​Preguntas PSU Ciencias: Transmisión de calor

La transmisión de calor ocurre a cada momento en nuestra vida diaria, podrás ver un ejemplo de esto con el siguiente ejercicio resuelto de la PSU de Ciencias.

Una persona se sirve sopa caliente a la hora de almuerzo. Al querer probarla, y para evitar quemarse, la sopla con cuidado. El procedimiento indicado baja rápidamente la temperatura de la sopa, debido a que:

A) La sopa transfiere energía térmica más rápidamente al aire.

B) Cambia el calor específico de la sopa.

C) Cambia el calor latente de vaporización de la sopa.

D) El calor específico del aire es menor que el de la sopa.

E) Aumenta el movimiento en las moléculas superficiales de la sopa.

Un plato caliente de sopa se enfría con el tiempo hasta que, eventualmente, su temperatura iguala a la del ambiente. En esta disminución de temperatura, están involucrados dos procesos: la transferencia de calor desde la sopa al aire y la evaporación que se da en la superficie expuesta de la sopa.

Siempre que dos cuerpos de diferente temperatura se ponen en contacto térmico, existe transferencia de calor desde el cuerpo con mayor temperatura al de menor temperatura. En la situación de la pregunta, la sopa transfiere calor por conducción a la capa de aire en contacto directo con su superficie. Con esto, la capa de aire aumenta su temperatura, se expande y disminuye su densidad, por lo que sube. El espacio vacante es ocupado por nuevas capas de aire a menor temperatura, que a su vez, absorben el calor de la sopa. Esto genera un flujo convectivo de aire y el enfriamiento de la sopa.

Además, ocurre el proceso de evaporación. Las partículas de la sopa chocan entre ellas, transfiriéndose energía. Algunas de estas partículas, en especial las de la superficie, pueden adquirir la suficiente energía como para desprenderse del líquido, produciéndose así el proceso de evaporación. Como consecuencia de esto, las partículas que quedan en la sopa reducen su energía cinética y, eventualmente, la temperatura de la sopa va disminuyendo a medida que las partículas se evaporan.

Cuando soplamos la sopa, removemos el aire que está inmediatamente sobre la capa de sopa, lo cual afecta a ambos procesos.

Al remover el aire caliente que está sobre la sopa y reemplazarlo por aire más frío, aumenta la diferencia de temperatura entre la sopa y el aire, por lo que ésta se enfría más rápido, al haber un mayor diferencial de temperatura.

Por otro lado, la rapidez de evaporación depende de la cantidad de vapor que hay sobre la sopa. Si es mucho existe la posibilidad de que, vía condensación, algunas partículas vuelvan a caer sobre la sopa. Al soplar se evita esta posibilidad y se aumenta la rapidez con la cual la sopa se enfría.

Por lo tanto, la alternativa correcta es la letra A).

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Imagen CC Pixabay