calor directamente de la bebida y cambia primero. El interior tarda más porque el hielo no transmite el calor de manera instantánea.
Entonces aparecen dos zonas que intentan comportarse de forma diferente: la capa exterior se ajusta a la nueva temperatura mientras el centro continúa prácticamente en las condiciones que tenía dentro del congelador.
Como el hielo es un sólido rígido y relativamente frágil, no puede deformarse con facilidad para compensar esas diferencias. La tensión se acumula hasta que una pequeña grieta comienza a avanzar y escuchamos el característico “crac”. Este proceso es una expansión desigual entre el exterior y el interior del cubito.
¿Por qué no todos los cubitos de hielo se quiebran?
No ocurre siempre ni con la misma intensidad. El resultado depende principalmente de qué tan grande sea la diferencia de temperatura.
Entre los factores que pueden influir se encuentran:
- La temperatura del hielo: cuanto más frío sale del congelador, mayor puede ser el contraste;
- La temperatura de la bebida: un líquido relativamente tibio produce un cambio más brusco;
- El tamaño del cubito: los cubos grandes pueden mantener durante más tiempo un centro muy frío;
- Las grietas o burbujas previas: pequeñas imperfecciones pueden convertirse en puntos donde comienza una fractura.
Si dejamos los cubitos unos minutos fuera del congelador antes de colocarlos en el vaso, su superficie se acerca a 0 °C. La diferencia de temperatura con la bebida será entonces menor y es probable que el crujido sea menos intenso.
Investigaciones sobre el comportamiento mecánico del hielo también muestran que los gradientes térmicos pueden producir tensiones y grietas. Un estudio publicado en Optics & Laser Technology observó experimentalmente que una mayor diferencia de temperatura dentro del hielo producía más fracturas, incluso antes de que se derritiera.
¿El hielo necesita empezar a derretirse para romperse?
No necesariamente. Una grieta puede aparecer mientras el cubito continúa siendo sólido.
El calor se desplaza desde la bebida hacia el hielo, pero hace falta tiempo para que alcance el centro y para que se produzca una fusión importante. Las tensiones internas pueden surgir mucho antes.
Por eso es posible escuchar varios crujidos durante los primeros segundos y observar que el cubito sigue prácticamente entero. En realidad, algunas de esas fracturas quedan dentro del hielo y no llegan a separarlo en dos partes.
También puede ocurrir el fenómeno contrario. Existió un experimento en el que un cubito fue colocado en nitrógeno líquido, mucho más frío que el propio hielo. En ese caso, la superficie se enfrió y contrajo antes que el interior, y nuevamente aparecieron grietas. Lo importante, por lo tanto, no es solamente calentarlo, sino crear una diferencia brusca de temperatura entre distintas partes del material.
¿Por qué el hielo hace ese sonido tan fuerte?
Cuando una grieta se propaga rápidamente, libera parte de la energía elástica acumulada por las tensiones internas. Esa liberación produce vibraciones que se transmiten por el cubito, el líquido y el vaso hasta llegar a nuestros oídos.
Por eso un fenómeno que ocurre en una estructura diminuta puede escucharse con tanta claridad.
El próximo “crac” de un cubito, entonces, será una pequeña demostración de física dentro de un vaso: calor que avanza desde afuera hacia adentro, partes del hielo que cambian de tamaño a distinta velocidad y tensiones que finalmente encuentran una salida en forma de grieta.
