Si alguna vez te ha sucedido que sacas una botella de vidrio con agua o alguna bebida que habías puesto a enfriar en tu
congelador y al momento de abrirlo el agua se ha congelado instantáneamente.
Para comprender este fenómeno recordemos
que en la naturaleza podemos encontrar
el agua en tres estados : solido,
líquido y vapor estos cambios están
condicionados por la temperatura
, la presión , la composición , entre otras variables. Las transiciones de fase
se presentan cuando el calor latente de la sustancia es distinto de cero al
transmitir este tipo de energía a los
alrededores. Los estados en los que se puede encontrar un líquido se encuentran
representados en un diagrama de fase con
el cual es más fácil comprender la relación presente entre la presión, la
temperatura y el volumen. Por lo que
para cada valor de presión existe un valor único de temperatura por ejemplo si aún cierto volumen de agua lo colocamos a una
temperatura de 100°C y una presión de 1 atmósfera observaríamos que el volumen
de agua se calentaría y expandiría hasta que alcance el equilibrio.
Sin embargo, existen estados parcialmente en
equilibro denominados estados meta-estables, en el cual un fluido bajo ciertas condiciones
de temperatura y de presión pude alcanzar
temperaturas por debajo del punto de congelación o por encima del punto de ebullición. Los
cuales al sufrir una perturbación regresan al equilibrio.
Este fenómeno es el que explica
lo que se mencionó anteriormente, ya
que el
envase con agua sede su energía térmica al congelador
hasta alcanzar la temperatura de
este si la sacamos y la golpeamos con
una superficie observaremos que dentro de la botella comenzara a formarse cristales de hielo dentro de la botella.
De igual forma podemos
observar este efecto con agua sobre calentada lo observamos simplemente al poner a calentar el agua en el microondas a lo largo de varios
minutos, al transcurrir el tiempo se puede observar agua no presenta una
ebullición pero si lo golpeamos suavemente
o inclusive con abrir el microondas
presenta una ebullición repentina.
Esto se debe a que al iniciar el calentamiento
la radiación electromagnética comienza a
energizar las moléculas, manifestando esta energía en forma de calor
produciendo así un calentamiento homogéneo y constante de agua a lo largo de un cierto
tiempo llevándolo a alcanzar un estado
meta-estable. Por lo que al perturbar la taza esta rompe su estado meta-estable y vuelve a su estado de
equilibrio prensando una repentina ebullición.
Referencias:
Medieros Milton. Notas del curso
equilibrio termodinámico. Departamento de fisicoquímica, UNAM. Recuperado de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Materialdidacticoparaapoyodelcursodeequilibrioycinetica_14972.pdf
HERBERT B. CALLEN. Termodinámica.
Introducción a las teorías físicas de la termostática del equilibrio y de la
termodinámica irreversible. Editorial AC, libros científicos y técnicos Madrid.
Dudas y aclaraciones Contacto
Martínez García Diana N.
fontlevy@hotmail.com
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