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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

Al agitar bebidas con gas y abrirlas salpican a todo el mundo ¿Por qué?

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Seamos prácticos, imaginemos que tenemos ante nosotros una lata de refresco con gas o una botella de cava, sin abrir ¿Qué hay en el interior? Está claro: un líquido y por encima de él un pequeño espacio libre lleno de gas, dióxido de carbono para más señas. Bien pues de la relación entre el líquido y el gas depende lo que va a pasar al abrir el recipiente. Repasemos primero unas nociones básicas para entender el proceso:

Un líquido está formado por moléculas muy próximas que, podríamos decir, resbalan unas con otras sin dejar apenas espacio entre ellas, por esa razón un líquido no podemos comprimirlo por mucho que lo intentemos. Un gas, en cambio, está formado por moléculas independientes, separadas, que se mueven a gran velocidad, como un enjambre, chocando entre si y contra las paredes del recipiente. Entre dos moléculas cualquiera media una gran distancia por término medio. La velocidad que llevan las moléculas está relacionada con la temperatura del gas, a mayor velocidad más alta temperatura.

Lo mismo que una pelota lanzada contra una pared, al chocar la empuja y rebota, las moléculas del gas chocan con las paredes del recipiente y las empujan, ese empuje combinado de todas ellas es lo que llamamos presión. Dado que existe un gran espacio entre estas moléculas, podemos obligarlas a estar más juntas reduciendo el volumen que ocupan pero, al hacerlo, chocan más veces con las paredes y, por lo tanto, la presión aumenta. Si por el contrario ampliamos el volumen, las moléculas del gas tendrán más camino libre antes de chocar con las paredes, disminuirá el número de choques y por lo tanto bajará la presión.

Dicho esto volvamos a la lata de bebida con gas. Cuando un fabricante envasa la bebida, lo hace a una temperatura muy baja y utiliza una cámara con gas a alta presión ¿por qué? Como las moléculas de gas están moviéndose continuamente, en ese movimiento chocan con las paredes del recipiente y también con la superficie del líquido ¿Y qué sucede cuando una molécula del gas choca con el líquido? Pueden suceder dos cosas, que rebote y cambie de dirección o que se sumerja en el líquido pasando a formar parte de él, dicho de otra manera, que se disuelva. Sí, los gases se pueden disolver en los líquidos y mucho.

En una bebida gaseosa corriente, el líquido base es el agua, a la que se añaden azúcar y ciertos aromas, y el gas es dióxido de carbono, por eso se conocen también como “bebidas carbónicas”. Bien pues, cuanto más fría está el agua más gas se puede disolver en ella. Un dato elocuente: un litro de agua a cero grados puede contener disuelto casi dos litros de dióxido de carbono a presión atmosférica normal (1,8 litros para ser exactos). Ahora bien, si el agua está más caliente, pongamos a 30 grados, tan sólo soporta poco más de medio litro de gas.

Así pues, al envasar la bebida se hace a baja temperatura para que el líquido contenga la mayor cantidad posible de gas disuelto. Pero además interviene otro factor: la presión. Ya he dicho que al comprimir un gas hacemos que las moléculas estén más juntas y aumentan los choques con las paredes del recipiente. Por supuesto también hay más choques con la superficie del líquido y, por lo tanto, aumenta la proporción de moléculas que se disuelven en él. Si la presión disminuye, hay menos choques y algunas de las moléculas disueltas volverán a escapar para incorporarse al gas. De esa manera para cada temperatura y presión se consigue un equilibrio entre el gas que hay encima del líquido y el gas disuelto en él.

Ya hemos fabricado la lata de refresco introduciendo el líquido a baja temperatura y en un ambiente de dióxido de carbono a presión elevada. Luego la cerramos herméticamente para su distribución.

Ha llegado el momento de tomarse la bebida carbónica. Vamos al frigorífico, sacamos una lata y la abrimos. El gas que hay sobre el líquido, como está a mayor presión que el exterior, escapa inmediatamente hasta igualar las presiones. El resto del gas está disuelto y va saliendo poco a poco creando burbujas. Si vertemos el contenido de la lata en un vaso de cristal transparente, vemos como el gas forma de espuma en la superficie y burbujas en el interior de las paredes o en el fondo del vaso.

Ahora bien ¿qué sucede si antes de abrir la lata de refresco la agitamos bien? Al agitarla ocurren dos cosas, por un lado el volumen que existe encima del líquido se mezcla con él rompiéndose en gotitas, esas gotitas se convierten en semillas que sirven para que otras moléculas del gas disuelto se incorporen a ellas aunque, como el tamaño de la gota no puede aumentar porque la lata está cerrada, la presión del gas del interior sí que aumenta. Por otro lado, al agitar la lata, creamos en el interior del líquido ondas de presión que se transmiten por el líquido, cuando la presión baja el gas disuelto tiende a salir y se incorpora a las gotas que existen en el interior. Así pues, hemos creado un montón de gotitas con gas a alta presión en el interior del líquido.

Abrimos la lata. La presión en el interior cae bruscamente, las gotitas de gas aumentan de tamaño de forma inmediata y empujan al líquido que las rodea, todo el conjunto aumenta bruscamente de volumen y por la abertura sale despedido un chorro de espuma que arrastra el líquido y salpica a todo el mundo. Cuando el recipiente es grande, como sucede con las botellas de champán empleadas para celebrar los finales de las carreras de fórmula uno, basta con agitar enérgicamente para conseguir un verdadero surtidor y regar a todos los presentes, la operación puede repetirse varias veces mientras quede gas disuelto.

Ahora bien, hay una forma de evitar que una lata de bebida carbónica explote al abrirla después de haber sido agitada enérgicamente. Al agitar la lata las burbujas que están inmersas en el líquido se elevan rápidamente hacia la superficie y el gas que contienen se acumula en el espacio superior –ahí no hay ningún peligro de que arrastren líquido al abrir la lata-, sin embargo, muchas burbujas quedan adheridas a las paredes del recipiente y éstas son las que al estar sumergidas en el líquido se expanden bruscamente y expulsan el contenido fuera.

Si agitamos la lata, la sostenemos en posición vertical y golpeamos ligeramente las paredes sólo para que se desprendan las burbujas adheridas a ellas, al abrir la lata no pasará absolutamente nada. Cuidado, no con todas las bebidas funciona, algunas tienden a formar espuma en la superficie y arrastran algo de líquido al salir. Experimenten, que es la mejor forma y más divertida de aprender cosas.

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