Ghiaccio: differenze tra le versioni
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{{nota disambigua|titolo2=Ghiacci (disambigua)}}
[[File:IceBlockNearJoekullsarlon.jpg|upright=1.4|thumb|Blocco di ghiaccio sulla [[spiaggia]] vicino a [[Jökulsárlón]] in [[Islanda]]]]
'''Ghiaccio''' è il nome comune usato per designare l
== Descrizione ==
[[File:Diagramma di fase acqua.svg|thumb|[[Diagramma di fase|Diagramma di stato]] dell'acqua. L'acqua congela a 0 [[Grado Celsius|°C]] se si trova a [[pressione atmosferica]], ma per pressioni maggiori il congelamento avviene a temperature più basse.]]
=== Solidificazione ===
L'acqua può rimanere allo stato liquido anche sotto 0 °C a causa del fenomeno di [[sopraffusione]] (fino a -42 °C) oppure con pressioni superiori a quella normale (fino a -30 °C); viceversa il ghiaccio può formarsi anche a temperature superiori a 0 °C con pressioni inferiori a quella normale. Esistono
Ghiaccio, acqua e [[vapore acqueo]] possono coesistere al [[punto triplo]], che per questo sistema è posto alla temperatura di 273,16 K (0,01 °C) e alla pressione di 611,73 [[Pascal (unità di misura)|Pa]].
=== Peculiarità ===
Una caratteristica insolita del ghiaccio rispetto ad altre comuni sostanze è che il solido ha una densità che è circa dell'8% inferiore a quella dell'acqua liquida. A 0 °C e a pressione atmosferica, il ghiaccio ha una [[densità]] di 0,
[[File:Ice -10C 001.jpg|miniatura|Ghiaccio estratto da un [[congelatore]] a -10 °C circa Una delle conseguenze è che il ghiaccio galleggia sull'acqua, un fattore importante per il [[clima]] della Terra e essenziale per la vita acquatica (e per la vita in generale) perché, bloccando i fenomeni di [[convezione]], impedisce che l'acqua sottostante continui a raffreddarsi e si congeli
▲Una delle conseguenze è che il ghiaccio galleggia sull'acqua, un fattore importante per il [[clima]] della Terra e essenziale per la vita acquatica (e per la vita in generale) perché, bloccando i fenomeni di [[convezione]], impedisce che l'acqua sottostante continui a raffreddarsi e congeli tutta.
=== Scivolosità ===
Un [[Corpo (fisica)|corpo]] che si muove sul ghiaccio si sposta "scivolando", cioè senza diminuire in maniera consistente la propria [[velocità]]. Ciò è dovuto al fatto che un corpo poggiato sul ghiaccio è soggetto alla [[forza peso]] che lo spinge verso il basso; tale forza si manifesta come una [[pressione]] che agisce sulla superficie di contatto tra il corpo in questione e il ghiaccio sottostante, e provoca una parziale [[Fusione (fisica)|fusione]] del ghiaccio, con la formazione di un sottile strato di acqua che aderisce al corpo e ne permette lo scivolamento.
Grazie alla formazione del suddetto sottile strato d'acqua, le due superfici solide (il corpo che scivola e la superficie ghiacciata) non sono direttamente a contatto, per cui il movimento viene rallentato dall'[[attrito viscoso]] (che si esplica tra l'acqua e le superfici solide), che è nettamente inferiore all'[[attrito radente]] che si avrebbe se le superfici solide fossero direttamente a contatto.
[[File:Icicles.jpg|thumb|[[Ghiacciolo (meteorologia)|Ghiaccioli]]]] Inoltre, la pressione è data dal rapporto tra la forza applicata e l'area della superficie di contatto (p = F/A), per cui diminuendo l'area della superficie di contatto aumenta la pressione e di conseguenza il ghiaccio sottostante fonde più facilmente, per cui l'attrito è minore. Per tale motivo le lame dei [[Pattino da ghiaccio|pattini da ghiaccio]] devono essere molto sottili.
