rapidez de disolucion de un hielo piscina/ambiente externo

[fpr]

Hola amigos, tengo una pregunta:
Este verano observé que tenia un vaso con hielo, y parte del hielo lo tiré a la piscina que estaba mas fria que fuera. Y el hielo se derretia mas pronto dentro del agua que los hielos que quedaban fuera. Me dio que pensar, que no era logico que fuera asi. Que si la piscina estaba mas fria, el hielo conservaria mas su temperatura y se derretiria mas tarde, pero no pasa esto. El hielo tirado a la piscina se deriite enseguida, mientras que el que dejo fuera, aunque este a mas temperatura el ambiente, se derrite mucho despues. ¿Alguien puede darme una explicacion fisica?

Un saludo y gracias.

[Alriga]

Hola fpr bienvenido a La web de Física, como es tu primera consulta, te puede interesar echar un vistazo a Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

La energía térmica por unidad de tiempo y unidad de área que absorbe el cubito de hielo sumergido en un fluido más caliente que él, se calcula mediante la expresión de transferencia de calor por convección:

$P_A=h (T_f-T_h)$ . Unidades: joule dividido por metro cuadrado y por segundo = W/m²

h es el coeficiente de convección del fluido en el que está sumergido el cubito

$T_f$ es la temperatura del fluido en el que está sumergido el hielo, en nuestro caso aire o agua

$T_h$ es la temperatura del hielo, en nuestro caso 0ºC

Supongamos un caso típico: un día de verano en el que el aire está a 30ºC y el agua de la piscina a 23ºC, es decir, el agua de la piscina está más fría que el aire del ambiente como tú dices.

Si consultas la bibliografía, encontrarás que el valor de h para el aire oscila según las condiciones ambientales entre 5 y 25 W/(m² K) mientras que para el agua oscila entre 50 y 6000. Es decir, que el agua para una misma diferencia de temperatura "transfiere o arranca" más calor de un mismo cuerpo que el aire.

Pongamos en nuestro ejemplo el máximo valor de h para el aire y el mínimo para el agua:

Aire

$P_A=25 (30-0)=\bold{750} \ W/(m^2)$

Agua

$P_A=50 (23-0)=\bold{1150} \ W/(m^2)$

Observa que incluso poniendo los valores de h “a favor del aire y en contra del agua” el hielo absorbe mayor cantidad de energía térmica por unidad de tiempo sumergido en agua, que sumergido en aire. Por ese motivo se funde más deprisa.

Saludos.

[JCB]

Hola a tod@s.

No sé si el siguiente planteamiento, basado en el calor específico, también podría resultar válido. Supongamos un cubito de hielo de masa $m_h$. El calor necesario que debe absorber ese cubito de hielo para fundirse, es $Q=m_hL$, siendo $L$ el calor latente de fusión del agua.

Si el cubito de hielo está dentro del agua, la masa de agua necesaria para aportar el calor de fusión, es

$m_{agua}=\dfrac{Q}{C_{agua}\Delta T_{agua}}=\dfrac{Q}{4,1813\ kJ/kgK\cdot 23\ K}$

Si el cubito de hielo está en el aire, la masa de aire necesaria para aportar el calor de fusión, es

$m_{aire}=\dfrac{Q}{C_{aire}\Delta T_{aire}}=\dfrac{Q}{1,012\ kJ/kgK\cdot 30\ K}$

$\dfrac{m_{aire}}{m_{agua}}=3,17$

Es decir, necesitaríamos que entrase en contacto con el cubito, una masa de aire igual a 3,17 veces la masa de agua.

Saludos cordiales,
JCB.