No es cierto que en todos los casos aumenta de volumen el agua cuando se calienta; porque, si tomamos agua a la temperatura de congelación, y la calentamos lentamente, veremos que, lejos de aumentar de volumen, se contrae, hasta que adquiere la temperatura de 4 grados centígrados.
Esto, sin embargo, constituye una rara excepción, siendo por otra parte muy cierto que, si a partir de esta temperatura, seguimos calentando el agua, aumentará de volumen. Esta propiedad no es exclusiva del agua, sino que la poseen también todos los cuerpos, ya sean éstos sólidos, líquidos o aun gaseosos.
Tabla de Contenido
La explicación del aumento de volumen del agua al calentarse
La explicación de este fenómeno consiste en el movimiento vibratorio que imprime el calor a las moléculas de los cuerpos; cuanto mayor es la temperatura que adquieren éstos, más importante es el movimiento de sus moléculas, y mayor, por consiguiente, el volumen que ocupan.
El papel del calor en el comportamiento del agua
Supongamos que gran número de personas no ejecutan más movimiento que el indispensable para la respiración. En estas condiciones, podemos encerrarlas en un espacio muy reducido; pero, si en vez de permanecer en reposo, se empeña cada una de ellas en ejecutar movimientos de avance y retroceso de una longitud de cinco metros, por ejemplo, claro es que no cabrán en el mismo espacio que antes, y que cuanto mayor sea la distancia que recorran mayor será el espacio que requerirán.
Comparación entre el comportamiento humano y el de las moléculas de agua
Si en vez de personas consideramos las moléculas de la materia, y fijamos la atención en que el calor les imprime este mismo movimiento de avance y retroceso, nos explicaremos por qué aumentan de volumen los cuerpos cuando su temperatura se eleva. Nadie sabe sin embargo, qué fenómenos especiales se verifican cuando se calienta el agua de 0° a 4° centígrados.
Es así que el agua aumenta de volumen al calentarse debido al aumento en la energía cinética de sus moléculas, lo que provoca un mayor espacio ocupado por estas moléculas. Esta propiedad no es exclusiva del agua, ya que todos los cuerpos, sean sólidos, líquidos o gaseosos, experimentan un aumento de volumen al aumentar la temperatura.
¿Qué es la energía cinética de las moléculas?
La energía cinética de las moléculas se refiere a la energía asociada con el movimiento de las partículas que componen una sustancia. En el contexto de la física, las moléculas están en constante movimiento, ya sea vibrando, rotando o trasladándose en el espacio. Esta energía de movimiento se denomina energía cinética.
Cuando se aumenta la temperatura de una sustancia, se le está proporcionando energía térmica, lo que hace que las moléculas se muevan con mayor rapidez y aumenten su energía cinética. Esta energía cinética adicional se traduce en un aumento en la agitación molecular y, por lo tanto, en un aumento en la temperatura y en cambios en las propiedades físicas de la sustancia, como la expansión volumétrica en el caso del agua al calentarse.
En conclusión: ¿Siempre aumenta de volumen el agua cuando se calienta?
No siempre aumenta de volumen el agua cuando se calienta. En circunstancias específicas, como cuando se calienta desde la temperatura de congelación hasta los 4 grados centígrados, el agua en realidad se contrae en lugar de expandirse. Este comportamiento inusual se debe a cambios en la estructura molecular del agua a medida que se aproxima a su punto de máxima densidad, que es a 4 grados Celsius.
Sin embargo, una vez que el agua supera esta temperatura y se calienta aún más, experimenta un aumento de volumen típico debido al aumento en la energía cinética de sus moléculas. En resumen, aunque hay una excepción en un rango específico de temperaturas, en general, el agua tiende a aumentar de volumen al calentarse.
