Sopla o revienta

De acuerdo. Voy a depositar toda mi confianza en nuestro amigo y vecino (¿o ese era otro?) y me voy a creer que su decisión de no apagar el incendio declarado en la planta química a base de soplidos, provocar una explosión o soltar un buen cuesco bien rebosante de gases incombustibles, ya sean procedentes de una fabada o de cualquier otra opípara comida, es la más adecuada. Ahora bien, ¿cuál puede ser la razón por la que decide enfriar por debajo del punto de fusión una gran porción de la superficie líquida de un lago cercano a base de zurrarle con la inestimable ayuda de su superaliento embriagador?

Evidentemente, nadie le puede negar que, aunque se trate de un ser procedente de otro mundo, haga uso de una técnica de lo más terrícola y humana como es la de enfriar un líquido a base de soplarlo. Para eso ha vivido entre nosotros todos estos años, alimentándose de las mismas materias primas, teniendo tiempo de sobra para aprender muchas de nuestras costumbres más cotidianas. Así pues, la pregunta formulada un poco más arriba puede sustituirse por una parecida, a saber, ¿por qué las personas soplamos un líquido caliente, como pueden ser una sopa o un café, antes de ingerirlo?

Antes de pasar a explicarlo, quiero deciros, amables lectores, que el asunto no es en absoluto trivial e involucra una cantidad no despreciable de física nada elemental. Quiero dejar claro esto porque quizá alguno de vosotros encuentre a faltar algo de rigor en los detalles que expondré a continuación. Soy plenamente consciente de ello y quiero deciros que es algo totalmente premeditado que hago en aras de una exposición sencilla y al alcance de todos. Si por casualidad alguien quisiese abordar la cuestión desde un punto de vista riguroso, mi consejo es que se armase de paciencia y acudiese a los tratados de la gloriosa termodinámica, que para eso están abandonados por esos estantes polvorientos y húmedos de las bibliotecas universitarias.

Bien, ahora que me he disculpado y también escaqueado de los problemas peliagudos que pudiesen aparecer, voy a comenzar con el asunto que me ocupa propiamente dicho. Una de las primeras cosas que aprende una persona, incluso a edad temprana, es que si introduce la sopa en la boca cuando está demasiado caliente, se quema, mientras que si previamente sopla sobre la cuchara, la cosa va mucho mejor. Parece mentira que un acto tan simple lleve detrás tanta física como para poder escribir un tratado monográfico sobre el tema. ¿Cómo es que la sopa se enfría al soplarla? Pues la razón descansa en un proceso físico denominado convección. La convección es una forma de transmisión o de transferencia del calor, es decir, es un procedimiento por el cual la energía térmica de un cuerpo puede viajar de un lugar a otro. Pero este trasvase en concreto ocurre de una forma muy particular, ya que no es la única manera en la que el calor se puede transmitir entre los cuerpos. Para que la convección tenga lugar es preciso que haya un desplazamiento físico de materia. Me explico. Supongo que muchos os habréis colocado en muchas ocasiones cerca de una estufa, un radiador o un horno. Y si habéis prestado atención, os habréis dado cuenta de que en la cara os golpea aire caliente. ¿De dónde surge? Pues se trata, ni más ni menos, que de aire caliente que asciende (por ser más ligero que el aire más frío; de ahí que los globos aerostáticos se calienten por medio de un quemador cuando quieren ascender) al encontrarse en las proximidades de la estufa, el radiador o el horno. El aire caliente, al subir, deja sitio libre al aire más frío, el cual es calentado, vuelve a ascender y así sucesivamente hasta que lo que se consigue es caldear el ambiente. El calor ha viajado de un punto de la habitación a otro transportado por las masas de aire de su interior. Decimos que el calor se ha transmitido por convección. Otros medios de transmisión del calor son la conducción y la radiación. El primero tiene lugar de forma parecida a la convección, sólo que sin movimiento de materia. Experimentamos esta forma de transporte si tocamos con nuestras manos el radiador. La radiación consiste en la emisión de ondas electromagnéticas por parte de los cuerpos. A temperaturas no demasiado elevadas, un objeto suele emitir radiación en la zona espectral del infrarrojo y, por tanto, no lo percibimos. Pero si la temperatura empieza a aumentar, enseguida se consigue una emisión en el rango visible. Así, podéis ver de color rojo el “grill” del horno cuando estáis gratinando vuestra pizza favorita.