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Il ghiaccio e la [[neve]] con cui abbiamo a che fare normalmente ha una struttura cristallina esagonale definita [[Ghiaccio Ih|ghiaccio I<sub>h</sub>]]. Solo leggermente meno stabile (metastabile) della forma esagonale è quella cubica ([[Ghiaccio Ic|ghiaccio I<sub>c</sub>]]). Raffreddando ulteriormente il ghiaccio I<sub>h</sub> si ottiene la formazione di una diversa configurazione nella quale si dispongono i [[protone|protoni]], la fase [[ghiaccio XI]].
Sfruttando il raffreddamento e la pressione possono essere prodotti ulteriori tipi di ghiaccio, in funzione del diagramma di fase del ghiaccio. Finora sono note quindici fasi diverse che, oltre a quelle già citate comprendono la [[Ghiaccio II|II]], [[Ghiaccio III|III]], [[Ghiaccio V|V]], [[Ghiaccio VI|VI]], [[Ghiaccio VII|VII]], [[Ghiaccio VIII|VIII]], [[Ghiaccio IX|IX]] e [[Ghiaccio X|X]]. Con attenzione, tutti questi tipi (eccetto la fase X) possono essere riportati a temperatura ambiente. I vari tipi differiscono per la loro struttura cristallina, ordinamento e densità.
[[File:SnowflakesWilsonBentley.jpg|thumb|[[Cristalli di ghiaccio]] di [[Wilson Bentley]], 1902]] Due fasi del ghiaccio sono metastabili: la [[Ghiaccio IV|IV]] e la [[Ghiaccio XII|XII]]. Il ghiaccio XII venne scoperto nel
▲Due fasi del ghiaccio sono metastabili: la [[Ghiaccio IV|IV]] e la [[Ghiaccio XII|XII]]. Il ghiaccio XII venne scoperto nel [[1996]]. Nel [[2006]] sono state scoperte le fasi [[Ghiaccio XIII|XIII]] e [[Ghiaccio XIV|XIV]].<ref>{{Cita pubblicazione |cognome=Salzmann |nome=C.G.|coautori=et al. |anno=2006 |titolo=The Preparation and Structures of Hydrogen Ordered Phases of Ice |rivista=Science|volume=311 |pp=1758–1761 |doi=10.1126/science.1123896 |pmid=16556840 |numero=5768|bibcode = 2006Sci...311.1758S }}</ref> Il ghiaccio XI, XIII e XIV sono forme ordinate rispettivamente del ghiaccio I<sub>h</sub>, V e XII. Nel 2009 fu trovato il ghiaccio XV a pressioni estremamente elevate alla temperatura di −143 °C.<ref>{{Cita news|url=https://www.sciencenews.org/view/generic/id/47258/title/A_very_special_snowball|titolo=A Very Special Snowball|autore=Laurua Sanders|editore=Science News|data=11 settembre 2009|accesso=11 settembre 2009|pubblicazione=|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090914174027/http://www.sciencenews.org/view/generic/id/47258/title/A_very_special_snowball|dataarchivio=14 settembre 2009|urlmorto=sì}}</ref> Si ritiene che a pressioni ancora più elevate il ghiaccio assuma una struttura metallica; la pressione necessaria è stimata attorno a 1,55 TPa<ref>{{Cita pubblicazione|doi=10.1103/PhysRevLett.105.195701|autore=B. Militzer and H. F. Wilson|titolo=New Phases of Water Ice Predicted at Megabar Pressures|rivista=Physical Review Letters |volume=105 |p=195701|anno=2010|url=http://militzer.berkeley.edu/papers/ice26.pdf|bibcode = 2010PhRvL.105s5701M |arxiv = 1009.4722 }}</ref> o 5,62 TPa.<ref>{{Cita pubblicazione|autore=J. M. MacMahon|titolo=Ground-State Structures of Ice at High-Pressures |url=https://arxiv.org/pdf/1106.1941.pdf|doi=10.1103/PhysRevB.84.220104|arxiv=1106.1941|bibcode=2011arXiv1106.1941M}}</ref>
Oltre alla fase cristallina, l'acqua solidificata può esistere in stati [[Ghiaccio amorfo|amorfi]]: acqua solida amorfa, ghiaccio amorfo a bassa densità, ghiaccio amorfo ad alta densità, ghiaccio amorfo ad altissima densità e acqua vetrosa sottoraffreddata.
