Probablemente has escuchado que "por mucho que mires el agua, siempre hervirá cuando le toque". ¿Es así? Si el agua no hierve más rápido aunque la mires, los científicos no podrían estudiar la ebullición. Bueno, ellos lo han hecho ¡hasta en el espacio! Podría pensar que algo tan común como la ebullición debería estar completamente entendido, pero se trata de algo complejo y hay mucho que aprender sobre ella tanto en la Tierra como en el espacio.
¿Qué ves cuando abres una botella de gaseosa? ¿Recuerdas las burbujas que suben desde el fondo? Si no, fíjate bien la próxima vez que abras una botella. Lo mismo sucede con la ebullición en la Tierra. Ahora imagínate que vas a hervir agua.
Parte del líquido se calienta lo suficiente para cambiar a gas (también se conoce como vapor de agua). Cuando se reúne suficiente vapor de agua, se forma una burbuja. Un gas es menos denso que el líquido de donde proviene, es decir, para el mismo tamaño, el gas tendrá menos masa y menos peso que el líquido. En el agua hirviendo, la burbuja sube a la superficie porque pesa menos que el agua líquida que la rodea con el mismo tamaño. Este fenómeno se conoce como flotabilidad.
¿Cómo se distribuye la energía calórica de la hornilla a través del líquido en la olla? De nuevo el protagonista es el peso. Cuando calientas fluidos (líquidos o gases), suelen hacerse menos densos. El agua líquida más caliente será menos densa que la más fría y subirá a la superficie igual que las burbujas. Así la energía calórica se distribuye por toda el agua caliente; este proceso se llama convección, la cual se usa con frecuencia para la calefacción en los hogares.
Otros dos procesos energéticos también desempeñan un papel en la ebullición. ¿Alguna vez te has calentado con una fogata en un campamento? La energía calórica pasa de la fogata a tu cuerpo a través del proceso de radiación. También puedes sentir la radiación de la energía desde la superficie del agua hirviendo en una olla, pero la radiación no ayuda a que hierva el agua.
¿Algunas vez has agarrado algo que está muy caliente? La energía calórica se transfirió desde el objeto caliente a tu mano a través del proceso de conducción. La energía calórica se conduce a través del fondo de la olla de metal para elevar la temperatura del agua y se inicia el proceso de ebullición. La energía calórica se conduce a través del agua líquida para calentar el agua que está en la superficie, pero la conducción es menos importante que la convección para la distribución del calor por toda el agua en la olla.
¿Cuál es la diferencia en el espacio? En el trasbordador o en la Estación Espacial Internacional (ISS en inglés) nada tiene peso (consulta nuestra unidad KSNN: ¿Por qué los astronautas flotan en la ISS?). La flotación y la convección no tienen ningún papel en el espacio y el proceso complejo de la ebullición es mucho más simple. ¡Ahora estás preparado para ver los resultados! ¿Qué crees que sucederá? Luego de que hagas tu predicción, haz clic en la imagen siguiente para que veas una filmación de los resultados del experimento de la ebullición en la Tierra en comparación con el espacio.
A principios de los años 90, un equipo de científicos estudió la ebullición en el Freon® (el refrigerante Freon® hierve a una temperatura mucho menor, por eso es más fácil y seguro trabajar con él en el espacio) en un ambiente ingrávido en experimentos a bordo del trasbordador. Haz clic en la filmaci¿n siguiente para que veas una comparación de la ebullición en la Tierra y en el espacio.
La diferencia es espectacular. Dado que la flotación y la convección no son importantes en este caso, no se pueden ver las pequeñas burbujas que asociamos con la ebullición en la Tierra. En su lugar, se forma una burbuja gigante porque no hay flotación que haga subir las burbujas al formarse. En el trasbordador, la burbuja gigante se forma a partir de las muchas burbujitas en la superficie caliente, pues se requiere menos energía para formar una gran burbuja redonda (consulta nuestra unidad KSNN: ¿Por qué las burbujas son redondas?).
¿De qué manera la falta de convección en el espacio afecta la ebullición? El Freon® en la superficie permanece frío porque no hay convección. A veces una gran burbuja permanece pegada a la superficie de calentamiento y aísla el calentador del Freon® frío que está arriba. En ese caso, sin algo que elimine su calor, la temperatura del calentador puede subir muchísimo.
Estas observaciones de la ebullición en el espacio tienen aplicaciones muy importantes. Las plantas de energía en la Tierra hierven agua líquida para producir vapor que hará girar las aspas de una turbina y generarán energía. Ayudar mejor el fenómeno de la ebullición ayudará a los ingenieros a diseñar plantas de energía más eficientes, lo que podría mejorar nuestra forma de vida. sin un sistema de enfriamiento, la ISS estaría insoportablemente caliente. Parte del proceso en un sistema propuesto hervirá amoníaco líquido y luego lo volverá a condensar para convertirlo en líquido. Los estudios sobre la ebullición en el espacio ayudaron a los ingenieros a diseñar y fabricar un mejor sistema de enfriamiento para los astronautas en la ISS: Espero que ahora te hayas dado cuenta de lo importante que puede ser la ebullición.