Pero volvamos a la convección, que es la que nos interesa en este momento. No solamente hacemos uso de la convección cuando soplamos nuestro café o sopa. También es la forma principal por la que la sangre transporta el calor por todo nuestro cuerpo, manteniendo así una temperatura uniforme, lo que no es moco de pavo precisamente.

Entender la convección o cualquiera de los otros dos procedimientos de transmisión del calor de forma cualitativa parece al alcance de cualquiera. Sin embargo, la cosa cambia drásticamente cuando se los intenta caracterizar de forma cuantitativa. De hecho, incluso a nivel de los primeros cursos universitarios el problema queda muchas veces sin afrontar. La conducción viene bastante bien descrita por ecuaciones matemáticas relativamente sencillas; la radiación obedece a la archifamosa ley de Stefan-Boltzmann. En cambio, la convección resulta mucho más endemoniada, existiendo tratados completos sobre la misma.

Una forma sencilla de entender lo que sucede en la convección puede consistir en acudir a la llamada teoría cinética, es decir, al modelo microscópico de la materia. Efectivamente, si dejamos una taza de café hirviendo encima de la mesa, podemos ver el vapor ascendiendo. Si esperamos un rato, comprobaremos que su temperatura ha descendido lo suficiente como para poder beberlo sin riesgo alguno para nuestra salud. ¿Qué ha pasado? Pues sencillamente que las partículas más calientes (y que según la teoría cinética, son las que se mueven a mayores velocidades) han escapado de la superficie del líquido y han pasado al aire que está justo encima de aquél, evaporándose y llevándose el calor excesivo de la taza mediante el proceso de convección. Como las moléculas que se han escapado eran las más veloces, las que quedan en el seno del café poseen, en promedio, menores velocidades y, por tanto, la temperatura ha tenido que descender. A este fenómeno se le suele denominar enfriamiento por evaporación natural y, análogamente, tiene lugar cuando los poros de nuestra piel producen el sudor, el cual al evaporarse se lleva una buena cantidad de calor, dejándonos fresquitos. En cambio, si nos encontramos con prisa y queremos ir al trabajo, a una cita con nuestro/a amante o a sofocar un incendio en una planta química cualquiera, podemos optar por forzar la evaporación y consecuentemente acortar el tiempo de enfriamiento de nuestro desayuno. ¿Qué hacemos? Pues soplar. Al soplar, el aire que se encuentra encima del café se lleva consigo el calor de una forma mucho más eficiente ya que estamos removiendo las capas calientes continuamente, estableciendo una diferencia de temperaturas entre el café y el aire que lo que hace es favorecer la convección. Este proceso recibe el nombre de enfriamiento por evaporación (o convección) forzada y todos hemos hecho uso de él al abanicarnos en un día caluroso. Además, si os habéis fijado, cuando soplamos lo hacemos con los labios muy juntos, a nadie se le ocurre soplar con la boca en forma de O y también hay una explicación científica para ello. Se trata del efecto Joule-Thomson. Al cerrar la boca, lo que sucede es que el aire aumenta de velocidad debido al estrechamiento del orificio por el que sale. En este caso el principio de Bernoulli afirma que el aire debe disminuir de presión. El efecto Joule-Thomson hace el resto, con lo que el aire al expandirse se enfría. Al lanzar esta corriente de aire más frío sobre el café, provocamos una diferencia de temperaturas entre el mismo y el aire que, una vez más, favorece la evaporación y el consiguiente enfriamiento. Si soplásemos con la boca bien abierta notaríamos que el aire sale caliente ya que en lugar de disminuir su presión, ésta aumentaría.



Todo lo anterior está muy bien, pero lo que en realidad nos interesa es hasta qué punto resulta efectivo el soplar un líquido para enfriarlo. ¿Hasta qué valor se puede reducir la temperatura del café o la sopa? ¿Se puede conseguir congelarlos, al igual que hace el hombre de acero con el agua del lago? ¿De qué factores depende una hazaña como ésta? ¿Provocaremos una crisis mundial en el negocio de los frigoríficos? Aunque en verano no viene nada mal un "cafelito" con hielo, ¿a quién diablos le gusta una sopa fría? ¿No es mejor tomarse un gazpacho? Las respuestas a éstas y otras estrambóticas preguntas, en la última parte de esta trilogía, la semana que viene…