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Il ghiaccio può anche formare [[ghiacciolo (meteorologia)|ghiaccioli]], simili come aspetto alle [[stalattite|stalattiti]], quando l'acqua gocciola e si ricongela.
I [[clatrato idrato|clatrati idrati]] sono forme di ghiaccio che contengono molecole di [[gas]] intrappolate nella sua struttura cristallina. Il
Alcune miscele di ghiaccio e segature di legno, chiamate "[[pykrete]]", esibiscono maggiori doti di resistenza meccanica rispetto al ghiaccio comune.
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.
[[File:Phase diagram of water.svg|thumb|upright=3.2|center|[[Diagramma di fase]] dell'acqua: sono riportati i campi di esistenza delle varie tipologie di ghiaccio
▲[[File:Phase diagram of water.svg|thumb|upright=3.2|center|[[Diagramma di fase]] dell'acqua: sono riportati i campi di esistenza delle varie tipologie di ghiaccio.]]
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| [[Ghiaccio Ic|Ghiaccio I<sub>c</sub>]]
| Una variante [[Cristallo|cristallina]] [[Sistema cubico|cubica]] [[Metastabilità|metastabile]] del ghiaccio. Gli atomi di [[ossigeno]] sono disposti in una struttura simile al [[diamante]]. È prodotto a temperature fra 130 e 220
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| [[Ghiaccio II]]
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| [[Ghiaccio X]]
| Ghiaccio simmetrico con protoni ordinati. Si forma a circa 70
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| [[Ghiaccio XI]]
| Una forma di ghiaccio esagonale [[Sistema ortorombico|ortorombica]], in equilibrio a bassa temperatura. È [[Ferroelettricità|ferroelettrico]]. Il ghiaccio XI è considerato la configurazione più stabile del ghiaccio I<sub>h</sub>. Il processo di trasformazione naturale è molto lento ed è stato trovato ghiaccio XI nel ghiaccio antartico vecchio da 100 a 10
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| [[Ghiaccio XII]]
| Una fase cristallina tetragonale, metastabile, densa. Si osserva nello spazio di fase del ghiaccio V e del ghiaccio VI. Può essere preparato riscaldando il ghiaccio amorfo ad alta densità da 77
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| [[Ghiaccio XIII]]
| Una fase cristallina monoclina. Formato raffreddando l'acqua al di sotto di 130
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| [[Ghiaccio XIV]]
| Una fase cristallina ortorombica. Formato sotto 118
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| [[Ghiaccio XV]]
| La forma con i protoni ordinati del ghiaccio VI formato raffreddando l'acqua intorno ai 80–108
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| [[Ghiaccio XVI]]
| La forma cristallina dell'acqua meno densa, topologicamente equivalente alla struttura vuota dei [[clatrato idrato|clatrati idrati]] sII.
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| [[Ghiaccio XVII]]<ref name="XVII">{{cita news | url = https://www.tomshw.it/il-ghiaccio-italiano-per-il-futuro-dell-energia-pulita-81272 | titolo = Il ghiaccio "italiano" per il futuro dell'energia pulita | pubblicazione = Tom's hardware | data = 7 novembre 2016 | accesso = 7 novembre 2016 | dataarchivio = 8 novembre 2016 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20161108133928/https://www.tomshw.it/il-ghiaccio-italiano-per-il-futuro-dell-energia-pulita-81272 | urlmorto = sì }}</ref>
| Ghiaccio poroso in grado di assorbire alcuni gas tra cui l'idrogeno ottenuto ad alte pressione e stabile a pressione ambiente e a temperature inferiori a -153 °C<ref name="XVII"/>.
