EL frío y su control

EL frío y su control: 
Cómo enfriar más al hielo con sal común

Desde que se hicieron los primeros avances significativos en la Termodinámica para descifrar el comportamiento de los sistemas relacionados con el calor y la temperatura, se buscó la aplicación práctica de sus principios. Una de éstas fue  bajar la temperatura de los ambientes para la conservación de los alimentos, ya que al principio se conservaban mediante la deshidratación, el salado y condimentación, y la técnica del ahumado. Con el conocimiento preciso de los ciclos termodinámicos en las máquinas térmicas, se desarrollaron dispositivos para disminuir la temperatura en recintos cerrados; es así como aparece el refrigerador en escena. Pero un método conocido desde el siglo XVII para bajar más la temperatura de los materiales, es el que usa una sal combinada con hielo de agua. Para esto, preparamos una solución saturada de sal común (cloruro de sodio) y luego le echamos suficiente hielo picado. De esta manera se logra reducir la temperatura de congelación del hielo porque disminuye la presión de vapor de la solución. De nuevo, en el diagrama de fase de la figura I.14, se muestra el comportamiento del agua pura en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso. En la gráfica (curva punteada) se puede observar que al bajar la presión de vapor, disminuye la temperatura de congelamiento de la solución agua-sal; así por ejemplo,  si el agua pura se encuentra inicialmente en el estado particular A, al agregar la sal pasa  al estado B. 

     Tales cambios en las propiedades termodinámicas se traducen en el corrimiento del punto triple (Pt) hacia la zona de menor temperatura y presión (P^’t). Así que las dos ramas de las fases sólido-liquido y líquido-gas, se corren también hacia abajo, como se muestra en la misma gráfica. Debido a esto, la temperatura de ebullición aumenta (T_d > T_b) y la temperatura de fusión disminuye (T_c < T_a).

Por otra parte, en la figura I.15 se muestra la gráfica de la temperatura T en función de la proporción de sal respecto a la masa de agua (sólida y líquida), conocida también como diagrama de fase de la eutéctica, es decir de la mezcla agua-sal. Se puede observar que, a medida que se aumenta la proporción de sal, disminuye la temperatura hasta un valor mínimo de 21,3 ^oC; al seguir agregando sal a la solución, aumenta la temperatura. La mínima temperatura se conoce como temperatura eutéctica, y se da en este caso para una proporción de sal del 23%. En consecuencia, en la práctica para obtener la mínima temperatura de enfriamiento, por cada 77 g  de hielo se le agrega  23 de sal.

A fin de probar lo discutido anteriormente, se propone hacer el experimento siguiente: a) Se coloca hielo en un envase y se mide su temperatura con un termómetro como el sugerido en la sección I.1. Se anota temperatura mínima. b) Se agrega sal en grano en la proporción 30-70%, 50-50% y 70-30% y se mide la temperatura de la mezcla en cada caso. c) Se comparan y analizan las temperaturas con las suministradas en la figura 15. ¿Qué se puede concluir?

Helados caseros

Helados caseros

Actualmente no es problema hacer helados caseros porque contamos con refrigeradores muy eficientes. Sin embargo, años atrás se usaba en su fabricación la heladera, tal como se muestra en el esquema de la figura I.16. La misma consiste de un recipiente de anime y otro de aluminio de menor tamaño. Para fabricar el helado, primero se prepara en la licuadora una mezcla con leche y frutas al gusto, y luego se vierte cierta cantidad en el recipiente de aluminio; posteriormente, se coloca éste dentro del recipiente de anime. En el espacio entre los dos recipientes se coloca cierta cantidad de hielo picado y sal de mesa.  La proporción, según lo discutido anteriormente, es la siguiente: tres partes de hielo y una de sal. Estos componentes se mezclan bien. Finalmente, la mezcla líquida de helado se bate poco a poco con una cuchara y se coloca la tapa (ésta no aparece en el diagrama); después de cinco minutos se vuelve a batir. Se sigue así hasta obtener el helado después de quince o veinte minutos aproximadamente, tiempo que depende del volumen de la porción a preparar.

El aceite comestible

El aceite comestible. 
!Fuego en la cocina!

El aceite comestible es de uso generalizado en la cocina. La palabra aceite (del árabe az-zait, que significa jugo de aceituna) es un término genérico para designar diferentes líquidos grasos de origen vegetal,  insolubles en el agua y con densidades inferiores a ésta. En consecuencia, al igual que la grasa derretida, el aceite flota en el agua, comprobable esto al preparar los suculentos hervidos de nuestra gastronomía criolla. Por otra parte, desde el punto de vista nutricional, cada cien gramos de aceite vegetal contiene alrededor de 900 Kcal, lo que representa un importante aporte energético a los diversos alimentos que con él se cocinan. La mayoría de los aceites comestibles (de girasol, soya, maíz, oliva, entre otros) tiene el punto de ignición alrededor de los 200 ⁰C, a partir del cuál sus vapores arden espontáneamente.

