Composición química de las burbujas en agua hirviendo

Burbujas agua hirviendo

Hablemos de burbujas ¿sabes qué son exactamente esas burbujas que se ven en una olla llena de agua hirviendo? Algunas personas piensan que son aire, porque muchas de las burbujas que conocemos, como las de jabón, están en realidad llenas de aire. Otros piensan que es el hidrógeno o el oxígeno que se escapa como resultado de un cambio químico en la naturaleza del agua cuando hierve.

Pero ninguno de estos supuestos es cierto. Cuando se vierte agua en una olla y se empieza a calentar, se observan burbujas en las paredes de la olla. Estas burbujas son en realidad aire. La mayor parte del agua contiene aire disuelto. Cuando se empieza a calentar el agua, este aire disuelto se escapa del agua. Sin embargo, estas burbujas no son las que se asocian al agua hirviendo.

Qué sucede cuando el agua hierve

Cuando el agua hierve, sufre un cambio físico, no químico. Las moléculas de agua no se dividen en hidrógeno y oxígeno, sino que los enlaces polares entre las moléculas de agua se rompen, lo que les permite alcanzar su punto de ebullición y cambiar físicamente de líquido a gas.

Probablemente ya sepas que el agua se presenta en tres formas: sólida, líquida y gaseosa. Conocemos como hielo a la forma sólida. La forma líquida es, por supuesto, el agua que bebemos. La forma gaseosa es el vapor de agua. El vapor de agua existe a nuestro alrededor, en el aire, casi todo el tiempo. Simplemente no podemos verlo.

Para convertir un líquido en gas por ebullición, el líquido debe calentarse hasta que su presión de vapor sea igual a la presión atmosférica. En el caso del agua, esto ocurre a unos 100°C. Por esta razón, se considera que el punto de ebullición del agua es de 100°C. Sin embargo, en realidad el punto de ebullición del agua puede ser más alto o bajo en función de diferentes factores, entre ellos la altitud, la presión atmosférica y la presencia de otras sustancias químicas en el agua, por nombrar algunos.

Cuando el agua hierve, la energía térmica se transfiere a las moléculas de agua, que empiezan a moverse más rápido. Al final, las moléculas tienen demasiada energía cinética como para permanecer juntas como un líquido. A continuación, se forman moléculas de vapor de agua gaseoso. Estas flotan en la superficie en forma de burbujas y se desplazan por el aire.

En lugar de ser aire, las burbujas en una olla de agua hirviendo están hechas de agua, solo que agua en estado gaseoso. Lo que parece una olla llena de agua y aire es en realidad una olla llena de solo de agua, aunque en dos estados físicos diferentes.

¿Puede un líquido hervir sin hacer burbujas?

Imagine una superficie diseñada específicamente para permitir que los líquidos hiervan sin burbujas. Suena contradictorio, y en cierto modo lo es. Pero consideremos lo siguiente.

Cuando ponemos una pequeña gota de agua en una sartén muy caliente, se dispersa y tarda hasta alrededor de un minuto en evaporarse. Al primer contacto, la superficie caliente vaporiza parte de la gota y crea una capa aislante de vapor entre la gota y la superficie caliente. Esto es muy parecido a lo que ocurre en la cámara de aire de una ventana de doble acristalamiento. Esta capa de vapor solo puede mantenerse si la superficie caliente está por encima del denominado punto de Leidenfrost.

La capa de vapor de Leidenfrost también desempeña un papel importante en la ebullición y el enfriamiento. Si, en lugar de pequeñas gotas de agua en una sartén caliente, tenemos una tetera caliente llena de agua, la capa de vapor de Leidenfrost se colapsa cuando la tetera se enfría por debajo de la temperatura de Leidenfrost. Esto da lugar a una explosión de burbujas de vapor cuando el agua entra en contacto directo con la superficie (aún) caliente.

Breve explicación del efecto Leidenfrost

En 1756, Johann Gottlob Leidenfrost observó que las gotas de agua se deslizan por una sartén suficientemente caliente debido a la levitación de una película de vapor de agua. Estas películas solo son estables cuando la superficie caliente está por encima de una temperatura crítica, y son un fenómeno central de la ebullición.

En este régimen denominado Leidenfrost, la baja conductividad térmica de la capa de vapor impide la transferencia de calor entre la superficie caliente y el líquido. Cuando la temperatura de la superficie de refrigeración cae por debajo de la temperatura crítica, la película de vapor se colapsa y el sistema entra en un régimen de ebullición nucleada. Esto puede provocar explosiones de vapor especialmente dañinas en algunos contextos, como en las centrales nucleares.

Por otra parte, la presencia de estas películas de vapor también puede reducir la resistencia líquido-sólido.

Fuentes