Los más jóvenes puede que no hayan bebido jamás de un botijo, pero la mayoría de nosotros ha bebido de alguno e incluso posee uno en casa, ya que es un elemento típico de la cultura española, especialmente por el sur de nuestro país. Este dispositivo representa una de las obras de ingeniería más simples y efectivas, ya que sin ningún tipo de aporte de energía es capaz de enfriar el líquido que se encuentra en su interior.
Para que os hagáis una idea de su potencial, si dejamos el botijo colocado en una temperatura ambiente de unos 30 grados centígrados, es capaz de enfriar el agua de su interior hasta 10 grados. De hecho, enfría la temperatura con cierta velocidad ya que normalmente es capaz de disminuir estos 10 grados en menos de una hora. Veamos cómo funciona.
Un botijo es un recipiente de arcilla cuyo objetivo es almacenar agua y enfriarla. El orgien de este término se remonta a los romanos, que lo denominaban “buttis”. Actualmente suele recibir diferentes nombres en función de la localidad: en Andalucía se conoce como “búcaro”, en Cataluña como “càntir”, etc.
Se utiliza la arcilla porque el funcionamiento del botijo se basa en la porosidad de su superficie. Es decir, el material no está totalmente cerrado y el agua de su interior puede salir a la superficie. Este efecto se conoce normalmente como sudar, ya que literalmente parece que el botijo suda el agua de su interior y se enfría. Podéis ver este fenómeno en cualquier botijo que esté lleno de agua.
El proceso de fabricación de estos poros se realiza a la hora de calentar la arcilla moldeada. En función de la temperatura a la que calentemos el recipiente en un horno, su superficie será más o menos porosa. En cualquier caso, también se podrían eliminar estos poros pintando su superficie o barnizándola, pero el botijo perdería todo su potencial y sólo nos serviría como un gran pisapapeles.
¿Y por qué enfría el agua el botijo sólo por tener ciertos poros? Lo primero que tenemos que tener en mente es que cuando un líquido se encuentra caliente, es decir tiene cierta energia, sus moléculas se mueven de un lado a otro. Cuanta más energía tiene el líquido (más caliente está), más se desplazarán las moleculas y más se chocarán unas con otras. Cuando introducimos agua caliente en un botijo, las moléculas de agua se desplazan unas sobra las otras, tanto en la parte inferior de éste, como en su superficie. En concreto, en la superficie existen moléculas que están en contacto con otras moléculas de su alrededor y con el aire que está encima. Al ser golpeada por las moléculas vecinas, una molécula que se encuentre en la superficie puede saltar hacia arriba y mezclarse con el aire, formándose una fina nube de vapor de agua en torno a la superficie.
Esta molécula que se ha escapado consigue que haya menos energía en el agua, ya que se la ha llevado consigo. Podéis verlo de esta forma. Esa molécula que acababa de recibir un “impacto” no va a golpear a las moléculas de su alrededor, ya que se ha escapado a la superficie, por lo que la “energía total” del conjunto se ve disminuida. Otra forma de verlo es imaginar cientos de bolas de ping-pong encerradas en un recipiente y chocando entre sí. Si vamos quitando bolas, cada vez habrá menos choques, y por tanto menos energía.
Ya hemos visto el mecanismo por el cual una molécula de agua salta al aire del exterior convirtiéndose en vapor de agua. Sin embargo hay que tener en cuenta otro factor. ¿No podría ese vapor de agua volver a la superficie de líquido y volver a calentarlo? ¿No habría que retirar ese vapor de agua para facilitar que nuevas moléculas “salten” hasta arriba y continúen enfriando el líquido? Esto es exactamente lo que hay que hacer. Si dejásemos un recipiente lleno de agua en una habitación hermética cerrada, el vapor de agua formado por las moléculas que han escapado llegarían a un equilibrio, y el líquido no continuaría enfriándose. Tendríamos que ventilar la habitación y sacar ese vapor de agua. Para eso necesitamos los poros del botijo, para que las moléculas de agua puedan abrirse paso hacia la superficie.
Sin embargo, hace falta un ingrediente más: que exista una corriente de aire seco en el exterior que se lleve este vapor de agua alrededor del botijo. Es el mismo mecanismo por el que ponemos la ropa a tender. Si el ambiente exterior es seco, la ropa se secará antes. Así, en localidades donde el ambiente es menos húmedo, los botijos tienen un mayor rendimiento y pueden descender la temperatura del líquido hasta 13 grados centígrados.
Como dato curioso, unos investigadores españoles de la Universidad Politécnica de Madrid (Gabriel Pinto y José Ignacio Zubizarreta) estudiaron recientemente el modelo físico de este proceso y plantearon sus ecuaciones dinámicas para un botijo esférico.
Comentarios
interesante
Vaya, con esto, la expresion "eres mas simple que el mecanismo de un botijo" dejara de tener de tener sentido.
La explicación del enfriamiento está en el cambio de estado del agua: cuando pasa a estado gaseoso (cuando esas moléculas saltan) "roba" energía al resto del agua, lo que provoca que esta se enfríe. Vamos, que para saltar esas moléculas roban energía a las demás. Es el funcionamiento en el que se basa cualquier frigorífico moderno, a base de condensar un gas y evaporarlo.
interesante
Entonces el de la foto no funcionaría ya que no parece que sea de arcilla.
yo hable con bob esponja y me lo explico,Como bien saben bobesponja vive en el fondo del mar y el domina muy bien todo lo relacionado con el agua.Gracias Bob eres el mejor
El principio es el mismo que si te chupas el dedo (o cualqueir otra parte de tu anatomía) y soplas sobre él...
Para que el agua que contiene la saliva se evapore (y se seque el dedo) tiene que coger energía de alguna parte, y lo hace del calor de tu cuerpo. Lo mismo se aplica también para el funcionamiento de una nevera, pero con freón en vez de con saliva.
¿No es así?
interesante
Ambas explicaciones son correctas. La dada por Luso y Elf_vigo es la explicación macroscópica dada por la termodinámica: dado que una parte del líquido sufre un cambio de estado, y esto requiere energía, hay que sacarla de algún lado, por lo que el agua se enfría.
La que se da en el artículo es una explicación más fundamental, pues es microscópica (Mecánica estadística). No obstante, no me parece que esté bien explicada. No basta con que se escapen moléculas del agua para que ésta se enfríe. Si se escapasen moléculas al azar, es verdad que la energía del agua disminuiría, pero no su energía media. Lo importante es que sólo pueden escapar las que más energía tienen, dejando atrás a las de menos energía, por lo que el sistema se enfría.
Pero mejor, aprovecho el ejemplo de las bolas de ping-pong del artículo: si se retiraran las bolas al azar, como se explica en el artículo, la energía media de las que quedan, sería aproximadamente la misma. Pero si sólo quitamos las más rápidas, se irán quedando en el sistema las más lentas, y en promedio la energía disminuirá.
Por ese pitorro, no parece que vaya a salir el agua fresca que digamos...
Más bien caliente.
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