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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Las lágrimas del vino y el efecto Marangoni.

Lágrimas del vino. Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

Hoy os ofrezco una nueva entrega del Quilo de mi profe, Miguel Pocoví Mieras, Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular, ya jubilado, pero sobre todo mi antiguo profesor de Bioquímica, con el que ahora mantengo una entrañable amistad. Como buen científico que es, Miguel está interesado en multitud de fenómenos naturales, pero me atrevo a decir, con cariño y buen humor, que los alimentos fermentados son una de sus pasiones. Si en el programa anterior Miguel nos hablaba del olor de los quesos, y nos explicará muchas curiosidades de este alimento en futuros programas, hoy nos va a hablar del vino, otro producto de fermentación, en concreto nos va a explicar el fenómeno de sus lágrimas. Oigamos lo que Miguel nos cuenta sobre este interesante fenómeno físico que sucede en los buenos y malos vinos por igual, siempre que estos se encuentren en una copa de cristal limpia y bien aclarada y tengan suficiente contenido en alcohol.

Las lágrimas de un vino y el efecto Marangoni.

El vino suele mostrarnos un efecto que denominamos “lágrimas de vino”, otros dicen que es “el llanto del vino” o “las piernas del vino”. Cuando agitamos suavemente la copa de vino haciendo pequeños círculos para facilitar que el vino ascienda por la pared de la copa, tras dejarla en reposo, aparecen las lágrimas que se deslizan suavemente por el vidrio.

Contrariamente a la creencia popular, las lágrimas no dependen del contenido en glicerol o glicerina del vino, el efecto es una consecuencia del alcohol y del hecho de que el alcohol tiene una tensión superficial más baja y una mayor volatilidad que el agua. (La tensión superficial de un líquido viene a ser la resistencia que ejerce este líquido al aumentar su superficie y se mide como fuerza por unidad de longitud. La unidad de fuerza es el Newton y la de longitud el metro)

El agua tiene una tensión superficial de 0,07 Newtons/metro (N/m) y un punto de ebullición de 100ºC; y el alcohol etílico una tensión superficial de 0,02 N/m (3,5 veces menor que la del agua) y un punto de ebullición de 78ºC (22 grados menos que el del agua).

El vino contiene entre sus componentes principales agua y alcohol, la solución de agua/alcohol al agitar la copa forma una delgada película sobre las paredes. El alcohol como el agua se va evaporando de esta película, pero lo hace más rápidamente debido a su menor punto de ebullición y a su mayor presión de vapor (figura 2). Como consecuencia de esta evaporación, el líquido de la película aumenta la tensión superficial (más agua, menos alcohol). De esta forma, el líquido de la pared adquiere una mayor tensión superficial que el del fondo de la copa. El gradiente de tensión superficial que se genera obliga al vino a subir por las paredes de la copa y así, se acumula más líquido en la parte alta de las paredes. Llegado el momento, la fuerza de la gravedad, debido al peso del líquido acumulado, vence y es entonces cuando se forman las lágrimas que se deslizan hacia abajo por las paredes de la copa. Esto se conoce con el nombre de efecto Marangoni.

Este efecto Marangoni, también se puede demostrar fácilmente extendiendo una fina película de agua sobre una superficie lisa horizontal y luego dejando caer una gota de alcohol en el centro el líquido, este se desplazará de la región donde cayó la gota de alcohol, porque la tensión superficial del agua es mayor que en el punto donde cayó la gota de alcohol.

Como decíamos, la fuerza que se establece entre dos líquidos con tensión superficial diferente se conoce como efecto Marangoni y se debe al físico italiano Luigi Carlo Giuseppe Marangoni (1840 –1925) (figura 3). Marangoni mientras desarrollaba su tesis doctoral en la Universidad de Pavía, titulada “Sobre la expansión de gotas de un líquido flotando en la superficie de otro líquido” y presentada en 1865, descubrió que este fenómeno solo está relacionado con la tensión superficial. Tras su graduación, Marangoni, se mudó a Florencia y allí trabajó en el Museo de Física. Más tarde, en la misma ciudad, ejerció de profesor de Física durante 45 años, hasta jubilarse en el Liceo Dante. Investigó fenómenos superficiales en líquidos e inventó el nefoscopio (instrumento para medir la dirección y la velocidad de las nubes) contribuyendo también a la meteorología. Con gran probabilidad, fue Marangoni quien inculcó el gusto por la Física al célebre Albert Einstein, cuando este tenía 16 años y pasó sus vacaciones vendimiando con la familia Marangoni en Casteggio.

Volvamos al llanto del vino. Existen otros factores que pueden modificar la forma de la lágrima, porque la tensión superficial varía ampliamente en función de: a) la temperatura de la copa y del vino; b) Tipo de la copa, espesor de la pared y composición del vidrio; y c) presencia de restos de detergente.

