lunes, 28 de abril de 2008

Riesgos en el día a día: Supercalentamiento

Hace unos días surgió en nuestro foro HomoScience un hilo realmente interesante sobre el supercalentamiento. Comenzó con un email que hablaba de los peligros de hervir agua en el microondas y decía que a una persona le había saltado súbitamente a la cara el agua recién calentada en el microondas y la había quemado y dejado medio ciega de un ojo (podéis leerlo todo aquí). Este caso tiene pinta de ser una simple invención y una exageración, pero realmente algo así SÍ que podría llegar a ocurrir. Se debe a un fenómeno llamado supercalentamiento.

El supercalentamiento es un fenómeno físico que se da cuando un líquido sobrepasa su punto de ebullición sin sufir el cambio de estado a gas. Es el caso que nos atañe sería que el agua no se convierte en vapor al llegar a los 100ºC sino que lo hace a una temperatura mayor. Esto se puede conseguir calentando el agua de manera rápida en el microondas, siempre y cuando se den una serie de circunstancias extras.

Para que ocurra el sobrecalentamiento es necesario que la sustancia líquida sea lo más homogénea posible, es decir que no tenga nada disuelto ni haya elementos externos tocándola; y que no haya alteraciones bruscas debidas a movimientos o ebulliciones internas. Para nuestro caso sería que el agua no tenga sal, azúcar u otra sustancia disuelta, que no haya una cucharilla o cubierto en el vaso que la contenga, y que dicho vaso esté suficientemente quieto y no salgan "burbujitas" al calentarse.

La razón principal de que ocurra esto es que el agua al calentarse en el microondas adquiere energía por radiación electromagnética desde todas las direcciones. Esto provoca que el agua se caliente, pero que no se mueva, tal y como ocurre en una olla en la que solo calienta por abajo. Al no haber estos movimientos por convección (agua caliente sube y agua fría baja), el sobrecalentamiento es mucho más sencillo de realizar, y a la más mínima rotura del equilibrio metaestable tocando el agua, ésta ebulliciona súbitamente y de una manera relativamente violentamente. Animación convección sacada de wikipedia.

Ahora bien, ¿es posible que ocurra en nuestras casas al calentar un simple vaso de agua en el microondas? La respuesta es que aunque es complicado sí que es posible. La complicación radica en las siguientes razones:
  • La primera es que los microondas (si no son demasiado antiguos) incorporan el plato rotatorio que hace girar constantemente lo que introduzcamos. Al hacer esto, acabamos con la condición de que el vaso debe estar suficientemente quieto haciendo más fácil que aparezcan las "burbujitas".

  • La segunda es que es difícil que el vaso o taza sea lo suficientemente liso como para que no se cuele aire en pequeños arañazos o grietas. Si ocurre esto, al calentar el recipiente el aire tenderá a salir hacia la superficie agitando el agua y creando las burbujas, facilitando así el cambio de estado.

  • La tercera no es propiamente una razón, pero también ayuda; y es que no se suele tener tanto tiempo calentando el agua como para que adquiriera suficiente energía para llegar a ser peligroso.


De todas maneras, la ebullición súbita del agua no es lo suficientemente potente como para que llegue a la cara pues solo "salta" unos 5-10 cm. Esto quiere decir que sí que es probable que rebose del vaso y pueda quemarte la mano o las manos con las que sujetes el vaso, así que hay que tener cuidado.

Para que entréis un poco más en materia podéis ver diversos vídeos sobre el sobrecalentamiento aquí, aquí o aquí, y visitar esta página donde lo explican a fondo. Solo añadir que tengáis cuidado si os animáis a intentar lograr un sobrecalentamiento en casa y que metáis siempre una cucharilla en el vaso de agua que calentéis en el microondas para evitaros posibles accidentes.

Saludos ;)

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12 comentarios:

Sophie dijo...

Ha quedado bastante clarito, buen artículo,Wis, pero me surgen una serie de dudas:
¿No se supone que no se debe meter ninguna cucharilla, ningún cubierto dentro de una taza o de un recipiente porque hay dispersión de las ondas electromagnéticas y un calentamiento heterogéneo de lo que se meta en el microondas?
¿Cuánto tiempo tendría que estar un vaso o una taza de agua calentándose para que se dé el supercalentamiento?
¿Un vaso o una taza de leche sin nada añadido podría sufrir supercalentamiento?

Wis_Alien dijo...

Sí es cierto que el calentamiento se produce de una manera más heterogenea al introducir la cuchara, pero es mejor que ocurra eso a que tengamos sobrecalentamiento, no crees?? Además las ondas electromagnéticas del microondas afectan especialmente a las moléculas de agua, no a la cuchara en sí.

No sé el tiempo exacto para que se caliente tanto el agua, pero piensa que debe alcanzar una temperatura bastante elevada (entre 70-90ºC??) para que ocurra esto. Habría que tener el agua unos cuantos minutos en el microondas.

Con la leche es muy difícil que ocurra esto porque tiene más impurezas. No lo comenté en la entrada, pero para conseguir supercalentamiento lo mejor es usar agua destilada. Con el agua del grifo es más complicado.

Saludos ;)

gouki dijo...

***La segunda es que es difícil que el vaso o taza sea lo suficientemente liso como para que no se cuele aire en pequeños arañazos o grietas. Si ocurre esto, al calentar el recipiente el aire tenderá a salir hacia la superficie agitando el agua y creando las burbujas, facilitando así el cambio de estado.***

en realidad no es ese el motivo,las gritas y las ranuras,suponen una superficie donde es mas facil la nucleacion. estas al actuar como centros de nucleacion favorecen la formacion de burbujas, es decir que el agua hierva.
para la formacion de una burbuja entera se necesita muchas mas energia que la que se necesita para media burbuja, como la que se forma sobre una particula o una grieta( a mas superficie mas energia).

wis, se tiene que alcanzar la temperatura de ebullicion del agua(a esa presion)que son 100ºC no 70-90.

