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  • Julio 2016Nº 478
Curiosidades de la física

Termodinámica

Física del botijo

La evaporación del agua a través de un material poroso permite construir recipientes refrigeradores sencillos y eficaces.

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¡Qué delicia aplacar la sed con un trago de agua fresca en una calurosa jornada de verano! Para ello no hacen falta cubitos de hielo ni frigorífico: el tradicional botijo español, de barro cocido sin esmaltar, puede conservar su contenido a una temperatura inferior en más de diez grados a la ambiente. De hecho, el principio físico en el que se basa su funcionamiento ha llegado a inspirar en África la construcción de una nevera rudimentaria, consistente en una doble tinaja. ¿A qué se debe su eficacia?

El principio del botijo es simple. La superficie de la vasija permanece húmeda porque el agua atraviesa la arcilla porosa. Y, gracias a su evaporación, el recipiente se enfría. Podemos, no obstante, hacernos algunas preguntas acerca de este proceso.

Enfriamiento por evaporación
Comencemos por el origen del enfriamiento a causa de la evaporación del agua. El agua líquida es un estado de la materia en el que cada molécula se halla en contacto con sus vecinas. En un gas, en cambio, las moléculas están alejadas unas de otras e interaccionan poco.

Pasar de la fase líquida a la gaseosa requiere, por tanto, aportar la energía necesaria para romper los enlaces intermoleculares que aseguran la cohesión del líquido. En ausencia de una fuente externa de calor (una placa caliente, etcétera), esa energía se extrae, en última instancia, de la energía de agitación térmica de las moléculas. Como consecuencia, estas reducen su velocidad y la temperatura baja.

El rendimiento de este proceso es particularmente alto. Aunque bastan 4,18 julios para elevar un grado la temperatura de un gramo de agua, la energía necesaria para que se transforme en vapor —conocida como «calor latente de vaporización»— asciende a... ¡2250 julios! Por esa misma razón, sudar nos ayuda a mantener nuestra temperatura corporal cuando acecha el calor. Por ejemplo, durante un esfuerzo físico continuado en bicicleta, el cuerpo desarrolla una potencia mecánica de unos 300 vatios, mientras que la potencia térmica ronda los 1000. La evaporación de un litro de agua por exudación permite evacuar el calor generado por el organismo durante 38 minutos. Sin ese proceso, nuestra temperatura corporal aumentaría en más de 5C.

Sin embargo, el rendimiento del proceso depende también de la humedad del aire. Cuando la cantidad de vapor de agua presente en el aire ambiente alcanza cierto umbral (el «100 por cien de humedad»), el número de moléculas de agua procedentes del aire que entran en contacto con el líquido y se incorporan a él iguala al de moléculas del líquido que, por evaporación, pasan al aire.

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