Cavilaciones Termicas

CAVILACIONES TÉRMICAS.

Lectura tomada con fines académicos del libro El Filantrópico Doctor Guillotin de Harold J. Morowitz.

Cavilaciones térmicas:

Hacer la colada es una de esas tareas automáticas que casi nunca conduce al análisis de los fundamentos científicos del proceso. Hoy, sin embargo, mientras lavaba y secaba ropa, comencé a pensar en la fundamentación profunda de los procesos implicados en la física térmica y en la monumental obra de J. Willard Gibbs sobre el equilibrio de las sustancias heterogéneas.

Por supuesto, el proceso comienza con la selección del tamaño de la carga y los protocolos de lavado y aclarado. Los parámetros son volumen, temperatura y tiempo (una variable termodinámica extensiva, otra intensiva y un parámetro cinético). Recordemos que lavar ropa es un proceso de no equilibrio y que, con esa advertencia en mente, debemos considerar todos los parámetros, aunque pocos de nosotros tengamos en cuenta este punto.

Después se añade el detergente, que es una mezcla de varios componentes, incluyendo un anfífilo para solubilizar sustancias oleosas y un quelador para solubilizar cationes divalentes y bloquear la precipitación de las sales de dichos iones. Los anfífilos y aceites forman un coacervado que trasfiere la suciedad grasienta de la ropa al agua. La velocidad de reacción y la solubilidad dependen de la temperatura, y a la escogida para el lavado, entre 298K y 345K (entre 16°C y 20°C), es probable que se den algunos cambios de  fase de los materiales  oleosos.

Cuando se pone en marcha la lavadora, entra agua hasta el nivel predeterminado y el agitador mezcla detergente, agua y ropa. Esta mezcla es importante, porque el proceso de difusión es lento a escala macroscópica. La agitación mezcla enseguida el detergente con el agua, donde se solubiliza. La agitación también lleva solución fresca a la superficie sucia y se lleva la suciedad disolviéndola, solubilizándola en otra fase, quelándola y arrastrándola mecánicamente. Un recipiente de reacción bien agitado es un concepto clásico de la cinética química y es de particular importancia en un sistema multifásico en el que la difusión esta muy limitada, como un montón de ropa sucia.

Antes y después del aclarado, el agua se extrae mecánicamente de la ropa centrifugándola contra la pared del tambor de la lavadora. Una manera de medir la fracción de suciedad eliminada es restar el volumen de agua residual tras la primera vuelta del volumen de agua de enjuague. Las operaciones implicadas son solubilización y dilución, que son procesos químicos ordinarios.

La última vuelta prepara la ropa para el secado, y de nuevo es importante dejar la menor cantidad de agua posible en el sistema para conservar la energía. En la secadora, el agua se elimina haciéndola pasar de líquido a vapor. La energía requerida es sustancial, así que el secado térmico es lento y caro. Es lento porque la temperatura debe mantenerse relativamente baja para no dañar la ropa, y es caro porque la entalpía de vaporización es de 407 kilojulios por mol (unas 540 kilocalorías por gramo).

Cuando la ropa se lleva a la secadora para comenzar la transición de fase descrita, es necesario limpiar el filtro de la hilacha que ha quedado, un acto que ejecuto de forma puntual. En los últimos tiempos me he interesado por la masa algodonosa y semicoherente que se extrae y me he entretenido en determinar que el peso de esta hilacha va de 0.5 a 1.0 g por cada 5 kg de ropa sucia seca. La existencia de esta hilacha me obliga a enfrentarme con uno de los principios más profundos de la física térmica: la segunda ley de la termodinámica.

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