¿Por qué el hielo se forma en la superficie?

¿Por qué el hielo se forma en la superficie?

Parece una pregunta inocente, ¿verdad? No lo es para nada. Además, la gente que me rodea ha dormido poco tras la Nochevieja y nadie se ha acercado a la respuesta correcta. ¿Agua? ¿Qué es el agua? Alguien me ha llegado a decir esto. Así va el país.

Podríamos pensar que el agua se congela en la superficie porque es la parte del líquido que entra en contacto con el aire, que está a una temperatura inferior a los 0ºC. En realidad, no es así. Y la explicación pone de manifiesto una peculiaridad del agua: es uno de los pocos líquidos que cuando se congela, aumenta su volumen y disminuye su densidad (recuerda qué sucede cuando pones las cubiteras en el congelador: el hielo siempre acaba rebosando porque aumenta su volumen)

Pongamos por ejemplo un lago que se encuentra en alta montaña y pasa varios días en un entorno bajo cero. Lógicamente, el contacto entre el agua y el aire frío se realiza en la superficie del lago. En este punto es donde empieza a bajar la temperatura del líquido.

Ahora entra en juego la diferente densidad del agua dependiendo de la temperatura. Como el agua fría es menos densa que la caliente, asciende, se queda en la superficie y con el paso de las horas se acaba congelando. En este punto, el hielo hace a la vez de aislante y provoca que el resto de agua tarde muchísimo en congelarse. Si hiciera frío durante semanas, se iría congelando desde la superficie hasta el fondo.

Si el lago fuera de otro líquido no pasaría esto porque la densidad se modifica a la inversa con el cambio de temperatura. La parte de líquido más fría se dirigiría hacia el fondo al tener más densidad. La más caliente subiría a la superficie, y una vez ahí, al refrescarse, volvería al fondo. Así se iría repitiendo el proceso hasta que el lago se helaría casi por igual en todas las profundidades o empezando por el fondo.