ANÁLISIS Y ESTUDIO DE LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN Y CONGELACIÓN DEL AGUA EN LA CIUDAD DE SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS

...

= Segunda temperatura a ser transformada[pic 29]

=Temperatura de congelación de Y[pic 30]

= Temperatura de ebullición de Y[pic 31]

2.2 EBULLICIÓN Y CONGELACIÓN DEL AGUA

EBULLICIÓN

Cuando se calienta un líquido, alcanza eventualmente una temperatura en la cual la presión del vapor es lo bastante grande que se forman burbujas dentro del cuerpo del líquido. Esta temperatura se llama punto ebullición. Una vez que el líquido comience a hervir, la temperatura permanece constante hasta que todo el líquido se ha convertido a gas [5].

El punto ebullición normal del agua es 100 °C a una atmósfera de presión. Pero si se trata de cocinar un huevo en agua hirviendo mientras se acampa en las montañas rocallosas a una elevación de 10,000 pies sobre el nivel del mar, usted encontrará que se requiere de un mayor tiempo de cocción ya que el agua hierve a no más de 90 °C. Usted no podrá calentar el líquido por encima de esta temperatura a menos que utilice una olla de presión. En una olla de presión típica, el agua puede seguir siendo líquida a temperaturas cercanas a 120 °C y el alimento se cocina en la mitad del tiempo normal.

Para explicar por qué el agua hierve a 90 °C en las montañas, o porqué hierve a 120 °C en una olla de presión, aunque su punto ebullición normal es 100 °C, primero necesitamos entender por qué los líquidos bullen. Debe quedar claro que se tiene la ebullición de un líquido cuando la “La presión del vapor del gas que se escapa del líquido es igual a la presión ejercida en el líquido por sus alrededores” [6] Como se observa en la siguiente figura

[pic 32]

Figura 2. Puntos de ebullición del agua en relación a la presión del vapor

Fuente:

El punto de ebullición normal del agua es 100 °C porque ésta es la temperatura a la cual la presión del vapor del agua es 760 mmHg, o 1 atmósfera. Es decir que bajo condiciones normales, cuando la presión de la atmósfera es aproximadamente 760 mmHg, el agua tiene un punto de ebullición de 100 °C. A 10,000 pies sobre nivel del mar, la presión de la atmósfera es solamente 526 mmHg. A esta presión el punto de ebullición del agua ocurre a una temperatura de 90 °C [7].

[pic 33]

Figura 3. Olla con agua en su punto de ebullición

Fuente: Femenino.inf

CONGELACIÓN

El punto de congelación de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido y del sólido se igualan, conservando la misma presión de vapor cuando están expuestos a una presión de una atmósfera, siendo dicho punto siempre inferior al de la solución pura [7].

En el caso del agua pura (H2O), el punto de congelación es 0 °C. Esto quiere decir que, mientras esté a una temperatura superior a 0ºC e inferior a los 100ºC (ya que ese es su punto de ebullición), el agua se encontrará en estado líquido. Si la temperatura desciende por debajo de los 0ºC, el agua se congelará y pasará a convertirse en un sólido (hielo).

[pic 34]

Figura 4. Congelación del Agua

Fuente: Science News

2.3 Formula para el cálculo de la densidad del agua

La fórmula para calcular la densidad del agua mediante la fórmula CCM [8] es la siguiente:

[pic 35]

(2)

Donde:

t= Temperatura del agua en °C

a1= -3,983035°C

a2 = 301,797°C

a3=522528,9°C

a4=69,34881 °C

a5=999,972 kg* m^ (-3)

El factor de corrección por compresibilidad (Fc), se obtiene de:

[pic 36]

(3)

Dónde:

p= presión atmosférica en Pa

p0=101325 Pa

K0=50.74*10^ (-11) Pa^ (-1)

K1=-0.326*10^ (-11) Pa^ (-1) °C^ (-1)

K2=0.004*10^ (-11) Pa^ (-1) °C^ (-2)

La Corrección por aire disuelto en el agua (Cad) se calcula con la siguiente expresión

[pic 37]

(4)

Donde:

S0= -4.612*10^ (-3) kg*m^ (-3)

S1= 0.106*10^ (-3) kg*m^ (-3) °C^ (-1)

Para poder determinar la temperatura de ebullición y congelación utilizamos la formula (2), despejando t y con los valores ya determinados de la densidad del agua a diferentes temperaturas establecemos la práctica.

DENSIDAD DEL AGUA A DIFERENTES TEMPERATURAS

Se muestra un intervalo del 1 al 100 [9]

Temperatura en °C

Densidad en kg/m^3

1

999.89

2

999.94

3

999.98

4

1000

5

1000

6

999.99

7

999.96

8

999.91

9