Cómo calcular el punto de ebullición

Punto de ebullición

¿Alguna vez has oído hablar del temporizador de huevos de tres minutos? Fue desarrollado hace mucho tiempo para decirle a la gente cuánto tiempo se debe mantener un huevo en agua hirviendo para que hierva suavemente. Funciona muy bien a nivel del mar con presión de aire estándar, pero los resultados pueden variar ampliamente a otras altitudes y / o presiones. Considere esta tabla, basada en diferentes altitudes, para hervir un huevo mediano que comienza a temperatura ambiente:

¿Por qué habría tanta variación si el huevo siempre se deja caer en agua hirviendo? La respuesta está en cuándo se produce el punto de ebullición. Cuando el agua hierve, la temperatura del agua ha alcanzado un punto crítico donde:

• La presión de vapor del agua es igual a la presión del aire circundante.
• El líquido comienza a convertirse en gas (vapor)
• La temperatura del agua no sube más (se nivela)

La mayor variable de todo esto es la presión del aire circundante. A medida que aumenta la altitud, la presión del aire disminuye porque simplemente hay menos atmósfera arriba para causar la presión. Es como sentir mucha presión de agua en el fondo de la piscina y luego sentir mucha menos presión al subir a la cima. Cuando la presión del aire disminuye, el agua hierve a una temperatura más baja (sucede antes). Una vez que el agua hierve, la temperatura de ebullición más baja se estabiliza, por lo que lleva más tiempo hervir el huevo.

Cálculos del punto de ebullición del agua

Se ha publicado mucho sobre este tema y hay muchas fórmulas complicadas a considerar. Afortunadamente para nosotros, hay dos ecuaciones muy simples que lo acercan lo suficiente al punto de ebullición. La primera ecuación lo lleva al estadio (dentro de uno o dos grados) según la altitud y la segunda ecuación es para los chefs que realmente quieren ajustar el valor en función de condiciones atmosféricas no estándar:

La ecuación 1 le da el punto de ebullición en grados Fahrenheit (F) y es muy fácil de usar. Sustituya su elevación local en pies, y le dará el punto de ebullición local para un día llamado estándar (es decir, un día con presión de aire estándar). Por ejemplo, en la cima del monte. Washington, New Hampshire, tenemos una elevación de 6289 pies (‘) sobre el nivel del mar. Sea h = 6289 en la Ecuación 1, y obtendrá agua hirviendo a T = 200.4 grados F.En Leadville, Colorado, ( h = 10,152 ‘) obtiene T = 193.3 grados F. En ambas ubicaciones, el agua comenzará a hierve antes que al nivel del mar, y seguirá hirviendo a una temperatura más baja.

La ecuación 2 le proporciona la corrección adicional (delta T) para aplicar al resultado de la ecuación 1 en función de las diferencias de presión de aire locales no estándar. La presión estándar es 29,92, y el mínimo histórico para los EE. UU. (48 estados más bajos) está en algún lugar en el vecindario de 28,1. Digamos que un enorme sistema de baja presión se ha asentado sobre el monte. Washington y la presión del aire local descienden a la friolera de 28,5 pulgadas de mercurio (Hg). Si deja P = 28.5 en la Ecuación 2, obtendrá una corrección de temperatura de -2.4 grados F. Entonces, resta 2.4 de su valor original de 200.4 para obtener un punto de ebullición de 198 grados F.

Con suerte, puede ver que en la mayoría de los casos la Ecuación 1 será suficiente. Es raro que los extremos de presión atmosférica local cambien el punto de ebullición en mucho más de un grado. Pero, si realmente quiere ser preciso, generalmente puede obtener la presión del aire local en pulgadas de mercurio de su estación de televisión o de un sitio web meteorológico de buena reputación.

A algunas personas les gusta usar una mesa para encontrar el punto de ebullición; éste se basa en la Ecuación 1 (la altitud está en pies sobre el nivel del mar):

Otras formas de cambiar el punto de ebullición

El punto de ebullición puede cambiar debido a otras cosas, como:

• Cambio en la presión atmosférica circundante

Es posible que tenga una olla a presión en casa o recuerde que su familia usó una cuando era mayor. La idea es sellar el aire sobre el agua hirviendo y permitir que aumente la presión a medida que aumenta la temperatura del agua. Se proporciona un respiradero para controlar la presión del aire en el interior y evitar que aumente indefinidamente (lo que podría ser peligroso).

