Diferencias en calentamiento (microondas) agua-aceite
Hemos hecho un experimento en clase sobre el calentamiento en microondas de los distintos compuestos que pueden integrar un alimento, agua, aceite, una disolucón de NaCl y hielo.
Quería saber cuál es el fundamento físico-químico por el cual, teniendo 50 ml de agua y 50ml de aceite, caliente antes el agua que el aceite, sin embargo, si tenemos 500ml de agua y 500ml de aceite, caliente antes el aceite.
Quería saber cuál es el fundamento físico-químico por el cual, teniendo 50 ml de agua y 50ml de aceite, caliente antes el agua que el aceite, sin embargo, si tenemos 500ml de agua y 500ml de aceite, caliente antes el aceite.
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Respuesta de renekert
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Según mi conocimiento, la energía electromagnética usada en los hornos de microondas corresponde a una de las frecuencias de rotación del agua, de modo que el agua absorbe la energía radiante y la convierte en movimiento molecular, es decir en energía térmica.
Para intentar decir algo más sobre tu experimento tengo que saber más detalles. ¿Estaban el agua y el aceite en recipientes separados, o el aceite flotaba sobre el agua? ¿Usaron 10 veces más tiempo cuando pusieron 10 veces más volumen de líquido? y, finalmente, ¿cuáles fueron las temperaturas iniciales y finales?
Diseñar en forma correcta un experimento no es tarea fácil.
Para intentar decir algo más sobre tu experimento tengo que saber más detalles. ¿Estaban el agua y el aceite en recipientes separados, o el aceite flotaba sobre el agua? ¿Usaron 10 veces más tiempo cuando pusieron 10 veces más volumen de líquido? y, finalmente, ¿cuáles fueron las temperaturas iniciales y finales?
Diseñar en forma correcta un experimento no es tarea fácil.
Hola de nuevo, muchas gracias por la rápida contestación. Eres muy amable!
A ver, te comento en que consistía el experimento. Calentar a microondas:
a) 50ml de agua destilada
b) 50ml de aceite
c) 50ml de disolución NaCl 0,5M
d) 50 ml de hielo
e) 500 ml de agua
f) 500ml de aceite
Todo esto durante 4 min cada uno y por separado, a 300W y lo que teníamos que hacer era medir la temperatura cada 20 segundos, es decir, 12 veces de 4 minutos (240s).
Después nos han pedido que comparemos a) con b); c) con d) y e) con f) en gráficas temperatura-tiempo. y= Tª(ºC); x=tiempo(s)
Resulta que al comparar a) con b) la pendiente del agua era ligeramente más inclinada (de forma ascendente) que la del aceite. En el trabajo lo que he puesto es que se debe a que la constante dieléctrica del agua es muy superior a la del aceite y además el factor de pérdida dieléctrica también es más alto en el agua, con lo que se calienta más rápido que el aceite.
Al comparar la disolución salina con el hielo, he puesto que la profundidad de penetración es muy elevada en el hielo (800cm) mientras que la disolución de NaCl es muy pequeña, tan solo 0,3 cm.
Y ya en el último, comparando los 500ml de agua con los 500ml de aceite, curiosamente el aceite se calentaba más rápido que el agua y a la conclusión que llegué es que al haber aumentado el volumen con respecto al primer caso y dado que la profundidad de penetración de las microondas son de e 1cm en el agua y de 25cm en el aceite, el aceite se iba calentando más que el agua porque lo penetraba por completo.
Si tienes interés en esto te puedo enviar las gráficas para que saques tus propias conclusiones.
Muchas gracias de nuevo,
Saludos
A ver, te comento en que consistía el experimento. Calentar a microondas:
a) 50ml de agua destilada
b) 50ml de aceite
c) 50ml de disolución NaCl 0,5M
d) 50 ml de hielo
e) 500 ml de agua
f) 500ml de aceite
Todo esto durante 4 min cada uno y por separado, a 300W y lo que teníamos que hacer era medir la temperatura cada 20 segundos, es decir, 12 veces de 4 minutos (240s).
