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¿Por qué el agua de un recipiente colocado en una masa de agua hirviendo no hierve?

Imagine una bolsa de plástico llena de agua colocada en una olla con agua hirviendo. Me pregunto por qué el agua del interior del saco no hierve. La temperatura del agua dentro del saco debería ser la misma que la del agua exterior, es decir, 100 grados centígrados.

Del mismo modo, si se coloca un vaso de cristal con agua dentro de una cacerola al fuego, el agua sólo hervirá dentro de la cacerola, pero no en el vaso.

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alwyn Puntos 31

Ambas masas de agua se calentarán hasta 100 C (al igual que el recipiente). Entonces, el exterior empezará a hervir tomando calor latente de los alrededores, Ahora, sólo tenemos transferencia de calor por conducción/radiación cuando hay una diferencia de temperatura (o una emf, pero eso es irrelevante). En cualquier caso, debemos tener en cuenta principalmente la conducción. La convección no transmite calor a través de un sólido. Ahora bien, no hay diferencia de temperatura en el recipiente, por lo que no hay transferencia neta de calor. Si pusiéramos agua fría dentro, habría suficiente transferencia de calor para llevarla a 100 C, y entonces se detendría (no podemos hervir agua pura por debajo de 100 C a 1 atm).

Así que la secuencia de acontecimientos es la siguiente:

  • El agua exterior empieza a calentarse
  • El agua interior y el recipiente empiezan a calentarse; con un pequeño desfase temporal
  • Todo alcanza los 100 C (con un pequeño desfase temporal)
  • El agua de fuera empieza a hervir
  • El agua del exterior está completamente hervida
  • El agua exterior (ahora vapor) se calienta una cantidad infinitesimal
  • El agua exterior sigue calentándose, pero también transfiere calor al recipiente interior. El recipiente se calienta y el agua interior empieza a hervir.
  • El agua interior termina de hervir. El vapor exterior habrá alcanzado una temperatura muy superior (no se puede calcular sin conocer las masas)

Por supuesto, como se trata de vapor, probablemente se difuminará hacia fuera, por lo que al final sólo hervirá una pequeña parte del agua interior.

De hecho, ésta es una de las formas en que se puede mantener una masa fija de agua exactamente a 100 grados centígrados. Útil para hacer cálculos calorimétricos extremadamente precisos.

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titanous Puntos 1601

El agua hierve a 100 °C y a presión atmosférica. Si se intenta hervir agua en un recipiente cerrado, se formará una pequeña cantidad de vapor; esto aumentará la presión, y el resto del agua no hervirá (a menos que el recipiente reviente o tenga fugas). Esto explica por qué el agua no hierve dentro de una bolsa de plástico.

No entiendo completamente la configuración con el vaso, y por lo tanto no puedo estar seguro de mi respuesta a esa parte. ¿Está el vaso en el fondo de la olla rodeado de agua hirviendo? Creo que la respuesta es que podría seguir hirviendo, pero a un ritmo más lento. El cristal aísla el agua del interior, ya que no es tan buen conductor del calor como la olla metálica, y evita que se caliente tan rápido. Si el vidrio es un aislante lo suficientemente bueno, la pérdida de calor por evaporación y difusión impedirá que el agua del vaso llegue a hervir.

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1kenthomas Puntos 3

Aunque el agua del recipiente interior alcance exactamente $212 \space^\circ\mathrm F$ seguía sin hervir. Es necesario añadir más calor para $212 \space^\circ \mathrm F$ agua se convierten en $212 \space^\circ \mathrm F$ ¡Vapor! Esta cantidad de calor se denomina calor latente porque el proceso no implica una diferencia de temperatura, sino sólo un cambio de fase. Y la única forma de añadir más calor es una diferencia de temperatura que no es posible en este caso porque el agua del recipiente más grande no puede ir más allá de $212 \space^\circ\mathrm F$ .

Agua en estado líquido a $212 \space^\circ\mathrm F$ no hierve. La "ebullición" que vemos es $212 \space^\circ\mathrm F$ vapor que escapa del $212 \space^\circ \mathrm F$ agua.

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JRT Puntos 97

Creo que a las respuestas anteriores les falta lo obvio. El fondo de una sartén suele estar por encima de los 100 ºC, por lo que se produce una vigorosa formación de vapor y, por tanto, una ebullición evidente. El vidrio que flota en el agua está a 100ºC, por lo que no se produce una formación de vapor vigorosa.

Véase el artículo de Wikipedia sobre ebullición, http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling y, en particular, sobre la ebullición nucleada. Se necesita una temperatura superior al punto de ebullición para que se formen burbujas de vapor. Esto puede ocurrir en el fondo de la cacerola porque se calienta con el gas caliente o la placa eléctrica. El vidrio que flota en el agua no puede calentarse por encima del punto de ebullición.

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swelljoe Puntos 1163

Para hervir, el agua necesita no sólo alcanzar el punto de ebullición, sino también absorber continuamente calor (calor latente). El agua del saco no hervirá porque no puede obtener más calor de su entorno al estar a la misma temperatura.

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