La olla de presión

La olla de presión

Este dispositivo fue inventado por el físico Denise Papin (1647-1712) en 1679, quién le llamó digestor de alimentos (figura I.12). Lo presentó a la Royal Society en 1681 pero, en ese momento, no trascendió su utilidad práctica. En 1954  la patente SEB se comercializa con el nombre de MAGEFESA en España y  luego a nivel mundial. Hoy en día se conoce como “olla de presión” porque utiliza en la cocción de los alimentos, agua líquida y su vapor, a una presión superior a la atmosférica y con una temperatura superior a 100 C.

La Física

en la

Cotidianidad

Integrada a la Química, Matemática, Biología y Tecnología

                       Introducción 

Este proyecto educativo es de tipo interdisciplinario. Está dirigido a docentes de aula del Subsistema de Educación Básica (Primaria y Media), así como a estudiantes y profesores de las licenciaturas de Educación relacionados con el área. Con su ejecución, se espera lograr un cambio de actitud en educadores y educandos frente a la ocurrencia de fenómenos naturales (físicos, químicos y biológicos) de la vida diaria que por “la fuerza de la costumbre” pasan desapercibidos a la observación sistematizada de la ciencia. También, se pretende que los docentes tomen conciencia del carácter inter y transdisciplinario del conocimiento y emprendan su abordaje desde un esquema integrador. En consecuencia, se propone abordar la enseñanza de la ciencia a partir de la cotidianidad. Los fenómenos naturales que transcurren diariamente en nuestro ámbito espacio-temporal cotidiano los convierten en simples hechos comunes y de aparente simplicidad; sin embargo, en todo momento y alrededor nuestro, se producen cambios de diferente naturaleza que inciden de una u otra manera en el desenvolvimiento de nuestras vidas. Ignorarlos sólo contribuye a acentuar el desconocimiento de nuestra realidad objetiva; prestarles atención, motiva el análisis y la reflexión y nos prepara para desentrañar los “secretos” del mundo natural. Aunque lo cotidiano está sujeto al contexto sociocultural, económico, político y religioso de los individuos, existe sin embargo, un conjunto de objetos, conceptos y procesos naturales que son comunes para todo el mundo, independientemente del lugar donde se encuentren. Por supuesto, la ocurrencia cotidiana para el niño warao es muy diferente a la del niño de Curarigua, y más aún, a la del niño de un rascacielos típico de cualquier urbe norteamericana. No obstante, por ejemplo, el aire y el agua con toda la serie de procesos físicos, químicos y bioquímicos que conllevan su consumo, son cotidianos para todos los seres humanos; así como el fuego con los conceptos de energía, calor, propagación, temperatura; igualmente la gravedad con el conjunto de procesos mecánicos que la involucran; el día y la noche con los procesos astronómicos observables desde cualquier parte del planeta. Por otra parte, es indiscutible que entre los ambientes más cotidianos, se cuenta la cocina con todos sus enseres y procesos físicos, químicos, fisicoquímicos, entre otros; igualmente, el ámbito de la habitación con la parafernalia de artículos de tocador, vestidor y la cama. Además, hay que agregar las actividades lúdicas cotidianas propias de los juegos y juguetes; así como el ambiente inmediato externo al hogar y la escuela, el planeta Tierra y el Universo. A pesar de que, en nuestro diario quehacer, pasan desapercibidos la mayoría de los procesos naturales relacionados con la ciencia; en cambio, aquellos propios de la tecnología, que contribuyen al bienestar y confort ciudadano, se hacen más evidentes por estar presentes en muchos de los dispositivos tecnológicos indispensables en el hogar, la escuela, la oficina, el automóvil e incluso la calle. Este conocimiento ordinario, adquirido con nuestra experiencia cotidiana de la observación de fenómenos naturales y el uso de dispositivos tecnológicos, forma parte de lo que denominamos conocimiento previo, que todo el mundo posee en base al ejercicio espontáneo de la razón, de forma no reflexiva, es decir, precientífica. Se fundamenta en nuestra experiencia cotidiana del conocimiento que hemos adquirido de los diferentes procesos que se dan en la naturaleza y que de una u otra forma hemos experimentados en nuestro desarrollo intelectual. Pero tal conocimiento carece del razonamiento profundo que conduzca a comprender a cabalidad los diferentes procesos que intervienen en los eventos naturales. Es por lo tanto un conocimiento cognitivo superficial, incompleto y preanalítico, carente de un estudio sistemáticamente razonado. Por lo tanto, en esta etapa de la enseñanza del conocimiento científico debe entrar en juego la ciencia con toda su alforja metodológica, a fin de descifrar nuestro mundo natural colmado de múltiples y sorprendentes incógnitas. Sin embargo, a pesar de su alto grado de simplicidad, el aprendizaje de las ciencias se debe iniciar con el conocimiento previo adquirido de modo espontáneo, para luego pasar a indagar por qué, para qué, y cómo son o suceden los cambios (fenómenos) que ocurren en nuestro alrededor, en general.