¿Quién no ha agitado una lata de refresco para que salga el gas a presión cuando alguien la abra? ¿Quién no ha experimentado que una bebida gaseosa “pierde fuerza” después de agitarla? ¿Quién no ha visto a los campeones de fórmula uno agitar esas grandiosas botellas de cava y rociar a los presentes con un gran surtidor?

Los refrescos carbonatados contienen dióxido de carbono a presión. Al igual que el champagne y otras bebidas espumosas.

Si el líquido se consume con cuidado, el gas disuelto tarda mucho tiempo en escapar, porque le cuesta hacerlo de un líquido en reposo debido a la tensión superficial. Precisa de una cantidad de energía bastante grande por molécula de gas para lograr romper esa tensión y formar una burbuja.

Pero la dificultad se centra en el estadio inicial, pues una vez formada la burbuja se necesita una menor cantidad de energía por molécula para que éstas se desprendan del líquido y expandan la burbuja.

Pero cuando se agita el envase o se sirve deprisa en un vaso, se introducen gran cantidad de burbujas de aire en el líquido y el gas disuelto puede vaporizarse con más facilidad uniéndose a estas nuevas burbujas que formando nuevas. Son estas burbujas surgidas por turbulencia las que ofrecen una vía rápida de escape para el gas.

Una vez el gas abandona el líquido queda atrapado en el envase, y como el espacio libre es limitado, aumenta la presión.

Y cuando se abre el envase, explosiona rociando de líquido y espuma.

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Bueno, si no lo fuera no estaríamos aquí haciéndonos esa pregunta. O, si estuviéramos, nuestra biología sería muy diferente y a saber de nuestros procesos mentales.

Quizá la pregunta debería ser formulada de otra manera: ¿Por qué podemos respirar nuestra atmósfera y no otras? Tampoco. La podemos respirar porque hemos evolucionado de acuerdo a ella y no a la de los otros planetas.

Y qué tal… ¿Por qué la atmósfera tiene una proporción importante de oxígeno y no un predominio de amoniaco, metano, dióxido de carbono y otros gases, como en otros planetas del Sistema Solar?

Para responder a esto, nada mejor que empezar por el principio.

Según los astrónomos, los planetas tuvieron su origen en torbellinos de gas y polvo interestelar constituidos por los diversos elementos presentes en el cosmos. La composición de estas nubes —al igual que la del cosmos— era de un 90% de hidrógeno, un 9% de helio y el restante 1% incluía todos los demás elementos: principalmente neón, oxígeno, carbono, nitrógeno, carbón, azufre, silicio, magnesio, hierro y aluminio.

Las fuertes presiones gravitatorias amalgamaron aquellos elementos dando lugar a los globos sólidos. Así la Tierra surgió, principalmente, de una mezcla rocosa de silicatos y sulfuros de magnesio, hierro y aluminio, cuyas moléculas se mantenían firmemente unidas por fuerzas químicas. Claro que, durante este proceso, una serie de gases quedaron atrapados mediante uniones químicas débiles.

A medida que aumentaba la presión se hizo más violenta la acción volcánica y muchos gases fueron expulsados. Aunque el hidrógeno combinado con otros elementos —con oxígeno para formar agua, con nitrógeno para formar amoníaco o con carbono para formar metano— permaneció, las moléculas de hidrógeno y los átomos de helio y neón, al ser demasiado ligeros para ser retenidos, escaparon rápidamente. La mayor parte del vapor de agua se condensó y formó un océano y la atmósfera de la Tierra quedó constituida entonces por: vapor de agua, amoníaco, metano y algo de argón.

La atmósfera de los planetas interiores comenzó a evolucionar químicamente gracias a los rayos ultravioletas del cercano Sol, que rompieron las moléculas de vapor de agua en hidrógeno y oxígeno. Aunque el hidrógeno escapó, el oxígeno fue acumulándose y combinándose con amoníaco y metano. Con el primero formó nitrógeno y agua y, con el segundo, anhídrido carbónico y agua. Poco a poco, la atmósfera de los planetas interiores pasó de ser una mezcla de amoníaco y metano a una mezcla de nitrógeno y anhídrido carbónico.

La posterior acción de los rayos ultravioleta sobre el vapor de agua hace que se vaya acumulando oxígeno libre que posteriormente se transforma en ozono. Este ozono actúa de barrera al absorber la mayor parte de la radiación ultravioleta. Aquella que logra atravesar la capa de ozono en la alta atmósfera y romper las moléculas de agua más abajo es muy escasa, con lo cual se detiene la evolución química de la atmósfera y se convierte en estable.

Pero en la Tierra apareció un hecho nuevo que rompió la estabilidad: el desarrollo de un grupo de formas de vida capaces de utilizar la luz visible para romper las moléculas de agua. Como la capa de ozono no intercepta la luz visible, el proceso de la fotosíntesis podía proseguir indefinidamente, consumiendo anhídrido carbónico y liberando oxígeno.

Así, pues, hace 500 millones de años, la atmósfera empezó a convertirse en una mezcla de nitrógeno y oxígeno, que es la que existe hoy, y es la que respiramos.

Nota sabionda: Las atmósferas de los planetas exteriores, alejados de la luz solar, están formadas de vapor de agua, amoníaco, metano y algo de argón. Además de hidrógeno , helio y neón, que no escaparon porque estos planetas tienen la masa suficiente como para retenerlos.

Nota sabionda: Marte y Venus tienen hoy día atmósferas compuestas por nitrógeno y anhídrido carbónico, mientras que la Tierra debió de tener una parecida hace miles de millones de años, cuando empezó a surgir la vida.

Es uno de los más indispensables electrodomésticos de la actualidad, el que nos evita acarrear hielo o excavar fresqueras en el subsuelo como se hacía hace años, para preservar los alimentos.

¿Te has preguntado alguna vez cómo funciona? Pues se basa en el llamado ciclo de Carnot: ciclo termodinámico ideal reversible con un rendimiento máximo. ¿Cómo es eso? Vamos a ver:

Para la refrigeración se han utilizado tradicionalmente uno de los fluidos refrigerantes clorofuorocarbonados —denominados CFC— que circula por un circuito cerrado merced a un compresor de gas (motor).

El circuito pasa por la parte interna y por la parte externa de la pared posterior del aparato siguiendo el siguiente ciclo:

1. El fluido circula por la parte interna en estado líquido y frío, así que toma calor de los alimentos (y por consiguiente los enfría).
2. Al aumentar la temperatura del fluido éste se evapora convirtiéndose en gas y así pasa a la parte exterior en donde, al circular por el serpentín, va cediendo el calor que tomó al ambiente hasta igualar su temperatura con la del exterior.
3. Dicho fluido llega ahora al compresor como gas, a baja presión y a temperatura ambiente. El compresor lo comprime (reduce su volumen) y el fluido se licúa.
4. Pasa a través de un estrechamiento al interior. Ahí, al disminuir la presión el fluido se expande y se enfría, quedando así en disposición de absorber el calor de los alimentos nuevamente empezando un nuevo ciclo.

Nota sabionda: La energía que necesariamente se le ha de suministrar al sistema para los ciclos de compresión-expansión es eléctrica.

Nota sabionda: Los CFC se han revelado como los principales causantes de la destrucción de la capa de ozono, por lo que en 1978 se firma el Protocolo de Montreal para restringir el uso de estos compuestos. En los frigoríficos modernos se usa el refrigerante HFC-134a 1,2,2,2-tetrafluoretano que no daña al ozono.

Entrada elaborada a partir de la información ofrecida en Wikipedia, aquí y aquí, además de en otros sitios.