Te damos la respuesta a esta duda, o por lo menos eso esperamos. Si sigues con inquietudes coméntalo, que sin dudarlo te ayudaremos
Solución:
En gran parte porque, en circunstancias normales, el agua no se calienta más que hirviendo; en ese punto se convierte en vapor, como ya sabe. Puedes agregar calor y hervir más rápido, pero el agua solo puede calentarse un poco. Cuando quita la fuente de calor, el agua caerá rápidamente por debajo de este umbral. Estás justo en el filo de la navaja de la temperatura.
Porque el agua, y por lo tanto el acero, no está a más de 100 ° C
Suponiendo una presión normal (1 atmósfera), el agua hierve a 100 ° C. El agua no puede calentarse más porque entonces se convierte en vapor. El agua hirviendo circula muy eficazmente. Tan pronto como se forma una burbuja de vapor, se eleva y se reemplaza con agua líquida.
Esto hace que sea casi imposible que el acero que está en contacto con el agua se caliente a más de 100 grados. Incluso si el acero debajo está más caliente que eso, en la interfaz entre el acero y el agua, la temperatura estará muy cerca de los 100 grados.
Entonces, debido a que el agua nunca está a más de 100 ° C, y debido a que el agua absorbe el calor del acero de manera muy efectiva, y debido a que el acero es un buen conductor del calor, esto combinado significa que todo el fondo de acero de la olla nunca se calienta mucho más que 100 ° C. El agua efectivo el acero nunca debe estar mucho más caliente que 100 ° C.
Nota al margen 1: Esta es la razón por la que el enfriamiento por agua funciona tan bien, porque mientras el agua sea líquida, la temperatura máxima que se está enfriando es cercana a los 100 ° C.
Nota al margen 2: esta a su vez es la razón por la que puede hervir agua en un vaso de papel o plástico sobre una llama abierta; el agua obligará al papel / plástico a no calentarse tanto que se chamusque o se derrita.
Esto significa que tan pronto como quita la fuente de calor (el gas ardiente en su caso) del acero, el remojo de calor que hace el agua hace que la temperatura del acero baje muy rápidamente por debajo de los 100 ° C.
La principal razón es que hervir requiere enormes cantidades de energía.1,2 ¿Cuántos minutos se necesitan para hervir, digamos, un cuarto de galón o un litro de agua (¿5 minutos?), En comparación con evaporando hirviendo (¿30 minutos?). Esa relación es una buena estimación de la energía necesaria para que el agua se evapore. La energía para la evaporación se extrae del calor. en el medio ambiente, que se utiliza con frecuencia cuando se necesita refrigeración en aplicaciones técnicas y diarias.
Entonces el orden de los eventos es:
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La afluencia constante de calor de la llama mantiene el agua hirviendo.
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La afluencia de calor se detiene porque apaga la estufa.
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Por un momento, hay suficiente calor en el recipiente para hervir un poco más de agua, lo que enfría el agua propiamente dicha y el recipiente.
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Debido a la energía utilizada para la evaporación, la temperatura del agua desciende por debajo del punto de ebullición y el agua deja de hervir. Esto sucede rápidamente porque la energía térmica almacenada en el agua y el recipiente es pequeña en comparación con la energía necesaria para evaporar el agua.
Quizás se podría agregar que el agua se puede evaporar muy rápidamente y básicamente utiliza la energía disponible “inmediatamente”. La física es bastante interesante porque el factor limitante es qué tan rápido puedes transportar la energía al agua. El transporte de calor desde una superficie sólida (léase: olla de metal) al agua líquida es muy bueno, en parte debido a la convección del agua. Pero cuando comienza a hervir, el vapor se interpone en el camino que conduce el calor comparativamente mal, lo que conduce al efecto curioso de que hay una temperatura óptima para una superficie de calentamiento por encima de la cual el calentamiento realmente se ralentiza hasta que la transferencia de energía por radiación se hace cargo.
Sospecho que se podría evaporar una pequeña cantidad de agua “instantáneamente” al irradiarla con microondas intensas que transportan la energía justo donde se necesita, eludiendo, por así decirlo, todos los problemas de transporte de calor.
1 La evaporación es un transición de fase de la fase fluida (“agua”) a la fase gaseosa (“vapor” o “vapor”, pero tenga cuidado con las palabras cotidianas: ¡el vapor de agua es invisible!). La mayoría de las transiciones de fase implican grandes flujos de energía. Esa es la razón por la que el hielo es un excelente refrigerante a 0 C (por ejemplo, en su nevera). No es solo el temperatura del refrigerante, es la energía necesaria para la inminente transición de fase.
2 Esta energía se llama “calor de evaporación (latente)” o entalpía. Para el agua, es de aproximadamente 2,2 kilojulios por gramo, si podemos confiar en wikipedia, lo que lo haría 2,2 megajulios por litro, también conocido como 2,2 megavatios segundos (¿no te encantan las unidades métricas?). Por Watthoras en lugar de -segundos, dividimos por los 3600 segundos en una hora para obtener 611 Watthours, lo que cumple con mi estimación de 30 minutos con una olla de 1 kW bastante bien :-).