¿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 de gráfico, generalmente el eje x, 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 tal curva no siempre progresa hacia abajo a una velocidad uniforme en el transcurso del gráfico porque las curvas de enfriamiento a menudo se usan 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 a 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 de enfriamiento, a menudo llamada "temperatura de vertido" y la temperaturadel entorno en el que se vierte la sustancia. Los rasgos específicos de la sustancia de enfriamiento son los principales determinantes de la progresión de la curva de enfriamiento. Otros factores, como la presión y el volumen de la sustancia de enfriamiento, también pueden afectar drásticamente la curva.

No es raro que una curva de enfriamiento represente un cambio de fase, como el de gas de gas a líquido o de líquido a sólido. La transformación del agua al hielo es uno de los ejemplos más conocidos y más reconocidos de un cambio de fase. Cuando se agrega agua a una temperatura relativamente alta a un entorno 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 enfriamiento 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 del líquido al 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 implica agregar una sustancia a un entorno controlado por temperatura y, utilizando un termómetro, registrando la temperatura de la sustancia a intervalos regulares. Este método, sin embargo, es susceptible al error humano. Otros métodos dependen en su lugar en sensores de temperatura electrónica 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 reduce la posibilidad de que el error experimental haga que la curva de enfriamiento sea inútil.