Ghiaccio
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Ghiaccio è il nome comune usato per designare l'acqua allo stato solido. A pressione atmosferica standard la transizione di fase avviene quando l'acqua liquida viene raffreddata sotto gli 0 °C (273,15 K, 32 °F). Il ghiaccio può formarsi a temperature superiori in ambienti pressurizzati, e l'acqua può rimanere allo stato liquido o gassoso fino a -30 °C, a pressioni più basse. Il ghiaccio formato a pressioni più alte ha una struttura cristallina differente da quella del ghiaccio ordinario.
Ghiaccio, acqua e vapore acqueo possono coesistere al punto triplo, che per questo sistema è posto alla temperatura di 273,16 K e alla pressione di 611,73 Pa.
Una caratteristica insolita del ghiaccio congelato alla pressione di 1 atmosfera è che il solido ha una densità che è circa dell' 8% inferiore a quella dell'acqua liquida. Il ghiaccio ha una densità di 0,917 g/cm³ a 0 °C, mentre l'acqua ha una densità di 0,9998 g/cm³ alla stessa temperatura. L'acqua liquida è più densa, in pratica 1,00 g/cm³, a 4 °C e diventa meno densa quando le sue molecole iniziano a formare cristalli esagonali di ghiaccio, mentre la temperatura scende verso i 0 °C. (Infatti la parola "cristallo" deriva dal termine greco che significa "gelo"). Ciò è dovuto ai legami che si formano tra le molecole d'acqua per mezzo degli atomi di idrogeno, che allineano le molecole in maniera meno efficiente, in termini di volume, quando l'acqua congela. Il risultato di ciò e che il ghiaccio galleggia sull'acqua liquida, un fattore importante per il clima della Terra.
In quanto solido cristallino, il ghiaccio è considerato un minerale.
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[modifica] Tipi di ghiaccio
Il ghiaccio e la neve con cui abbiamo a che fare normalmente ha una struttura cristallina esagonale (Ghiaccio Ih). Soggetto a maggiori pressioni e a temperature variabili, il ghiaccio può formarsi all'incirca in una dozzina di fasi differenti. Solo leggermente meno stabile (metastabile) della forma esagonale è quella cubica (Ghiaccio Ic). Ma raffreddare il ghiaccio Ih provoca la formazione di una diversa configurazione nella quale si muovono i protoni, XI.
Sfruttando sia il raffreddamento che la pressione possono esistere ulteriori tipi di ghiaccio, ognuno creato in base al diagramma di fase del ghiaccio. Questi sono II, III, V, VI, VII, VIII, IX, e X. Con attenzione tutti questi tipi possono essere riportati a temperatura ambiente. I vari tipi differiscono per la loro struttura cristallina, ordinamento e densità. Ci sono due fasi metastabili del ghiaccio la IV e la XII. Il ghiaccio XII venne scoperto nel 1996. Così come in forme cristalline l'acqua può esistere in stati amorfi: acqua solida amorfa, ghiaccio amorfo a bassa densità, ghiaccio amorfo ad alta densità, ghiaccio amorfo ad altissima densità e acqua vetrosa sottoraffreddata.
La brina è un tipo di ghiaccio che si forma per congelamento del vapore presente nella nebbia (brinamento è appunto il termine tecnico per il passaggio diretto dallo stato aeriforme del vapore a quello solido) a contatto con oggetti freddi. Essa contiene un'alta proporzione di aria intrappolata, che la fa apparire bianca invece che trasparente e gli conferisce una densità che è circa un quarto di quella del ghiaccio puro.
Il ghiaccio può anche formare ghiaccioli, simili come aspetto alle stalattiti, quando l'acqua gocciola e si ricongela.
I clatrati idrati sono forme di ghiaccio che contengono molecole di gas intrappolate nella sua struttura cristallina. Il Pancake ice è una formazione di ghiaccio creata generalmente in zone con condizioni meno calme.
Alcune altre sostanze (in particolare forme solide di sostanze che si trovano solitamente come fluidi) vengono anch'esse chiamate "ghiaccio": il ghiaccio secco, ad esempio, è il termine con cui ci si riferisce comunemente al biossido di carbonio allo stato solido.
Il termine ghiaccio viene usato come comune metafora per cose che sono in qualche modo fredde, dure, e chiare, ad esempio avere un "cuore di ghiaccio".
[modifica] Relazione degli esseri umani col ghiaccio
Quando il ghiaccio fonde, assorbe una quantità di energia (il calore di fusione) pari a quella necessaria ad innalzare la temperatura di una massa equivalente d'acqua di 80 °C, mentre la sua temperatura rimane costante a 0 °C. Di conseguenza, il ghiaccio è stato per lungo tempo usato come efficace mezzo di raffreddamento. Fino a tempi recenti, l'edificio del parlamento ungherese usava ghiaccio raccolto in inverno dal Lago Balaton come fonte principale di energia per il condizionamento dell'aria. Le Ghiacciaie venivano usate per immagazzinare ghiaccio durante l'inverno in modo da preservare i generi deperibili durante l'estate, e i primi frigoriferi funzionavano con un blocco di ghiaccio conservato al loro interno. La produzione e l'uso di cubetti di ghiaccio o di ghiaccio tritato e comune per raffreddare le bevande.
Il ghiaccio gioca un ruolo importante anche nelle attività ricreative invernali, soprattutto con sport come il pattinaggio su ghiaccio, l'hockey su ghiaccio, il curling, e l'alpinismo sui ghiacciai.
Il ghiaccio può anche essere un ostacolo; per i porti vicini ai poli geografici, essere liberi dal ghiaccio è una necessità vitale. Esempi sono Murmansk (Russia), Petsamo (Russia, in precedenza in Finlandia) e Vardø. I porti che non sono liberi dal ghiaccio vengono aperti usando delle rompighiaccio.
[modifica] Curiosità
Un fittizio "ghiaccio-nove" compare nel racconto di Kurt Vonnegut intitolato Ghiaccio-nove. Il vero ghiaccio IX non ha tuttavia le proprietà dell'immaginario Ghiaccio-nove di Vonnegut.
