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La importancia de la curva de enfriamiento

Escrito por john brennan | Traducido por nilda diaz
La importancia de la curva de enfriamiento

El agua cuando se condensa mantiene su temperatura constante.

Jupiterimages/Comstock/Getty Images

Imagina que tomas una cantidad específica de vapor y enfrías a una velocidad constante y uniforme. Si graficas la temperatura sobre el tiempo mientras que condensa el agua y luego se congela a hielo, tendrás una gráfica denominada curva de enfriamiento. Puedes dibujar las curvas de enfriamiento para cualquier sustancia, no sólo para el agua -- y como resultado, estas curvas son importantes debido a lo que revelan sobre el comportamiento de la materia.

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Cambios de fase

Lo primero que notas cuando miras a una curva de enfriamiento son las laderas y mesetas. Hay lugares donde la línea en la gráfica es plana, y otros donde se inclina más pronunciado. Los lugares donde es plana son las temperaturas a las que un cambio de fase ocurre -- el vapor se condensa a agua, o el agua se congela a hielo--. Esta parte de la curva ilustra un punto importante: mientras la sustancia condensa o se congela, su temperatura no cambia.

Capacidad calórica

El siguiente punto importante sobre la curva de enfriamiento es la pendiente de las zonas entre las mesetas. Si dibujas una curva de enfriamiento de vapor, por ejemplo, las temperaturas se mantienen constantes mientras se condensa a agua líquida, entonces empezaría a disminuir de nuevo mientras el agua líquida comienza a enfriarse. La pendiente decreciente a lo largo de esta zona es la capacidad calórica -- el cambio de temperatura asociado con la extracción de una cantidad dada de calor--. Será diferente para diferentes sustancias.

Sublimación y deposición

Algunas sustancias tienen curvas de enfriamiento inusuales en que pasan directamente de gas a sólido (o parte posterior de sólido a gas a medida que los calientan). El dióxido de carbono es uno. Si se enfría, en algún momento vas a terminar con dióxido de carbono sólido, más conocido como hielo seco, sin pasar por una fase líquida intermedia. Lo mismo es cierto para la cafeína, que se sublima (pasa directamente de sólido a gas) cuando se calienta.

Condensación

La forma de las curvas de enfriamiento revelan un poco acerca de lo que ocurre cuando un gas se condensa a un líquido, o cuando un líquido se congela a un sólido. Como las partículas en la sustancia pierden energía, su velocidad disminuye hasta el punto en que las fuerzas entre ellos pueden mantenerlos juntos. Estas interacciones liberan energía, que se elimina por el enfriamiento continuo. Una vez que la sustancia comienza a condensarse, se extrae la energía liberada por la formación de enlaces intermoleculares en lugar de reducir la temperatura de la sustancia, por lo que la temperatura de la sustancia se mantiene constante durante la condensación y la congelación.

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