Ahora que se acerca el
invierno…
¿Por qué el frío húmedo
‘enfría’ más que el seco?.
Por Arnaldo González
Arias
6 Diciembre, 2011
“Se te mete hasta los huesos”,
es una expresión que he escuchado muchas veces cuando alguien
se refiere al frío acompañado de la humedad que deja un día
lluvioso, aunque la persona se encuentre muy bien
abrigada. ¿Será acaso que al llover la temperatura
disminuye? ¿O es un asunto puramente psicológico, causado por
la impresión de la lluvia sumada al frío?
Ni lo uno ni
lo otro. La respuesta tiene que ver con el aire, el
vapor de agua y la conducción del calor. El aire es un buen
aislante del calor. Los tejidos sintéticos impermeables
empleados en la confección de abrigos, o los que son mullidos
como la lana, mantienen el aire caliente alrededor del cuerpo
e impiden que sea sustituido por aire frío proveniente del
exterior; así evitan que el calor escape al exterior por
difusión o convección. (1)
La
lana de vidrio, las espumas de plástico y los materiales de
construcción porosos también son aislantes térmicos por la
misma razón, limitan la transmisión del aire contenido en sus
poros, que a su vez funciona como un buen aislante del
calor.
El aire está compuesto en su mayor parte por
oxígeno (O2) y nitrógeno (N2). Sus moléculas biatómicas son
relativamente grandes, con un diámetro de unos 0,35
nanómetros. El diámetro de la molécula de agua en fase de
vapor no llega a la mitad, a pesar de estar formada por tres
átomos en vez de dos (H2O).
Es por eso que al vapor de agua le resulta más fácil
difundirse a través de las rendijas y microporos del abrigo,
llegar a la piel y extraer su calor al regresar al
exterior. La temperatura en el exterior sigue siendo la
misma, pero la protección que brinda el abrigo se reduce, y el
frío se “siente” más, aunque no es este el único factor que
influye: la velocidad del viento también acelera la pérdida de
calor, sobre todo en la parte de la piel que está expuesta a
la intemperie.
Las prendas sintéticas impermeables
impiden el paso del aire y evitan la transmisión del calor por
difusión, pero es usual que posean gran facilidad para
intercambiar calor mediante otro mecanismo, el de
conducción. En este caso el calor se transmite
directamente de un lado a otro de las superficies del
material. (2)
La cantidad de agua que se encuentra presente en
la atmósfera en forma de vapor se suele indicar mediante la
humedad relativa, parámetro usualmente reportado en
los partes meteorológicos, pero con un significado de poco
conocimiento público.
¿Qué es la humedad
relativa?
Para contestar
esta pregunta es necesario revisar previamente algunos
conceptos básicos de la química-física.
Considere un
recipiente con agua en un recinto cerrado a la temperatura
ambiente, al que previamente se le ha extraído el aire.
Las moléculas en la superficie del agua tienden a pasar
espontáneamente a la fase vapor, y una parte de ellas regresa
a la superficie del líquido o se deposita en las paredes del
recinto, de donde también se pueden evaporar. Cuando la
cantidad de moléculas que se evaporan en la unidad de tiempo
es igual a la cantidad que se deposita, se alcanza el
equilibrio líquido-vapor a la temperatura dada.
Las moléculas en fase gaseosa ejercen presión sobre
las paredes del recipiente, la presión de vapor saturado
Ps. Lo de ‘saturado’ viene del hecho que
si se inyecta más vapor de agua la presión no aumenta; el
vapor en exceso se condensa, pasando a fase líquida. El
valor de Ps aumenta con la temperatura; por ejemplo a
27oC tiene un valor del 3,5 por ciento de la presión
atmosférica, que se eleva al 4,3 a 30 ºC. Es posible comprobar
que estos resultados no dependen de si hay o no aire en el
recipiente, por lo que es común hablar de la presión
parcial del vapor de agua para significar que esa
presión es independiente de la presencia de otros gases (tanto
en el recipiente como en el medio ambiente, si nos referimos a
la atmósfera).(3)
Si a una
temperatura específica el agua de la vasija se consume antes
de que se alcance el valor de Ps correspondiente, la presión
alcanzada P será menor que la saturación Ps; no hay agua
suficiente en el recipiente para generar todo el vapor
necesario para alcanzar la saturación. Se define entonces la
humedad relativa (H)por la siguiente expresión:
H
= (P/Ps) x 100.
Así, un 80 por ciento de humedad relativa significa
que la presión (parcial) de vapor de agua en la atmósfera es
igual a 0,8 de la presión de saturación, a la que el agua en
exceso comenzaría a condensarse sobre cualquier
superficie.
Si el vapor se encuentra en contacto con
superficies que están a diversa temperatura, el agua comenzará
a condensarse sobre las más frías, porque a menor temperatura
le corresponde una presión de vapor saturado menor. Eso es lo
que ocurre, por ejemplo, en las rejillas de enfriamiento de
los equipos de climatización, o en el interior de las ventanas
de vidrio cuando llueve y la temperatura del vidrio disminuye
ligeramente a causa de la lluvia.
Algo parecido
sucede en la madrugada, cuando es usual que la temperatura se
reduzca bruscamente y se alcance el punto de rocío. En
ese momento el vapor de agua en la atmósfera se encontrará por
encima de la presión de vapor saturado y se condensará sobre
cualquier superficie, incluyendo las hojas de los
árboles.
¡Ah! Y si la temperatura en la
madrugada baja hasta los cero grados centígrados, el vapor de
agua se deposita en fase sólida, formando escarcha, muy común
en los refrigeradores de modelo antiguo que carecían de la
tecnología ‘No-Frost’.
(1)Nombre que recibe la conducción del calor por el
flujo de aire o líquido que ocurre espontáneamente desde los
lugares más calientes hasta los más fríos.
(2)Existe un tercer mecanismo de conducción del
calor; la radiación. El cuerpo humano en reposo genera
una energía de unos 80 joule cada segundo. Una parte
importante de esa energía se emite como radiación
electromagnética en la región infrarroja del espectro.
(3)La presión total es la suma de
las presiones parciales (Ley de
Dalton).