Wis_Alien dijo...

Gouki, eso es precisamente lo que he dicho yo. Si existen las ranuras es más fácil que haya burbujas, y por tanto que no se produzca supercalentamiento. No queda demasiado claro como lo expresé??

Lo de la temperatura de ebullición depende de muchos factores. A 1 atmósfera sí es de 100ºC, pero es bastante raro que nos encontremos a 1 atmósfera. Generalmente es menos y por tanto la temperatura disminuye. Además la presión depende también de la climatología así que por eso puse ese rango. Se puede ver mejor en este pdf.

Saludos ;)

gouki dijo...

puede que lo entendiese mal al leerlo , pero no es lo mismo que las grietas favorezcan la formacion de burbujas de VAPOR DE AGUA, que en las grietas se hallan acumulado burbujas de AIRE al meter agua en el vaso.

al realizar un experimento hay que fijar las variables, al nivel del mar la presion es una atmosfera, y a menos que se diga lo contrario la presion a considerar es esa.
generalmente la temperatura de ebullicion baja 3-4 grados(creo recordar) por cada 1000 metros, para que hirviese a 70 grados tendrias que subir al everest.

lo siento el acrobat me da problemas.

saludos;)

Wis_Alien dijo...

Sí Gouki, y pongo que es aire no vapor de agua. Léelo otra vez que estamos diciendo lo mismo xDD ;)

Si te fijas puse el intervalo ese y luego unas interrogaciones. Tampoco estoy seguro de cuánto habría que ascender, pero por ejemplo si hay una tormenta en el momento de hacer el experimento, la presión es bastante menor que si hiciera buen tiempo. Dejémoslo que entre 80-100ºC puede ser un buen rango.

Esto no se si tendrá que ver también, pero el agua como se evapora también a temperatura ambiente igual ayuda a que la temperatura no tenga que subir a los 100ºC. Vosotros que pensáis??

gouki dijo...

***Sí Gouki, y pongo que es aire no vapor de agua. Léelo otra vez que estamos diciendo lo mismo xDD ;)***
digo que lo mas correcto es poner vapor de agua no aire.
o te sigo entendiendo mal?

***Si te fijas puse el intervalo ese y luego unas interrogaciones. Tampoco estoy seguro de cuánto habría que ascender, pero por ejemplo si hay una tormenta en el momento de hacer el experimento, la presión es bastante menor que si hiciera buen tiempo. Dejémoslo que entre 80-100ºC puede ser un buen rango***

no creo que ni en la mayor de las tormentas bajase el punto de ebullicon mas de 2- 3 grados, auqque no tengo niidea de si pone lo contrario en el pdf..

***Esto no se si tendrá que ver también, pero el agua como se evapora también a temperatura ambiente igual ayuda a que la temperatura no tenga que subir a los 100ºC. Vosotros que pensáis??***

no es lo mismo hervir que evaporarse, la evaporacion de da en la superficie del liquido,la ebullicion en el seno del liquido,la evaporacion de da a cualquier temperatura por encima del cero absoluto, la ebullicion solo a una temperatura dada(fijando la presion y con un compuesto puro)

buena entrada de tdas formas, solo queria detener en esos detalles

Eugenio Manuel Fernández Aguilar dijo...

Magnífica entrada. Sólo una cosa. El supercalentamiento también puede producirse en una cacerola sobre un fogón, con un pequeño golpe se puede provocar la ebullición. Aunque que es tremendamente difícil que ocurra.

Creía haber escrito alguna vez una entrada sobre el tema, pero no encuentro nada.

Wis_Alien dijo...

Yo digo que es aire porque al echar el agua al vaso el aire que había antes queda atrapado en estas pequeñas grietas. Este aire favorece a que se forme el vapor de agua cuando se calienta el sistema así que ambos están interrelacionados, yo creo.

Con lo de las tormentas bajará un par de grados no mucho más, aunque para eso el experto es Michu que es el metereólogo del foro. xDD

Entendido lo de la evaporación ;)

gouki dijo...

wis, no digo que lo del aire no sea un factor en cuenta, , pero la importancia de ausencia de grietas principalmente es por su papel como nucleacion de burbujas de vapor, aunque en la grieta no se quede ni una molecula de aire.
las grietas hacen el mismo papel que las impurezas dentro del liquido.
pero solo es un detalle sin importancia

Eugenio Manuel Fernández Aguilar dijo...

A ver, el tema de las grietas.

Un defecto en un sólido es algo que, por decirlo de alguna manera, rompe su homogeneidad. El propio borde de un sólido (su principio y fin) es un defecto. Las grietas en un vaso son defectos. Este tipo de defecto hace un papel muy parecido al núcleo de condensación en el aire: aquellas particulitas en suspensión donde se condensa el agua para,luego, formar la nube. No tiene ni que ser una grieta, puede se un arañón. Éstos sirven para "atrapar" un conjunto más o menos elevado de moléculas para hacerlas cambiar de estado de agregación. Pero lo mismo pasaría con un "grano" que mirase hacia el interior del líquido, juega el mismo papel. Incluso si ponemos algunos pequeños sólidos en el fondo, como bolitas de metal.

No creo que quede atrapado aire en la grieta, porque subiría por el líquido hasta salir a la superficie.

Anónimo dijo...

Pero que la cuchara no sea metálica!! ;)