Considere el siguiente aparato. Una masa $m$ de agua pura se encuentra en un cilindro fuerte. La enfriamos hasta $\text{O}^{\circ}C$ y luego cerrarlo. En ese punto y a esa temperatura el espacio de cabeza sobre el agua es un volumen $V$ de un gas ideal (el aire se acerca bastante). Supongamos, para simplificar, que $V\gg m$ :
![Ice cylinder]()
El agua se congelará ahora en hielo a $\text{O}^{\circ}C$ y el gas se comprimirá ligeramente, debido a la expansión del agua/hielo.
La expansión del agua a hielo se puede encontrar a partir de las densidades del agua y del hielo a $\text{O}^{\circ}C$ (ver Wikipedia) y se lo dejo a usted. Voy a llamar a la expansión $\delta V$ .
El trabajo (se trata de energía real, es decir $\mathrm{J}$ ) hecho en el gas es ahora:
$$W=\int_0^{\delta V}P\text{d}V=P\delta V$$
donde $P$ es la presión. Porque $\delta V$ es pequeño he asumido aquí que $P\approx \text{constant}$ (por ejemplo, la presión atmosférica).
Juega con algunos números para hacerte una idea de la cantidad de energía que podría aportar esta ampliación.
¿Qué cantidad de agua congelada podría generar 300.000 julios de energía mecánica, suficiente para hervir una tetera eléctrica?
Como se ha visto anteriormente, la cantidad de agua no es el único factor: la presión a la que se produce el proceso influye mucho en la cantidad de trabajo de congelación.