|-
| [[ghiaccio superionico|Ghiaccio XVIII]]
| Forma conosciuta come [[ghiaccio superionico]] dove gli ioni
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| [[Ghiaccio XIX]]
| Un'altra forma ordinata per protoni di
|}
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[[File:Ghiacciaio-glockner.jpg|thumb|Il [[ghiacciaio]] del [[Großglockner]] in [[Austria]]]]
[[File:Iced-tree-limbs-in-sun.jpg|thumb|[[Albero|Alberi]] ricoperti di ghiaccio]]
Le scorte di [[acqua dolce]] terrestri sono contenute per più del 90% nei ghiacci. Sono costituite di ghiaccio le [[precipitazione (meteorologia)|precipitazioni]] solide dell'[[atmosfera terrestre]] quali i [[cristalli di ghiaccio]] ottenuti per cristallizzazione del vapore acqueo sui [[germi cristallini]] che si aggregano nei comuni fiocchi di [[neve]], la [[grandine]] per solidificazione diretta delle goccioline d'acqua di nube, la [[galaverna]], la [[brina]], il [[gelicidio]], il [[vetrone]] e il [[vetrato]]. Proprio dalla neve attraverso il processo di [[metamorfismo dei cristalli di ghiaccio]] si forma il ghiaccio puro compatto dei [[ghiacciaio|ghiacciai]] e delle [[calotta polare|calotte polari]], mentre le [[banchisa|banchise]] si originano direttamente per solidificazione dell'acqua marina. L'insieme dei ghiacci terrestri forma la [[criosfera]]. La disciplina che studia il ghiaccio come componente della [[crosta terrestre]] è la [[glaciologia]].▼
▲Sono costituite di ghiaccio le [[precipitazione (meteorologia)|precipitazioni]] solide dell'[[atmosfera terrestre]] quali i [[cristalli di ghiaccio]] ottenuti per cristallizzazione del vapore acqueo sui [[germi cristallini]] che si aggregano nei comuni fiocchi di [[neve]], la [[grandine]] per solidificazione diretta delle goccioline d'acqua di nube, la [[galaverna]], la [[brina]], il [[gelicidio]], il [[vetrone]] e il [[vetrato]]. Proprio dalla neve attraverso il processo di [[metamorfismo dei cristalli di ghiaccio]] si forma il ghiaccio puro compatto dei [[ghiacciaio|ghiacciai]] e delle [[calotta polare|calotte polari]], mentre le [[banchisa|banchise]] si originano direttamente per solidificazione dell'acqua marina. L'insieme dei ghiacci terrestri forma la [[criosfera]]. La disciplina che studia il ghiaccio come componente della [[crosta terrestre]] è la [[glaciologia]].
=== Effetti e importanza ===
[[File:IcebreakerNasa.jpg|thumb|Nave [[rompighiaccio]] della [[Guardia Costiera degli Stati Uniti]] nei pressi della [[Stazione McMurdo]], febbraio
Il [[disgelo]] dei ghiacciai e delle nevi montane alimenta i [[fiume|fiumi]] e i [[lago|laghi]] a valle. Quasi tutti i [[ghiacciaio|ghiacciai]] della Terra stanno però arretrando. Le bianche superfici ghiacciate del nostro pianeta [[albedo|riflettono]] nello spazio il calore solare e riducono l'[[effetto serra]]. Quasi in ogni loro località anche le [[calotta polare|calotte polari]] e le banchise si stanno riducendo. L'aumento della superficie oceanica (sia a discapito delle calotte polari, sia per l'innalzamento del [[livello del mare]] nelle zone equatoriali) fa assorbire più calore solare e contribuisce al riscaldamento
=== Relazione con gli esseri umani ===
Quando il ghiaccio fonde, assorbe una quantità di [[energia]] (il [[calore latente di fusione]]) pari a quella necessaria
Per tutto l'Ottocento fiorì un fiorente commercio mondiale del ghiaccio in particolare dagli [[Stati Uniti d'America]], precursore fu [[Frederic Tudor]].
