¿Alguna vez te has preguntado de dónde vienen esas pequeñas gotas de agua que caen sobre tu césped en una mañana fría, a pesar de que no llovió la noche anterior? Esas gotas de agua están ahí debido a un fenómeno conocido como condensación.
¿Qué es la condensación?
Es un proceso mediante el cual el estado físico de la materia cambia de fase gaseosa a fase líquida como resultado del descenso de temperatura. Puedes pensar en ello como un proceso inverso de vaporización. Las moléculas que fabrican todo lo que nos rodea están en constante estado de movimiento. Su estado físico depende de qué tan rápido o lento se mueven. Por ejemplo, cuando calentamos el agua, sus moléculas comienzan a moverse de manera más aleatoria y a espaciarse mucho más. Conduce al cambio en el estado físico del agua de agua líquida a vapor de agua. Por el contrario, cuando enfriamos estos vapores de agua, se vuelven más lentos y se acercan entre sí para formar agua líquida nuevamente. Quizás se pregunte cómo estos vapores de agua pueden enfriarse por sí solos.
Ejemplos de condensación
1. Nubes en el cielo
El agua cubre casi el 71% de la superficie terrestre. Está presente en sus tres fases (sólido, líquido y gaseoso) sobre y debajo de la superficie terrestre y se mueve continuamente en un ciclo para unir las partes principales del sistema climático terrestre: aire, nubes, océano, lagos, vegetación, manto de nieve y glaciares. Este ciclo se conoce como ciclo del agua y en él la condensación juega un papel importante. El agua presente en la superficie terrestre, como en los océanos, ríos, lagos y otros cuerpos de agua, se evapora debido al calor del sol. Estos vapores de agua, al ser más ligeros, ascienden en la atmósfera. A medida que ascienden, se enfrentan a una caída significativa de la temperatura.
Esto sucede debido a la baja presión del aire en altitudes más altas. La temperatura más baja permite que los vapores de agua se enfríen (pierdan calor) y disminuyan la velocidad para volver a combinarse como una nube y condensarse en gotas de agua. Estas gotas de agua comienzan a acumularse y formar gotas de agua más grandes. Cuando estas gotas de agua se vuelven significativamente pesadas, se precipitan bajo la influencia de la gravedad y se convierten en lluvia.
2. El rocío de la mañana
Si te levantas temprano en una mañana fría, es posible que encuentres un paisaje transformado por miles de brillantes gotas de rocío. El rocío no es más que agua presente en el aire. Hay moléculas de vapor de agua presentes en el aire que no podemos ver a simple vista. A medida que se pone el sol, el aire y las superficies empiezan a perder el calor ganado por las radiaciones solares durante el día. El aire más frío no puede contener tanto vapor de agua como el aire más cálido; A medida que la temperatura desciende, la tasa de condensación excede la tasa de evaporación y se forman gotas de agua. La temperatura a la que esto ocurre se conoce como punto de rocío. El rocío se deposita en superficies más frías que el aire circundante. Por lo tanto, encuentras pequeñas gotas de agua en tus autos, techos y césped, en una mañana fría, a pesar de que no llovió la noche anterior. Además, Dew juega un papel importante en la mejora de la salud y la resiliencia del ecosistema. Por ejemplo, los altos niveles de rocío en los pastizales podrían proporcionar la humedad necesaria para que germinen diferentes tipos de semillas, quizás incluso creando condiciones que favorezcan la transición de los pastizales a los bosques.
3. Niebla en el aire
No siempre es necesario que los vapores de agua suban a mayores altitudes para convertirse en nubes; a veces, dadas ciertas condiciones, pueden condensarse justo encima de la superficie terrestre para formar la niebla. La niebla se produce cuando el aire con una humedad relativamente alta entra en contacto con una superficie más fría, a menudo la superficie de la Tierra, y se enfría hasta el punto de rocío. Un enfriamiento adicional provoca condensación y formación de nubes de bajo nivel. La niebla que se desarrolla cuando el aire caliente se mueve sobre una superficie más fría se conoce como niebla advectiva. Otra forma de niebla, conocida como niebla radiativa, se desarrolla durante la noche cuando las temperaturas de la superficie son frías. Si el aire no se mueve muy rápido, la capa de niebla no se mezcla fácilmente con el aire que está encima, lo que promueve la producción de niebla superficial poco profunda.
4. Respirar niebla en los inviernos
Durante los inviernos, puedes obtener una aproximación del frío que hace afuera simplemente observando el aire visible que sale de tu boca. Es un hecho bien establecido que inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono. Dado que ambos gases son incoloros, te preguntarás ¿cómo podemos ver el aire que sale de la boca? Nuestro cuerpo está compuesto casi en un 60% por agua y, cuando exhalamos, hay algunos vapores de agua presentes junto con dióxido de carbono. Las moléculas de agua necesitan mucha energía para permanecer en forma gaseosa. Cuando las moléculas de vapor de agua caliente de los pulmones llegan al aire más frío, se condensan en pequeñas gotas de agua líquida que pueden reflejar la luz que incide sobre ellas de tal manera que se vuelven visibles incluso a simple vista. Sin embargo, durante un día normal, la temperatura es lo suficientemente alta como para mantener las moléculas de agua en estado de vapor y, por lo tanto, no podemos verlas.
