Cristales de hielo en una célula convectiva

El agua constituye un compuesto necesario, abundante, accesible, económico y de sumo interés científico. La molécula consta de dos átomos de hidrógeno unidos a otro central de oxígeno, tendiendo un ángulo de unos 108grados. El agua presenta puntos de transición de una fase a otra muy próximos: la temperatura de congelación y la de ebullición distan solo cien grados Celsius.

Debido a su singular estructura mole­cular, el agua presenta un comportamiento térmico insólito. A medida que se enfría desde 100^oC, su densidad aumenta. A los 3,98^oC, el agua pura presenta un valor máximo de 1,00gramos por centímetro cúbico. Por debajo de esta temperatura la densidad disminuye de nuevo, hasta que a los 0^oC el fluido solidifica y experimenta una expansión súbita que le lleva a una densidad de 0,92g/cm³. Esta diferencia de densidades explica que el hielo flote sobre el agua líquida.

El agua puede enfriarse por debajo de su temperatura normal de solidificación de cero grados Celsius, sin que se convierta en hielo. En tal estado, es un líquido sobreenfriado. La mínima perturbación de dicho estado metaestable (una simple agitación, por ejemplo) conduce a la solidificación. De hecho, el agua no se hiela hasta haber alcanzado antes el estado sobreenfriado.