¿Por qué se evapora el agua del mar si no está a 100 grados?

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Sobre el blog

Luis Martín Martínez
Luis Martín Martínez es el Director de Hidrología Sostenible, que tiene como actividades la comunicación y creación de contenidos especializada en el mundo del agua, y la realización de proyectos para un uso sostenible del agua en el entorno urbano.
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El agua pasa de estado sólido a líquido a 0 °C y de estado líquido a gaseoso a 100 °C, o al menos eso nos enseñaron en la escuela.

Y no es una coincidencia, Anders Celsius en 1742 uso los puntos de ebullición y congelamiento del agua para establecer su famosa escala de temperatura. Curiosamente los estableció al revés de como están ahora, siendo 100 °C el punto de congelamiento y 0 °C el de ebullición, de modo que las temperaturas más altas correspondían a las más frías. Jean-Pierre Christin y Carlos Linneo en años posteriores fueron los que intercambiaron estos valores.

Aunque estos valores tienen unos cuantos matices.

La ebullición se produce a una presión de 1 atmósfera, o lo que es lo mismo 1013.25 milibares, que es la que se considera normal a nivel del mar. Pero podemos tener encima una borrasca, lo que hace que la presión atmosférica disminuya, o un anticiclón, que hace que la presión atmosférica aumente. O lo más sencillo, que no estemos a nivel del mar.

Si la presión es mayor de 1 atmósfera, el agua necesitará llegar a más de 100 grados para hervir, sin embargo, si la presión es menor, el agua hervirá a menor temperatura.

De hecho, en el punto más alto de la tierra, la cima del Everest, el agua hierve alrededor de 72 °C. Teniendo en cuenta que en un huevo duro la clara solidifica a 62 °C y la yema a 68 °C, estaríamos al límite de poder cocer un huevo en la cima del Everest sin usar un olla a presión.

Y si la presión es suficientemente baja, el agua hervirá a temperatura ambiente, como podemos ver en este vídeo:

¿Entonces por qué el agua del mar se evapora a temperatura ambiente?

Si esta fuese la única manera de que el agua líquida pase a vapor, para que empezase el famoso ciclo del agua, el mar debería llegar a 100 grados y las langostas ya las pescaríamos cocidas (d.e.p. tenacitas). Afortunadamente no es así dando lugar a cosas tan maravillosas como el ciclo del agua y los botijos.

A 100 grados todas las moléculas de agua tienen la energía cinética necesaria para convertirse en vapor, pero a menor temperatura, algunas partículas en la superficie, pueden tener suficiente energía cinética que les permita romper las fuerzas propias del estado líquido y escapar de la masa de agua, o lo que es lo mismo, evaporarse.

Las partículas que se escapan son las de mayor energía, quitándole energía al conjunto y reduciéndose así su temperatura global, que es la razón de porqué enfría un botijo y el sudor humano.

Cuanto mayor temperatura tenga el agua, mayor probabilidad habrá de que haya partículas con la energía cinética necesaria para evaporarse, de la misma manera que la radiación solar también favorece este proceso al dotar de más energía a las partículas.

Justo encima de la superficie de agua libre se formará una capa de vapor de agua que se acumulará hasta que se sature el aire, entonces toda el agua que se evapore se condensará manteniendo un equilibrio.

Esto sería así en un entorno cerrado, pero al aire libre tenemos otros fenómenos que intervendrán en la evaporación.

Difusión: Es un proceso molecular que se produce por diferencias de concentración de cualquier sustancia. A la naturaleza no le gustan las diferencias, como decía un profesor mío, de tal modo que si echamos una cuchara de sal en un cubo de agua, la sal tenderá a ir de los lugares de mayor concentración a los de menor hasta que la salinidad sea uniforme, sin necesidad de removerlo.

Esto mismo le pasa al vapor de agua que se produce sobre la superficie, al estar rodeado de aire con menos concentración de vapor de agua (menor humedad relativa), se difundirá. Cuanto mayor sea la diferencia de humedades relativas, mayor será la difusión y por lo tanto se favorecerá la evaporación.

La temperatura del aire también juega su papel. Al aumentar la temperatura, la presión de vapor de saturación del aire, que se podría entender como la cantidad máxima de vapor de agua que puede retener el aire, aumenta. Si el aire tiene la misma cantidad de vapor de agua pero la cantidad máxima aumenta, la humedad relativa (relación entre la humedad del aire y la máxima posible) disminuye. De este modo vemos que la temperatura afecta a la humedad relativa y esta a su vez afecta a la evaporación.

Además, si hay viento sobre el agua, este retirará la capa de aire húmedo de la superficie, sustituyéndolo por aire más seco, por lo que el viento también aumenta la evaporación.

Por lo tanto la evaporación se verá afectada principalmente por:

  • Radiación solar
  • Temperatura del agua
  • Humedad relativa del aire (que se ve afectada por la temperatura del aire)
  • Velocidad del viento

¿Y el agua se congela siempre a 0 °C?

Respuesta rápida, no. La formación del hielo es un proceso de cristalización que requiere su tiempo, por lo que si intentamos congelar el agua rápidamente, podemos tener agua líquida (o una mezcla de líquida y congelada) por debajo de 0 °C. Incluso se da un efecto muy curioso por el que el agua caliente se congela antes que el agua fría (no, no es una errata), pero eso lo dejaremos para un próximo artículo.

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