L'uomo riuscì per la prima volta a far ghiacciare artificialmente una massa d'acqua, e quindi a produrre del ghiaccio in assenza di basse temperature esterne, ben prima dell'invenzione del frigorifero, esattamente nel 1775. Lo scozzese [[William Cullen]] ci riuscì aspirando l'aria da un serbatoio contenente dell'acqua, questo portò ad una diminuzione della pressione interna che causò l'innalzamento della temperatura di solidificazione dell'acqua fino a superare la temperatura del liquido stesso, con la conseguente solidificazione in ghiaccio.<ref>Yunus A. Cengel, ''Introduction To Thermodynamics and Heat Transfer'', McGraw-Hill Series in Finance, 2007</ref>▼
Fino a tempi recenti, l'edificio del [[Parlamento ungherese]] usava ghiaccio raccolto in inverno dal [[lago Balaton]] come risorsa principale per il condizionamento dell'aria. Le [[Ghiacciaia|ghiacciaie]] venivano usate per immagazzinare ghiaccio durante l'inverno in modo da preservare i generi deperibili durante l'estate, e i primi [[frigorifero|frigoriferi]] funzionavano con un blocco di ghiaccio conservato al loro interno. La produzione e l'uso di cubetti di ghiaccio o di ghiaccio tritato è comune per raffreddare le bevande.
▲L'uomo riuscì per la prima volta a far ghiacciare artificialmente una massa d'acqua, e quindi a produrre del ghiaccio in assenza di basse temperature esterne, ben prima dell'invenzione del frigorifero, esattamente nel 1775. Lo scozzese [[William Cullen]] ci riuscì aspirando l'aria da un serbatoio contenente dell'acqua, questo portò
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 [[ghiacciaio|ghiacciai]].
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== Letteratura ==
Un fittizio "ghiaccio-nove" compare nel racconto di [[Kurt Vonnegut]] intitolato ''[[Ghiaccio-nove]]''. In realtà in [[chimica]] con la dizione ghiaccio IX (e altri numeri romani) si indica una [[fase solida]] con caratteristiche specifiche, stabile solo entro un certo campo di pressioni e temperature. A temperature e pressioni diverse la fase può esistere ancora, ma diviene [[Metastabilità|metastabile]], ovvero tende a trasformarsi spontaneamente nella fase stabile, tanto più rapidamente quanto più le condizioni si discostano dalla propria zona stabile. Per fare un esempio, scaldando l'acciaio fino a portarlo in fase [[Austenite|austenitica]] e poi temprandolo, ovvero raffreddandolo rapidamente per bloccare la trasformazione, si ottiene una fase metastabile a pressione e temperatura ambiente. Questa fase metastabile è molto resistente e duttile. In particolare il vero ghiaccio IX non ha le proprietà dell'immaginario
Nel romanzo ''[[Il senso di Smilla per la neve]]'' la protagonista, grazie alla sua profonda conoscenza dei tipi di neve e ghiaccio, riesce a risolvere un caso di omicidio.
Nel maggio 2007 attorno alla stella [[nana rossa]] [[GJ 436]] è stato individuato un [[pianeta extrasolare]] formato d'acqua. Sotto la superficie gassosa di questo pianeta si presume che dovrebbe esistere del ghiaccio in forma solida in configurazioni come la VIII o la X che sulla Terra sono riproducibili solo in laboratorio.<ref>{{cita web|http://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/articolo/1302585|Scoperto un pianeta di "ghiaccio bollente"|editore=[[Le
== Note ==
<references />
== Bibliografia ==
*Alberto Grandi, ''L'incredibile storia della neve e della sua scomparsa. Dalle civiltà mesopotamiche al frigorifero, dai cocktail all'emergenza climatica'', 2022, Aboca, Sansepolcro, ISBN 978 88 5523 160 2.
== Voci correlate ==
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* [[Regole del ghiaccio]]
* [[Sport invernali]]
* [[Stupa di ghiaccio]]
* [[Vetrato]]
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