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¿Por qué en la ciudad de Puebla, el agua hierve a menos de 100°C?

Apolonio Juárez Núñez

Laboratorio de Ciencias Aplicadas, UAP

 

Pedro Ochoa Sánchez

Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología

 

 

 

Si estamos en la playa a nivel del mar y ponemos a hervir agua, con la ayuda de un termómetro podemos comprobar que la temperatura a la que esa agua hierve es de 100 °C. En cambio, en la ciudad de  Puebla, en la ciudad de México, ó en otro lugar con altitud mayor que el nivel del mar, notaremos que la temperatura a la que el agua hierve es menor.

 

 A medida que vayamos subiendo, la temperatura a la que el agua hierve disminuirá, de tal manera que a unos cuantos kilómetros de altura, no será necesario poner la olla al fuego para que empiece a hervir. ¡El agua hervirá por sí sola!

 

Esto significa que la altura  afecta la temperatura a la que hierve el agua y en general afecta la temperatura a la que hierve cualquier líquido.

 

Pero este efecto no es directo, sino que es a través de la presión atmosférica, que como mencionamos en un artículo anterior, disminuye  cuando la altura aumenta.

 

¿Por qué ocurre esto?

Para comprender este fenómeno partiremos de hechos familiares relacionados con la evaporación de los líquidos.

 

La evaporación de un líquido es afectada por los siguientes factores:

 

1.      La superficie de contacto entre el líquido y el aire. Esto se observa cuando se deposita la misma cantidad de agua en un vaso y en un plato. Después de algunos días, se ha evaporado más agua del plato que del vaso y es por que en el plato hay más área de contacto directo del agua con el aire. 

 

2.      La temperatura. Este factor es el más evidente para todos, ya que a diario se pone un recipiente con agua al fuego y se observa que sale más vapor cuando la temperatura aumenta.

 

3.      Las fuerzas intermoleculares. Sabemos por experiencia que el alcohol y la acetona son líquidos que se evaporan más rápido que el agua. Esto se debe a que la fuerza de atracción entre sus moléculas es menor y  por eso tienen una temperatura de ebullición también menor.

 

4.      La concentración  de vapor del líquido en el aire cercano. Cuando la concentración de vapor en el aire es máxima, la evaporación se detiene o bien, parte de ese vapor del aire se condensa y forma gotitas. En temporada  de lluvias, la concentración de vapor de agua en la atmósfera es muy alto y por esa razón, el suelo tarda más tiempo en secarse que en otros meses.

 

5.      La presión atmosférica. EL vapor esta formado por el conjunto de moléculas que han tenido la energía suficiente para vencer las fuerzas intermoleculares y la resistencia que ofrece el aire sobre la superficie del líquido. Esta resistencia del aire se debe a la presión atmosférica. Por tal razón, si disminuimos la  presión externa, menor energía necesitarán las moléculas del líquido para poder escapar. Es decir, disminuyendo la presión atmosférica se requiere menor temperatura para que un líquido empiece a hervir. Y como la presión atmosférica es menor en lugares altos, entonces del agua hierve a una temperatura  inferior a 100 °C.

 

Por todo lo anterior, si queremos evaporar un líquido lo más rápido posible, debemos ponerlo a calentar, depositarlo en un recipiente muy extenso (como una charola), disminuir la presión atmosférica y disminuir la concentración de vapor del mismo en el aire cercano. Cuando hagamos esto, habremos construido una máquina secadora.

 

¡Una máquina secadora!

 

Para construir una máquina por primera vez (es decir inventar una máquina), se requiere conocer los principios básicos de la naturaleza que están relacionados con el fenómeno en cuestión.

 

Así fue como se inventó la olla exprés, que consiste de un recipiente con tapadera hermética que evita que el vapor salga. Esto hace que la presión interna aumente y la temperatura de ebullición del agua sea mayor de 100°C, por lo que los alimentos se cuecen más rápido y  se ahorra energía.

 

Así es como funciona la tecnología, los científicos estudian los fenómenos naturales y los ingenieros y técnicos aplican esos conocimientos en la construcción de aparatos que hagan más fáciles las actividades del hombre.