La presencia de restos de detergente puede llegar a modificar sustancialmente la formación de las lágrimas. Si queréis comprobar lo que es capaz de hacer una simple gota de detergente haced el siguiente experimento casero. Poned agua en un recipiente de poca altura, por ejemplo, en un plato de café, y espolvoread pimienta molida, que quedará flotando sobre el agua. A continuación, añadid una gota de lavavajillas o de detergente líquido en el punto central y veréis cómo salen disparadas las partículas de pimienta molida hacia los bordes. Esto se debe al efecto Marangoni y es consecuencia de la diferente tensión superficial del agua (0,07N/m) y el detergente (0,025N/m) (unas tres veces más pequeña que el agua).

Impresiona observar la velocidad con que se desplazan las partículas de pimienta en este experimento. Visto esto, imaginaros el efecto que pueden ejercer los restos de detergente sobre la pared de la copa.

Cambios muy pequeños de temperatura afectan, también, a la formación de las lágrimas del vino. La temperatura es también determinante en la formación de las bellas figuras (globos de nieve) que producen las pompas de jabón en un ambiente muy frío cuando estas se depositan sobre la nieve o hielo. Como es complicado realizar este experimento en lugares cálidos podéis buscar videos en internet donde se muestran estas figuras, por ejemplo en Mike Shaw Frozen Ice Bubbles.
Las plumas de hielo que se forman en el film de las pompas son consecuencia también, en parte, del efecto Marangoni y de los pequeñísimos cambios de temperatura que se producen localmente al formarse el hielo que modifican la tensión superficial.

Cuando la base de una pompa de jabón en un ambiente muy frío entra en contacto con el hielo o la nieve se inicia el proceso de congelación. Se forman pequeños cristales de hielo a veces invisibles, nanocristales, que van creciendo y desplazándose (figura 4). El paso de líquido a sólido a temperatura constante emite calor*. Vamos a explicar esto último.

*Cuando se funde el hielo a temperatura constante se necesita aportar calor y a este calor lo denominamos calor latente de fusión (Latente del latín: oculto o escondido), así para fundir un gramo de hielo a 0ºC necesitamos aportar 80 calorías. Lo contrario, es el calor latente de congelación, es decir cuando se forma hielo a partir de agua líquida a 0ºC se desprenden calor, concretamente 80 calorías.

Por lo tanto, esta pequeña cantidad de calor que se emite en la parte inferior de la pompa de jabón (paso de líquido a sólido) produce una disminución de la tensión superficial de esta zona y al tener la parte más alta de la burbuja una temperatura más baja, esa zona posee mayor tensión superficial. Por lo tanto, se establece una corriente o flujo de Marangoni, lo que obliga a los pequeños cristales de hielo a desplazarse hacia la parte superior, al ir creciendo formando las “plumas de hielo” y diversas figuras.

Volvamos al vino y sus lágrimas.

La cantidad de las lágrimas de un vino son un indicativo de la cantidad del alcohol que contiene, lo que es una información útil en el caso de una cata a ciegas, siempre y cuando se mantengan las mismas condiciones en cuanto al tipo de copa, temperatura del vino y de la copa y limpieza de la copa.

Hay quien sostiene que cuando observamos que un vino nos muestra lágrimas densas y lentas, nos está indicando que ese vino tiene más cuerpo, grado de alcohol alto, volumen, fortaleza, mientras si observamos lágrimas finas y que duran poco el vino nos muestra que es joven y menos evolucionado y probablemente menos maduro. No estoy de acuerdo con estas afirmaciones, el volumen, la textura, las sensaciones en la boca de un vino son muy complejas y no dependen, ni mucho menos, del contenido de alcohol.

Ahora bien, recordad que para degustar un buen vino conviene utilizar los cinco sentidos y cada uno de ellos contribuirá en mayor o menor proporción en el placer de la cata. Una vez hemos descorchado la botella y servimos un poco de vino en la copa, lo primero que haremos será, como en el amor, empezar por la vista, observar su aspecto: color, capa, brillo…. Agitaremos la copa y observaremos sus lágrimas…. Lo oleremos…. Al final de todo el proceso, lo importante es que esté tan bueno que “se nos caigan las lágrimas”, gozando del placer de ese vino y de una buena compañía.

Miguel Pocoví (14-01-2021)

Referencias:

Ahmadi, S.F., Nath, S., Kingett, C.M. et al. How soap bubbles freeze. Nat Commun 10, 2531

Thomson, (1855), On certain curious motions observable at the surfaces of wine and other alcoholic liquors Londres, Inglaterra: The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science.

Braco C. Albert Einstein and the Marangoni family. Proceedings of the 37th SISFA meeting, Bari, Italy, 2017.

Theodoros Kolydas Marangoni effect experimental demonstration.


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