1. Mecanismos de transferencia de energía
* Conducción: Transferencia de calor a través del contacto directo. La fuente de calor (por ejemplo, una estufa) transfiere calor a la olla, y luego la olla transfiere el calor a las moléculas de agua en contacto directo con él.
* Convección: Transferencia de calor a través del movimiento de fluidos. A medida que el agua en el fondo de la olla se calienta, se vuelve menos denso y se levanta. El agua más densa y más densa se hunde para ocupar su lugar, creando una corriente circulante que distribuye el calor en todo el agua.
* Radiación: Transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas. Si bien es menos significativo en el agua hirviendo en comparación con la conducción y la convección, se produce cierta transferencia de calor mediante radiación infrarroja desde la estufa o el entorno circundante hasta la olla.
2. Ley de conservación de energía
La ley de conservación de la energía establece que la energía no puede ser creada o destruida, solo transformada de una forma a otra. En agua hirviendo, esto significa:
* Entrada de energía: La estufa proporciona energía térmica (calor) al agua.
* Transformación de energía: Esta energía térmica hace que las moléculas de agua vibren más rápido, aumentando su energía cinética.
* Salida de energía:
* Cambio de fase: A medida que el agua se calienta, la energía entra en la ruptura de los enlaces entre las moléculas de agua, lo que hace que el líquido pase a un gas (vapor). Esto requiere una cantidad significativa de energía.
* Pérdida de calor: Se pierde cierta energía en el entorno circundante a través de la convección y la radiación, pero esto suele ser una cantidad menor que la energía utilizada para ebullición.
3. El ciclo
1. La estufa transfiere calor a la olla (conducción).
2. La olla transfiere el calor al agua (conducción).
3. Las corrientes de convección distribuyen el calor en todo el agua.
4. Las moléculas de agua absorben el calor, aumentando su energía cinética.
5. Cuando el agua alcanza los 100 ° C (212 ° F) a la presión atmosférica estándar, la entrada de energía entra en romper los enlaces entre las moléculas de agua, lo que hace que hierva y se convierta en vapor.
En esencia, la ley de conservación de la energía se mantiene porque la energía suministrada por la estufa se transforma en la energía cinética de las moléculas de agua y la energía requerida para cambiar su fase de líquido a gas. Se pierde una pequeña cantidad de energía para el medio ambiente, pero la mayoría se usa para hervir el agua.
