¿Qué es una curva de enfriamiento?

Una curva de enfriamiento es un tipo de gráfico utilizado en química, física, ingeniería y otras disciplinas para trazar el progreso de una sustancia de enfriamiento. Un eje del gráfico, generalmente el eje x, representa el tiempo de los gráficos, mientras que la temperatura se representa en el otro eje. Como tal, una curva de enfriamiento generalmente se inclina hacia abajo de izquierda a derecha a medida que la temperatura disminuye con el tiempo. Es importante tener en cuenta que dicha curva no siempre progresa hacia abajo a una velocidad uniforme en el transcurso del gráfico porque las curvas de enfriamiento a menudo se utilizan para representar cambios de fase física, como el cambio de agua a hielo. La temperatura disminuye a una velocidad uniforme a medida que el agua se enfría hasta el punto de congelación, pero la curva se aplana en el punto de congelación cuando el agua líquida se congela en hielo sólido.

Muchos factores diferentes pueden influir en la progresión de una curva de enfriamiento. Dos de los factores más importantes son la temperatura inicial de la sustancia refrigerante, a menudo llamada "temperatura de vertido", y la temperatura del ambiente en el que se vierte la sustancia. Los rasgos específicos de la sustancia refrigerante son los principales determinantes de la progresión de la curva de enfriamiento. Otros factores, como la presión y el volumen de la sustancia refrigerante, también pueden afectar drásticamente la curva.

No es raro que una curva de enfriamiento represente un cambio de fase, como el de gas a líquido o de líquido a sólido. La transformación del agua en hielo es uno de los ejemplos más conocidos y más ampliamente reconocidos de un cambio de fase. Cuando se agrega agua a una temperatura relativamente alta a un ambiente a una temperatura por debajo del punto de congelación, se enfriará a una velocidad generalmente uniforme hasta que alcance la temperatura de congelación. En este punto, la temperatura dejará de disminuir hasta que toda el agua se haya solidificado en hielo. El agua de refrigeración pierde energía en forma de calor y, por lo tanto, provoca una disminución de la temperatura, pero la misma pérdida de energía también es necesaria para la transición de líquido a sólido, solo sin el cambio de temperatura correspondiente.

Los investigadores y los estudiantes pueden usar una variedad de métodos para hacer curvas de enfriamiento. El método más simple consiste en agregar una sustancia a un ambiente con temperatura controlada y, utilizando un termómetro, registrar la temperatura de la sustancia a intervalos regulares. Este método, sin embargo, es susceptible al error humano. Otros métodos se basan en sensores electrónicos de temperatura y software de grabación computarizado. Dichos dispositivos y software se pueden usar para producir una curva de enfriamiento precisa en tiempo real, al tiempo que se reduce la posibilidad de que un error experimental inutilice la curva de enfriamiento.