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Hilos
Traducción automática:
¿Por qué echamos sal al hielo cuando hacemos helado?
Hace poco estaba haciendo helado con mi familia y mi hijo de 9 años me preguntó por qué echamos sal de roca en el hielo que rodea el bote de mezcla para helados. Murmuré algo sobre el hielo que se derrite, el calor latente de fusión y las temperaturas más bajas, con la esperanza de desviar mi ignorancia con la jerga.
Insatisfecho con mi explicación, investigué un poco. Esto es lo que he aprendido sobre el descenso del punto de fusión y su función en la elaboración de helados.
Puntos de fusión
La idea generalizada de por qué ponemos sal en el hielo es que disminuye el punto de fusión. Esto tiene sentido si observamos las carreteras heladas en invierno: si hay 22F (-5C) en el exterior, el hielo de todas las carreteras no se derrite. Cuando añadimos sal, el punto de fusión se reduce más allá de la temperatura ambiente y el hielo se derrite. Muy fácil.
Pero cuando hago helado, ¡hace calor fuera! ¡¡Por eso estoy haciendo helado!! El hielo en la cubeta ya se está derritiendo bastante bien, ¿de qué va a servir bajar el punto de fusión?
Equilibrio
Convenientemente, toda mi confusión tenía un origen singular: un malentendido fundamental sobre el significado del punto de fusión de una sustancia.
Solía pensar en el punto de fusión como "la temperatura a la que un sólido empieza a fundirse". Si se llega a esa temperatura, comenzará la transición a un líquido. Eso es lo que ocurre cuando saco el hielo del congelador, ¿no?
Esto resulta ser un error sutil, pero crítico. El punto de fusión se describe con más precisión como "la temperatura a la que las fases sólida y líquida existen en equilibrio". A esta temperatura, la adición o eliminación de energía (calor) del sistema cambiará la proporción de sólido::líquido, pero la mezcla permanecerá a la temperatura de equilibrio -el punto de fusión- hasta que toda ella se haya fundido (añadiendo calor) o congelado (eliminando calor).
Digresión - Este equilibrio puede aprovecharse para calibrar un termómetro midiendo la temperatura de una mezcla de hielo y agua bien mezclada. Cualquier desviación de 32F (0C) y usted sabe que su termómetro es malo. No importa la cantidad de hielo o agua que utilices, siempre que se haya agitado y se haya dejado el tiempo suficiente para llegar a un estado de equilibrio.
Depresión del punto de equilibrio
Entonces, ¿qué hace realmente añadir sal al hielo? Sí, disminuye el punto de congelación, pero más exactamente, reduce la temperatura de equilibrio. La sal esparcida en una acera helada hace que se derrita al bajar el punto de equilibrio por debajo de la temperatura ambiente. La sal añadida a una mezcla de hielo y agua en una máquina de helados reduce la temperatura de la mezcla más allá del punto de congelación típico del agua.
Esto es importante porque el helado -con todos sus azúcares añadidos- tiene un punto de congelación que también se ha reducido por debajo de los 32F (0C). El hielo puro por sí solo no es lo suficientemente frío como para congelarlo, pero una mezcla de hielo y agua cuya temperatura de equilibrio se ha reducido sí lo es.
Los cambios de fase son costosos
Este modelo de depresión del equilibrio conlleva una implicación contraria a la intuición: se puede tomar una mezcla de hielo y agua que esté en equilibrio a 32F (0C), añadirle algo de sal, y la temperatura bajará.
Lo siento, ¿qué? ¿Puedo coger un cubo de hielo/agua, ponerlo fuera en un día caluroso de verano, añadirle sal y se enfriará? Eso no puede ser cierto, ¿verdad?
Pues resulta que sí. Lo que ocurre es que, al añadir la sal, parte del hielo se derrite -sacando calor del sistema- hasta que la temperatura ha alcanzado el nuevo punto de equilibrio, más bajo. Derretir el hielo es un proceso termodinámicamente costoso, por lo que sólo hay que derretir una pequeña cantidad de hielo antes de que el sistema alcance el nuevo equilibrio.
Resumen
En lugar de bajar el punto de fusión del hielo, es más exacto decir que la sal disminuye el punto de equilibrio de la mezcla de hielo y agua, permitiendo que se enfríe lo suficiente como para congelar el helado. La solución de hielo / agua descenderá hasta el punto de equilibrio y permanecerá en él hasta que se haya convertido completamente en sólido o líquido.
De verdad le has metido es chapa a un niño de 9 años?
Pobre criatura, vaya infancia que le espera.
#2 Al menos no andará por ahí diciendo que entes malvados y desconocidos echan nieve de plástico desde el cielo.
Las clásicas fábricas de helados artesanales usan salmuera en el tanque de congelación. Cuando se picaba un molde para hacer paletas el helado queda bastante salado, incomestible:
https://portalolanchito.es.tl/Paletas-De-Helado.htm
