Cuando abrimos la heladera accedemos, aun en días calurosos, a helados, bebidas frías, comidas frescas, hielo o alimentos supercongelados. ¿Cómo es posible que el interior de la heladera se encuentre tan frío? ¿Qué hacían las personas para preservar los alimentos cuando no existían las heladeras?

Aquí encontrarás respuestas a estas preguntas y otros datos interesantes acerca de la refrigeración, explicados mediante descripciones de fenómenos físicos elementales y simples acontecimientos cotidianos. En la actividad se proponen preguntas sobre este texto y dos métodos para medir la humedad relativa ambiente.

Historia de la heladera

Actualmente es difícil imaginar cómo se arreglaba la gente sin un refrigerador eléctrico, que apareció hace apenas unos 80 años. Los antiguos griegos y romanos, por ejemplo, sacaban hielo y nieve de las cumbres de las montañas, y los guardaban en pozos tapados con madera y paja donde enfriaban sus alimentos y bebidas. En la Argentina, hasta mediados del siglo XX, los alimentos se conservaban en armarios cerrados donde se colocaba diariamente una barra de hielo, que se compraba en las carbonerías. Uno de los primeros hechos destacables de la cronología de la refrigeración aconteció en 1834, cuando Jacob Perkins inventó en Inglaterra el primer dispositivo para fabricar hielo, basado en un líquido que se evaporaba y luego se condensaba con la ayuda de una máquina. Poco después, en 1844, John Gorrie desarrolló en los Estados Unidos una heladera que funcionaba comprimiendo y expandiendo un gas en forma alternada. De esta manera se aprovechaba el enfriamiento del gas al expandirse. En 1920, empezaron a usarse en los Estados Unidos heladeras eléctricas semejantes a las actuales. El invento se generalizó en la Argentina varias dé cadas después. A partir de 1970, se popularizaron los llamados freezers, que permiten conservar alimentos congelados en buen estado durante varios meses.

Los principios del funcionamiento de la heladera

El funcionamiento de la heladera se basa en las siguientes propiedades físicas, que permiten generar frío:

1 - El calor se transfiere de un cuerpo caliente a uno frío
Para calentar un material debemos acercarlo a una fuente caliente, que se encuentra a mayor temperatura. ¿Por qué ocurre esto? www.cotodigital.com La transferencia de calor es un flujo de energía. Cuando se transmite calor entre dos cuerpos, uno pierde energía y el otro la gana. El cuerpo que pierde calor disminuye su temperatura o cambia de estado (por ejemplo, pasa de gas a líquido o de líquido a sólido). Cuando dos cuerpos a distinta temperatura se ponen en contacto, el calor es transferido del más caliente al más frío. De esta manera, la temperatura de ambos tiende a igualarse.

2 - Los gases muy comprimidos se condensan
Seguramente conocen los encendedores de plástico transparente y vieron que contienen un líquido. Esos encendedores queman un gas semejante al que arde en la cocina. Pero ¿dónde está ese gas? El gas está condensado, es decir, se encuentra en estado líquido, encerrado a alta presión (comprimido) dentro del encendedor. Cuando se comprime un gas, el volumen que ocupa se reduce (sus moléculas se acercan entre sí) y su presión aumenta. Al llegar a una presión suficientemente elevada (volumen muy pequeño), las moléculas se acercan lo suficiente como para atraerse entre sí y formar el líquido.

3 - La evaporación quita calor
Cuando salimos de la ducha o de la pileta, sentimos frío. ¿Por qué? El agua, al evaporarse, toma calor, es decir que cuando el agua se transforma en vapor le quita calor al cuerpo y por eso sentimos frío. Lo mismo pasa si nos ponemos alcohol o acetona sobre la piel; el líquido se evapora más rápidamente que el agua, y al quitar más rápido el calor de la piel sentimos más frío.

Funcionamiento de la heladera


En verano mojarse puede ser un alivio. Pero si nos mojamos en invierno hay que secarse enseguida, porque el agua, al evaporarse, quita calor del cuerpo. Cuando hace calor o hacemos ejercicio físico, transpiramos más. La evaporación del sudor ayuda a bajar la temperatura del cuerpo. Esta propiedad también puede observarse con los aerosoles. Cuando rociamos una cantidad considerable de cualquier producto envasado en aerosol, notamos que el envase se enfría. ¿Por qué ocurre esto?

Dentro del envase hay una sustancia, el propelente, que sirve para impulsar el producto que se desea rociar (por ejemplo, desodorante o insecticida). El propelente, en condiciones normales, es una sustancia gaseosa, pero dentro del aerosol se encuentra comprimido en estado líquido.
Cuando se oprime la válvula, la presión interna del envase empuja su contenido hacia fuera y sale el propelente con el producto. Esto disminuye la presión en el interior del envase.
Al haber menos presión, parte del líquido que está en el envase se evapora.
Al evaporarse, el propelente absorbe calor del ambiente. Por lo tanto, los materiales próximos, como el envase, se enfrían.

heladera


El aerosol se enfría porque la evaporación quita calor.

En los ejemplos anteriores se pudo observar que cuando un líquido se hace gas (evaporación), quita o absorbe calor. Esto se debe a que el gas tiene un mayor contenido energético que el líquido, si tienen la misma temperatura. En el caso contrario, cuando un gas se hace líquido (condensación), se libera calor. En estas transformaciones, la diferencia de energía entre ambos es liberada o absorbida en forma de calor.

4 - La compresión calienta, la expansión enfría
Cuando inflamos la rueda de una bicicleta, notamos que el tubo del inflador se calienta. ¿Por qué ocurre esto?

Cuando un gas se comprime, aumenta su temperatura (se calienta); y cuando se expande (aumenta su volumen), su temperatura disminuye (se enfría).
Al inflar la rueda, empujamos con un émbolo el aire contenido dentro d el tubo del inflador (le entregamos energía en forma de trabajo).
Al comprimirse, el aire aumenta su temperatura, le transfiere calor al tubo del inflador (que se encontraba a menor temperatura) y hace que éste se caliente.

Freezer


El inflador se calienta porque el gas se comprime.

Estos cambios se deben a la pérdida de energía del gas cuando se expande, a causa del trabajo que realiza al "empujar hacia fuera" y a la energía que se le transfiere al comprimirlo cuando se lo "empuja hacia adentro".