¿POR QUÉ SE CONGELA LA LECHE CALIENTE ANTES QUE LA FRÍA?
María Victoria Herencia Pérez
Origen de la investigación.
En 1963 un
estudiante de secundaria de Tanzania llamado Mpemba, acostumbraba a fabricar
helados junto con sus compañeros.
¿Cuál fue el problema?
Un día cuando
Mpemba hacia sus helados hirviendo leche con azúcar, un compañero al ver que
había poco espacio en el refrigerador metió la leche fría sin hervir
previamente. Mpemba metió su leche caliente en el congelador sin dejar enfriar
por temor a quedarse sin espacio.
¿Qué sucedió?
Una hora más tarde, los helados de Mpemba estaban totalmente congelados, mientras que los de su compañero aun conservaban una buena parte líquida.
Posterior al planteamiento del problema.
Mpemba no
dejaba de preguntarse cómo podía ser así, después de preguntar a su profesor y
que éste lo tomara como una locura.
Por lo que
preguntó a gente que se dedicaba a la elaboración y venta de helados como los
fabricaban. Las respuestas que obtuvo fueron que el truco estaba en congelar
cuando aún estaba caliente.
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| [2] Diferencia de temperatura. Slideshare. (22.12.2017) |
Ley de enfriamiento de Newton.
Esta ley nos
dice que ‘‘el ritmo al que un cuerpo cambia de temperatura es proporcional a la
diferencia entre la temperatura del cuerpo y la del medio que lo rodea’’.
Pero esto
chocaba con la experiencia de Mpemba.
Nuevos experimentos y exposición del
problema.
Dos recipientes
de 50 cm3, el primero lo llenó con agua del grifo y el segundo con agua
caliente de un calentador. Los puso en la cámara frigorífica.
Una hora
después, comprobó que el agua no se había congelado totalmente en los dos
recipientes, pero había más hielo en el que había contenido el agua caliente
que en del agua fría. Este resultado no era concluyente, así que decidió
intentarlo varias veces después.
Investigaciones de Osborne.
Osborne por su
parte comprobó que lo que aquel estudiante había descubierto era correcto, por
lo que pensó que era necesaria una explicación a este hecho.
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| [4] Agua hirviendo. Chelayitas. (22.12.2017) |
Explicaciones al Efecto Mpemba.
En el
experimento se utilizaron contenedores de vidrio pyrex que contenían 70 cm3 de
agua que eran colocados sobre una lámina de espuma de poliestireno para
aislarlo de la base del frigorífico.
Cuando la temperatura inicial del agua era de 20ºC, tardaba 100 minutos en
congelarse mientras que el agua a 85ºC tan sólo necesitaba 30.
Investigaciones posteriores.
Actualmente
este hecho sigue siendo materia de debate cientifico.
La razón es
que, aunque se han hecho múltiples experimentos, la cantidad de factores que
pueden influir en ellos es muy grande: El volumen de líquido, el tipo de agua
utilizado (si contiene o no, gases disueltos, impurezas, etc), el tamaño y la
forma del recipiente, la temperatura del refrigerador…
Otro punto
importante es la definición de momento de congelación ¿se refiere al momento en
el que aparecen los primeros cristales de hielo o cuando todo el líquido se ha
congelado?
Hipótesis que podrían justificar el
fenómeno.
- Al colocar el recipiente encima de una capa de hielo en la base del congelador, fundiera ésta formando una mayor superficie de contacto, por lo tanto, aumento de la perdida de calor por las paredes.
- El líquido caliente sufre mayores pérdidas por evaporación, por lo tanto, hay menor cantidad de líquido a enfriar.
- La cantidad de aire disuelto en el líquido depende de la temperatura, cuando mayor es esta, menos aire disuelto contiene. Al hervir se pierde el aire disuelto y por tanto se establece otra diferencia con el líquido frio. Finalmente, ninguna de estas hipótesis era la correcta para explicar el efecto Mpemba, por lo que necesitaba otra explicación.
Otra hipótesis.
Diferencia de
temperatura entre las distintas capas del líquido (gradiente de temperatura).
Un líquido
caliente al ser sometido a un ambiente frío, comienza a moverse, las partes más
frías se van al fondo y empujan a las zonas más calientes hacia arriba,
produciéndose así un movimiento que tiende a mezclar el líquido.
El líquido frío
por su parte podemos decir que es más ‘’tranquilo’’ ya que se produce un
movimiento menor.
Este artículo
quedo abierto a futuras investigaciones.
El superenfriamiento de un fluido. ¿Qué
quiere decir esto?
A todos nos han
enseñado que el agua se congela a 0ºC, pero, eso no siempre es así. Si vamos
enfriando el agua lentamente, observaremos que permanece líquida por debajo de
cero grados llegando, incluso, a mantenerse en estado líquido hasta
temperaturas tan bajas como 30ºC bajo cero, si nada la perturba. Eso sí,
basta un pequeño movimiento para que el agua superfría, se congele de
golpe.
Se descubrió
que en un 41% de los casos, el agua inicialmente caliente se congelaba a
temperaturas entre 0 y 2 ºC bajo cero, mientras que el agua inicialmente fría
lo hacía en menos del 3% de los casos. Con agua inicialmente fría se congelaba
en un 56% de los casos entre 4 y 6 ºC bajo cero. Así pues, el superenfriamiento
juega un papel esencial en el efecto Mpemba.
En conclusión, Mpemba llevaba razón y Newton… también.
Todo depende de las condiciones en las que se haga el experimento.
Realizado por:
María Victoria Herencia Pérez
María José Párraga Viúdez
Referencias.
Imágenes.
¡Guau! ¡Qué curioso e interesante! :)
ResponderEliminarGracias por compartirlo