Después nos han pedido que comparemos a) con b); c) con d) y e) con f) en gráficas temperatura-tiempo. y= Tª(ºC); x=tiempo(s)
Resulta que al comparar a) con b) la pendiente del agua era ligeramente más inclinada (de forma ascendente) que la del aceite. En el trabajo lo que he puesto es que se debe a que la constante dieléctrica del agua es muy superior a la del aceite y además el factor de pérdida dieléctrica también es más alto en el agua, con lo que se calienta más rápido que el aceite.
Al comparar la disolución salina con el hielo, he puesto que la profundidad de penetración es muy elevada en el hielo (800cm) mientras que la disolución de NaCl es muy pequeña, tan solo 0,3 cm.
Y ya en el último, comparando los 500ml de agua con los 500ml de aceite, curiosamente el aceite se calentaba más rápido que el agua y a la conclusión que llegué es que al haber aumentado el volumen con respecto al primer caso y dado que la profundidad de penetración de las microondas son de e 1cm en el agua y de 25cm en el aceite, el aceite se iba calentando más que el agua porque lo penetraba por completo.
Si tienes interés en esto te puedo enviar las gráficas para que saques tus propias conclusiones.
Muchas gracias de nuevo,
Saludos
El calentamiento por MW se produce porque los dipolos moleculares tratan de seguir el campo eléctrico de la radiación de 2.45 GHz. El agua, un fuerte dipolo, absorbe eficientemente esa energía y se calienta. El aceite no tiene o tiene pocos dipolos (depende de que aceite estemos hablando) y se debería calentar menos.
El hielo, en el que el agua está impedida de rotar debido a su estructura de puentes de H, debería calentarse menos que el agua líquida. Respecto de la solución de NaCl, creo que, como los iones rompen las uniones de puente de H del agua, ya que agrupan los dipolos de agua a su alrededor, los liberarán para rotar más libremente y absorber mejor las MW.
Respecto de la diferencia entre los 500 mL de agua y de aceite, yo creo que es posible que el agua se haya calentado muy inhomogeneamente, sólo en una pequeña zona de los bordes, aquella que absorbió toda la radiación [ver NOTA en siguiente párrafo], mientras que el aceite se haya calentado más uniformemente en todo su volumen. Quizás valdría la pena revisar detalladamente el método de medida de temperatura.
NOTA: Respecto de tu comentario sobre la profundidad de penetración, te sugiero que pienses que ese parámetro mide el espesor de la capa de sustancia que absorbe una determinada fracción de la energía de MW. El hecho de que la penetración sea pequeña significa, entonces, que toda la energía se absorbe cerca de la superficie, en cambio, si la penetración es alta, la energía se absorbe en un volumen mayor. . .¡Pero se absorbe!. . . A menos que, como por ejemplo (según tus datos) en el hielo, el espesor de penetración sea mayor que la muestra a calentar.
El hielo, en el que el agua está impedida de rotar debido a su estructura de puentes de H, debería calentarse menos que el agua líquida. Respecto de la solución de NaCl, creo que, como los iones rompen las uniones de puente de H del agua, ya que agrupan los dipolos de agua a su alrededor, los liberarán para rotar más libremente y absorber mejor las MW.
Respecto de la diferencia entre los 500 mL de agua y de aceite, yo creo que es posible que el agua se haya calentado muy inhomogeneamente, sólo en una pequeña zona de los bordes, aquella que absorbió toda la radiación [ver NOTA en siguiente párrafo], mientras que el aceite se haya calentado más uniformemente en todo su volumen. Quizás valdría la pena revisar detalladamente el método de medida de temperatura.
NOTA: Respecto de tu comentario sobre la profundidad de penetración, te sugiero que pienses que ese parámetro mide el espesor de la capa de sustancia que absorbe una determinada fracción de la energía de MW. El hecho de que la penetración sea pequeña significa, entonces, que toda la energía se absorbe cerca de la superficie, en cambio, si la penetración es alta, la energía se absorbe en un volumen mayor. . .¡Pero se absorbe!. . . A menos que, como por ejemplo (según tus datos) en el hielo, el espesor de penetración sea mayor que la muestra a calentar.