5. Ventanas de automóviles empañadas
Durante la temporada de invierno o en climas fríos, ve niebla en las ventanas y parabrisas mientras conduce, lo que puede causar dificultad para conducir el vehículo. Los parabrisas se empañan debido a las diferencias de temperatura y humedad del aire (humedad). El empañamiento de las ventanas es causado por el aire húmedo dentro del vehículo que entra en contacto con el parabrisas frío antes de que se caliente. Su parabrisas estará más frío que el aire dentro del automóvil, ya que está en contacto con el aire exterior más frío. El aire húmedo entra en contacto con la superficie fría del cristal de la ventana y se condensa formando lo que conocemos como niebla. La clave para saber si podemos esperar encontrar niebla es la temperatura a la que se puede mantener la cantidad máxima de vapor de agua en el aire a una presión determinada antes de condensarse en líquido. Esto se conoce como punto de rocío. También es importante tener en cuenta que el aire atrapado en el coche del día anterior estará más húmedo que el nivel de humedad exterior, por lo que retendrá más humedad.
6. Gafas empañadas
Si usa un par de anteojos, probablemente esté familiarizado con la lucha que presentan los anteojos empañados durante los inviernos. La dificultad también se puede observar cuando se pasa de una habitación fría con aire acondicionado al exterior en un día húmedo, las lentes se empañan cuando pequeñas gotas de agua cubren la superficie a través de la condensación. La condensación es responsable del agua dentro del marco en un día frío. Los vapores de agua para la condensación pueden originarse en su propia boca o tal vez surgir del café, la sopa o cualquier otra bebida caliente que esté disfrutando en un día frío.
7. Latas de bebidas sudorosas
En los ejemplos mencionados anteriormente, hemos discutido principalmente aquellos en los que la condensación sólo se puede observar durante el clima frío; sin embargo, también puedes reconocer el fenómeno en la bebida fría que estás disfrutando en un día caluroso y soleado. A medida que sacas esa botella o lata del refrigerador, comienzan a aparecer pequeñas gotas sobre la superficie de la botella. Puede parecer que la botella está sudando por el calor, cuando la realidad es todo lo contrario. La superficie fría de la botella proporciona una atmósfera de baja temperatura a los vapores de agua presentes a su alrededor para que puedan perder su energía y disminuir su velocidad para condensarse en gotas de agua.
8. Estelas de vapor
La mayoría de nosotros, en algún momento de nuestra vida, hemos mirado al cielo en busca de formas familiares en las nubes. Es posible que algunos de ustedes se hayan topado con una línea blanca de nubes que cae detrás de un avión. Estas líneas se conocen como estelas de condensación, una notación abreviada para el rastro de condensación. Existe la idea errónea de que las estelas de vapor son simplemente corrientes sucias de contaminantes que salen de los aviones cuando cruzan el cielo, cuando en realidad son en su mayoría cristales de hielo. El vapor de agua ya está presente en la atmósfera, pero cuando el vapor adicional del escape del avión satura rápidamente el aire ya húmedo, el agua se condensa y se congela en diminutos cristales de hielo. A grandes altitudes, los vapores de agua ya están presentes en un ambiente frío. El aumento localizado del vapor de agua debido al agotamiento puede elevar la humedad relativa del aire más allá del punto de saturación. Luego, los vapores se condensan en pequeñas gotas de agua que se congelan si la temperatura es lo suficientemente baja. Estos millones de pequeñas gotas de agua y/o cristales de hielo forman las estelas de vapor. La condensación también puede tener lugar debido a la relativa disminución de la presión. Cuando el ala de un avión genera sustentación, forma un vórtice alrededor de la punta del ala. Estos vórtices en las puntas de las alas persisten en la atmósfera mucho después de que el avión haya pasado. La reducción de la presión y la temperatura en cada vórtice puede hacer que el agua se condense y haga visibles los núcleos de los vórtices de las puntas de las alas. Este efecto es más común en días húmedos.
9. Valla antiniebla
Aunque este ejemplo no es tan común como otros, es una aplicación muy importante de la condensación. Una valla antiniebla es un instrumento que se utiliza para recoger agua de la niebla. La recolección de niebla se refiere a la recolección de agua de niebla utilizando grandes trozos de una red de malla vertical, conocida como barrera de niebla, colector de niebla o red de niebla, que permite que las gotas de niebla fluyan hacia un canal debajo. El vapor de agua atmosférico del aire se condensa en gotas de agua líquida, conocidas como rocío, sobre superficies frías por condensación. El fenómeno es más observable en objetos delgados, planos y expuestos, incluidas hojas de plantas y briznas de hierba. A medida que la superficie expuesta de la malla colectora se enfría irradiando su calor hacia el cielo, en la serie de cables paralelos, el agua se condensa y se acumula en el fondo de la red. Este proceso no necesita energía externa y se ve naturalmente facilitado por las variaciones de temperatura, lo que lo hace deseable para su implementación en áreas menos desarrolladas. La palabra valla de niebla proviene de su forma rectangular larga que se asemeja a una valla, pero este tipo de estructura no se limita a los colectores de niebla. La eficiencia del colector de niebla depende del material de la red, el tamaño de los orificios y el filamento, y el recubrimiento químico. Una ubicación ideal es un área árida a gran altitud cerca de corrientes frías en alta mar, donde la niebla es común y, por lo tanto, el colector de niebla puede producir el mayor rendimiento.