Las buenas ollas a presión le permiten duplicar aproximadamente el valor de la presión del aire exterior en el interior de la olla. Para este cálculo, es mejor usar PSI (libras por pulgada cuadrada). La presión de aire estándar al nivel del mar es de aproximadamente 14,7 PSI. Esta es una tabla que le permite encontrar el punto de ebullición del agua en función de varios valores de PSI dentro de la olla:

En la tabla, debería poder ver que si duplica la presión de aire estándar (2 x 14,7 PSI) puede obtener un punto de ebullición de casi 250 grados F. Esto significa que los alimentos se cocinarán más rápido.

• Cambiar la composición del líquido.

Todos nuestros cálculos hasta ahora han sido para agua pura. Pero cada solución tiene su propio punto de ebullición. Por ejemplo, el R410-A, la sustancia química que reemplaza a los clorofluorocarbonos (CFC) como refrigerante en los sistemas de aire acondicionado, tiene un punto de ebullición de aproximadamente -61 grados F. El peróxido de hidrógeno, por otro lado, tiene un punto de ebullición de 302 grados. F.

Existe un mito popular de que puede cambiar significativamente el punto de ebullición del agua disolviendo sal o azúcar en ella. La verdad es que solo lo eleva un poco, no lo suficiente como para marcar la diferencia. Pero vale la pena mostrar cómo se ve el cálculo. Esta es una ecuación simple para mostrar cómo el punto de ebullición del agua puede cambiar en función de la concentración de otra sustancia disuelta en el agua:

En esta ecuación, el aumento del punto de ebullición está en grados F y el parámetro m representa la concentración (llamada molalidad) de la sustancia (por ejemplo, sal o azúcar) en el agua. Sigamos con la sal como sustancia por ahora. Aquí hay otra ecuación útil que puede usar para determinar m en función de la cantidad de cucharadas de sal (TS) y la cantidad de cuartos de galón (Q) de agua en la que se disuelve:

Hagamos un ejemplo rápido usando estas ecuaciones. Suponga que quiere hacer hervir 2 litros de agua. Antes de calentarlo, disuelve 10 cucharadas de sal en el agua. De la segunda ecuación, m = (0.308) x (10) / 2 = 1.54. Sustituyendo m = 1.54 en la primera ecuación, obtienes un cambio en el punto de ebullición de (0.922) x (1.54) = 1.42 grados. Agrega este valor a cualquier punto de ebullición del agua que ya había calculado. ¡No hay mucho cambio!

Resumen de la lección

El punto de ebullición del agua puede cambiar significativamente según la altitud y la diferencia entre la presión del aire local y el día estándar. Esto puede afectar especialmente los tiempos de cocción porque el agua hierve a una temperatura más baja cuando la presión del aire disminuye, y esta temperatura más baja se nivela a medida que el agua continúa hirviendo. Una presión de aire más baja siempre significa un punto de ebullición más bajo.

Calcular el punto de ebullición del agua es fácil con las ecuaciones o la tabla proporcionada. El uso de la ecuación de altitud lo lleva a uno o dos grados del punto de ebullición correcto. El uso de la ecuación basada en la desviación de su ubicación de la presión de aire estándar puede ajustar el valor.

El punto de ebullición del agua se puede aumentar significativamente con una olla a presión. La tabla muestra el punto de ebullición basado en la presión del aire en libras por pulgada cuadrada dentro de la olla. El punto de ebullición del agua también se puede aumentar ligeramente disolviendo una sustancia, como sal o azúcar, en el agua. Las ecuaciones proporcionadas muestran cómo calcular el aumento de la temperatura del punto de ebullición basándose en la adición de una cantidad fija de sal.

Los resultados del aprendizaje

Después de completar la lección, debería poder:

• Explica qué sucede cuando el agua hierve.
• Considere las variables que afectan el momento en que el agua hierve
• Demuestre cómo calcular el punto de ebullición del agua.
• Analizar cómo alterar el punto de ebullición

Rodrigo Ricardo Editor y fundador