sábado, 11 de abril de 2015

Un xarazáu de café, ¡maaaarchandoooo!

   Na entrada ¡Qué m'esfrez el café! (http://cienciaastur.blogspot.com.es/2015/01/que-mesfrez-el-cafe.html), fice usu de la ecuación potencial de Newton pal enfriamientu. Isaac Newton yera un xeniu, anque los medios con los que cuntó daquella nun yeren tan precisos como los d’anguaño, ye por eso que la so fórmula, sofitada’n datos empíricos, sólo da resultaos averaos a la realidá, anque si ye verdá que pales diferencies ente temperatures pequeñes da bonos resultaos, y por exemplu ye perusada nel estudiu de modelos climáticos pues son menos enguedelloses que les fómules más exautes, y nesti casu la diferencia nun ye pergrande. Nel casu que traté na vegada aquella les diferencies tampoco yeren lo bastante grandes pa que los resultaos destremaren enforma, tema a parte foi el casu de “Los xarazaos de café”.
 



    Una manera percenciella de facer un xarazáu ye xelar el llíquido que quieras y depués picalo en cachinos. De ralu’n ralu fáigolo con café, polo xeneral, garró café nun vasu plásticu espero a que xele y depués pícolu, poro una vegada tinía bien de ganes d’ello, poro la cafetera taba vacía, asina que fici una potada café, y como tinía munches ganes d’ello, nun esperé a qu’esfreciera nada, llené un vasu con café escaldando y métilu dafechu al conxelador. Polo normal sabía que tardaba alredor d’una hora’n xelase’l vasao de café, poro como tinía bien de ganes d’ello (reitero) al poquiñín abrí la puerta pa ver como diba l’asuntu, como si por mirar pa ello xelase antes... ¡Cóime!, poro si taba xelao yá, nun yera posible, otres vegaes ficiera lo mesmo (nun teo muncha paciencia pa esperar pol café) con café frío, y tardaba un cachu grande’n xelar, equí taba pasando daqué, alcordeme de la lley d’esfrecimientu de Newton asina que a lo meyor yera la razón, al tar más caliente esfrecía más rápido. Había que comprobar esi efeutu, asina que punxe’l termostatu del conxelador a tope (baxó a -8ºC), y dellos díes depués púnxeme cola midida de temperatures. Primero un vasu de café a 60ºC, midiendo la temperatura cada 30 segundos hasta 4ºC (a esa temperatura xusta pa que nun conxelase el café, y poder sacar el sensor de temperatura pa siguir col esperimentu), con paciencia (pa eso si teo paciencia) fui apuntando los datos (pensando nel xarazadín de café) tardó 50 minutos en llegar a 4ºC; depués garré otru vasu con café a 100ºC, y fice lo mesmo, mentantes tomaba’l xarazáu del experiemntu anterior. Nesti casu tardó 31,5 minutos, ¡cómo, 18 minutos y picu menos! Yera increible la segunda amuesa tenía 40ºC más, poro tardó muncho menos, entá güei paezme perraru. Había otra cosa, abultábame muncha la diferencia asina que calculé según la llei de Newton cuálos yeren los tiempos teóricos, lo que me plasmó tovía más. Pa’l vasu a 60ºC el tiempu teóricu yera de 50,29 minutos, hasta ehí tábamos bien, poro pa’l vasu a 100ºC el tiempu yera de 47,4 minutos, tardaba menos en xelase l’amuesa a 100ºC, poro nun casaba colos datos empíricos, había una diferencia de más d’un cuartu d’hora. Piqué’l xelu y col granizáu de café colé pal mio furacu a cabilar y consultar el porqué desti resultaú perdestremáu.

Curves (datos reales) de la evolución de la temperatura de les dos amueses nun ambiente a -8ºC

    Finé’l café ensi atopar una respuesta, recalculé les temperatures por si acasu, nada tou bien, ¿qué socedía? Tuvi dellos díes dándo-y vueltes, llegué a suañar col tema (nel suañu llegaba a conxelame metíu ente xarazaos de café), pero, como siempre, la solución vínome de rebote. Taba revisando vieyes revistes de Investigación y Ciencia (muncha culpa de la mio frikeza tiénenla eses revistes del demoniu), cuando nun artículu de la seición “Curiosidades de la física”, vi qu’esto yá lo atoparan otros antes que yo, el mesmo Aristóteles apuntábalo nel so llibru Meteorolóxica (que lleera cuantayá, pero del que nun recordaba esa parte). No obstante, foi un neñu d’institutu Tanzanu, Erasto Mpemba (nun se cómo se llee esi apellíu), el que cayó na cuenta d’él nuna clase de cocina, na que, por nun tar a lo que tinía que tar, pásose-y dexar esfrecer el preparáu del xeláu de fresa, asina que fue pal conxelador ferviendo, el resultáu: el neñu comió’l xeláu antes que los otros neños. A esto nomaron-y efeutu Mpemba, nel so honor, ensin sabelo fuera testigu d’esti efeutu. Ya sabía cómo se nomaba, pero porqué socedía, esa pregunta tien premiu, ya entá nun fueron a retrucala del tou.
    Parte del efeutu débese a lo que Newton describió cola so ecuación, otra parte tien que ver cola evaporación, pues cuando más caldia ta’l agua más rápido s’evapora, cambiando la so masa y la so concentración, anque si tapamos los vasos l’efeutu sigui apaeciendo, anque en menos grau; tamién repercude otros efeutos como la convección y la circulación del agua enfrescio y el tovía caldio nel vasu, pero l’inquiz ta na respuesta que dieron los ganarores d’un concursu que fizo la Royal Society, que daba 1000 llibres al que diera col retruque, presentáronse 22000 propuestes d’esplicación, la que ganó, sofítase nes propiedades de los enllaces de les molécules d’agua. 

Anque nun lo veamos dientro'l vasu establezse una circulación, au l'agua esfrecio baxa y el caldio xube, vemos dellos momentos del procesu d'enfriamientu d'un vasu d'agua vistos con una cámara termográfica.

    Les molécules d’agua fórmanse d’ átomos d’oxíxenu ya hidróxenu, y caltiénense xuntes pola atraición ente los átomos d’oxíxenu ya hidróxenu, tanto na propia molécula como coles otres. Los enllaces ente molécules tienen una ralura d’aición, a partir de cierta distancia ruémpense, podemos pensar nos enllaces como una goma que s’estira y encoxe, los enllaces estírense y encoxense como una goma, que ruempe si nos pasamos estirando. Cuando l’agua afervolla fórmase gas (vapor), les molécules tán tan escitaes que delles separtanse tanto que ruempe l’enllaz, al acalecer l’agua lo que facemos ye aumentar l’escitación de les molécules, per ende aumentamos la enerxía interna d’estes molécules (estiramos la goma), cuando metemos dos vasos nel conxelador a distintes temperatures, el más caliente tien muncha más enerxía (más temperatura) qu’el otru, toda esa enerxía acumulada llibérase nel esfrecimientu, cuanta más enerxía tien el sistema, más rápido se llibera, o según la nuesa metáfora, cuanto más estirada ta la goma con mayor fuercia golpea cuando ruempe (prueba y ya verás).
    Esa respuesta foi la que ganó’l concursu de la Royal Society, anque ya sabes la ciencia tien que comprobar toles hipótesis, asina que d’unos años p’acá van asoleyándose dellos artículos en revistes de renome internacional sobre física, que paecen que si confirmen la teoría, tará por ver en que fina tou, mentantes siguiré faciendo xarazaos de café al estilu tanzanu. Salú.

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