La fabricación de pistas de hielo

Muchos ejemplos de la vida diaria encuentran explicación mediante la primera ley de la Termodinámica. Un ejemplo en la fabricación de las pista de hielo sintético, como es el caso de la ciudad de México.
En su primer día de funcionamiento el 3 de diciembre de 2007, la pista de 3.000 metros cuadrados, "la más grande del mundo" según el ayuntamiento, fue visitada por miles de curiosos 'chilangos' para deslizarse, la mayoría por primera vez, sobre el hielo bajo un sol radiante, tomada de los diarios capitalinos.
¿Cómo puede hacerse una pista de hielo de tales dimensiones y en un lugar donde no hay nieve? El secreto de la fabricación de hielo y nieve es la ecuación ∆E = q + w.
Algunas máquinas de nieve contienen una mezcla de aire comprimido y vapor de agua a 20 atm, aproximadamente. Otras funcionan con un estanque poco profundo, de 5 a 10 cm se sumergen tubos de cobre por donde circula un gas comprimido (por ejemplo amoniaco) que al salir se expande rápidamente, congelando el agua y se obtiene la pista de hielo.
Como consecuencia de la gran diferencia de presión entre el tanque y la atmósfera se expande el vapor de agua tan rápido que, no hay intercambio de calor entre el sistema (mezcla de aire y vapor de agua) y los alrededores, por lo que q de le ecuación es igual a cero (q = 0). Es decir: ∆E = q + w= w
Debido a que el sistema realiza un trabajo sobre los alrededores es una cantidad negativa y ocurre una disminución de energía en el sistema (mezcla de aire y vapor de agua).
Por otro lado la energía cinética molecular de los gases es proporcional a la temperatura del gas en grados absolutos (Kervin). Por lo tanto ∆E = C∆T, donde C es la constante de proporcionalidad.
Ya que ∆E es negativo, también ∆T debe ser negativo y este efecto de enfriamiento (o la disminución de la energía cinética de las moléculas de agua) es el responsable de la formación de nieve, la presencia del aire, que también se enfría durante la expansión, ayuda a disminuir la temperatura del vapor de agua.
Sorprendente ¿no lo crees?