E=mc2

Es probable que alguna vez hayas escuchado la historia de alguien que calentó el agua en el microondas y cuando le agrego una cucharadita de café se produjo la ebullición espontanea. Pero por que se podría producir un fenómeno así?

Hace unas semanas hablamos de los estados metaestables cuando escribíamos el artículo sobre el agua que se congelaba al tocarla, en ese caso el agua se mantenía en estado líquido pero a menos de 0ºC. Este caso es similar, el agua está a una temperatura mayor a 100ºC pero no entra en ebullición hasta que no encuentra los gránulos que le permiten hervir.

1.- Hervores “tradicionales“
El agua, cuando la calentamos en una olla, se calienta más por abajo que por arriba, ya que la fuente de calor está debajo de la olla. El agua caliente tiende a ascender, y el agua fría desciende para ocupar el hueco que aquélla deja. Cuando calentamos agua en una olla se forman corrientes que ascienden por el centro de la olla y descienden por los lados. A esto se le llama convección, y es la convección, entre otros factores, la que ayuda a que el agua empiece a hervir. ¿Has observado que cuando se pone agua a hervir en un recipiente se forman unas burbujitas como de aire en el fondo del mismo? Pues las burbujitas no son de aire. son de vapor de agua ya evaporada. Lo que ocurre es que la condición para que un líquido rompa a hervir es que su presión de vapor se iguale a la presión atmosférica. La presión de vapor de un líquido es la que mediríamos si hiciéramos un vacío en un recipiente cerrado con ese líquido y esperáramos hasta que no pudiera evaporarse más. Es constante para cada líquido (si fijamos la temperatura). Por eso el agua hierve a menor temperatura cuanto menor sea la presión atmosférica en el sitio donde estamos. El agua en la cima del Everest no llega a los 90ºC y ya está hirviendo.

También podemos explicar con este dato el funcionamiento de una olla a presión. En el interior de la olla pueden alcanzarse presiones de tres atmósferas, por lo que el agua hierve a 130 ºC o así. Y claro, la comida tarda menos en cocinarse. He ahí el fundamento de la olla a presión.

2.- Hervores en el microondas.
En un microondas la fuente de calor no está debajo del vaso o recipiente. Está por todos lados. Por ello es más difícil conseguir corrientes de convección en el interior del vaso. A esto hay que añadir que la transferencia de calor de un microondas es mucho más rápida que la de un fuego normal (metemos más energía al agua en mucho menos tiempo). Por último, al venir la energía de todos los lados, es más difícil que se formen las burbujas de vapor que serán semillas cuando el agua rompa a hervir (cuando esas burbujas se desprenden del fondo “abren camino” para que se formen más burbujas y comience el hervor). Por ello, el uso de un microondas hace mucho más fácil que alcancemos un estado metaestable para el agua. Un estado metaestable es aquél en el que teóricamente el agua debería haber cambiado de estado pero aún no lo ha hecho. El agua líquida a 101 ºC está en estado metaestable.

3.- Estados metaestables.
Y ahora ya vamos llegando a donde queremos. Cuando tenemos un líquido en estado metaestable, variaciones muy pequeñas en las condiciones pueden hacer que, de golpe, el líquido cambie de estado. Al añadir algo soluble (por ejemplo, sopa de sobre) al agua a 101 ºC podemos permitir que se formen las burbujas de vapor sobre los gránulos de sopa de sobre que estamos echando al agua y provocar el hervor del agua. Y claro, es un hervor no paulatino, el agua rompe a hervir no desde el fondo del recipiente sino desde cualquier lugar donde haya un gránulo de sopa. Al hervir tan de golpe tanta agua, es muy probable que se salga del vaso.

Lo van a probar en casa? bueno pero con cuidado porque E=mc2 no se hace responsable por las quemaduras.