miércoles, 15 de junio de 2011

Condensación ordenada (o la tapa de la lasaña)

Con esto de tener hijos con jornada intensiva hay que organizarse bien para tener comida a tiempo cada día. La lasaña, hecha la noche de antes, la tapamos con un plástico de cocina, y al día siguiente tardamos un rato en comer porque me entretuve en mirar y fotografiar el plástico que tapaba la comida (ver foto adjunta).

En el momento de poner el plástico como  tapa, la comida estaba caliente, y a lo largo de la noche se fue enfriando. El espacio entre la tapa y la lasaña quedó lleno de aire con mucha humedad, con agua disuelta. Cuanto más frío está el aire menos agua le cabe disuelta, hasta que no le cabe más (se alcanza el 100% de humedad relativa) y el agua se "desdisuelve", precipita que es como se dice bien "desdisolver". Para los fans del blog (si los hubiere) este fenómeno no es nuevo, lo comentamos AQUI a propósito de botellas de agua. Pero hoy podemos ir un paso más allá y fijarnos en que la forma en que se depositan las gotas es verdaderamente interesante.

La primera consideración es que hay muchas gotas pequeñas en vez de una grande. No siempre las cosas precipitan de esa manera. Si furea sal disuelta en agua la que tiene que precipitar, tiende a hacerlo donde ya hay, creando un cristal cada vez más grande. Muchos de los minerales se han formado de esta forma, dando lugar a grandes cristales. En esos casos, a cada átomo que va a pasar a la fase sólida le resulta cómodo (energéticamente favorable) hecerlo junto a otros que ya están (centros de nucleación). En el caso que nos ocupa las gotas se condensan, pasan de gas a líquido. Ese proceso lleva aparejada una energía en forma de calor, el mismo calor que roba el agua cuando se evapora (por eso el sudor nos refresca, y así funcionan los botijos) lo deposita cuando se condensa. Esto hace que la creación de una pequeña gota caliente localmente el entorno y lo haga menos atractivo para las siguentes moléculas, porque la condensación se produce en los ligares más fríos disponibles. Así que a medida que se va enfriando la lasaña van apareciendo gotas minúsculas cubriendo todo el plástico disponible. Podemos imaginar que se forma una película de líquido, lo que pasa es que la tensión superficia fracciona la película en esferas, semiesferas, en realidad, que son las gotitas. Como del fraccinoamiento de un líquido en gotas por la tensión superficial hablamos aqui hace un par de entradas, no me enrollo ahora con eso.

A medida que la cantidad de líquido que se va depositando crece, las gotitas empiezan a crecer y acercarse unas a otras. Cuando están lo suficientemente juntas, se funden en una sola. La tensión superficial tira de ellas y se forma una nueva semiesfera de doble volumen. Visto en conjunto lo que al principio eran gotas invisibles, solo percibimos que el plático se empaña, se va convirtiendo en un conjunto de gotas cada vez más grandes.

La segunda observación sorprendente es que esas gotas grandes crecen de una forma muy ordenada, creando patrones hexagonales de una regularidad llamativa. Si llenamos el fondo de una caja de canicas y la inclinamos para que se amontonen, la forma de máxima compactación es ese mismo patrón hexagonal que se ve en ampliaz donas de la fofografía, solo que aquí las esferas (las gotas, que son semiesferas) no llegan a tocarse, sino que se mantienen a una distancia apreciable, cabría una gota entre cada dos de las que están.

Bueno, suficiente observación, habrá que pasar a comerse la lasaña ya. Sobre la mecánica de la condensación y el depósito de este tipo de películas (physical vapor deposition) hay abundante literatura científica que no he consultado para redactar lo anterior. Espero no haber cometido ningún error importante en la explicación.

Por cierto, la tesis de la que hablaba al final de la entrada anterior trata sobre planos de esferas...

La foto que tengo de fondo en el blog, por lo menos en el momento de escribir la entrada, es esta misma solo que tratada para cambiarle el color.
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