de Google Images. equilibrio crítico a gran escala.
Este caso pertenece al campo de la condición de equilibrio metaestable / crítico. En tales casos, la región de estabilidad es extremadamente estrecha y la energía extra más pequeña causa una pérdida de estabilidad en una parte que suministra energía a las otras partes, lo que inicia una interacción de tipo avalancha. Un ejemplo de gran tamaño de esto es el arte de apilar rocas.
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Los líquidos pueden elevarse muchos grados por encima de la ebullición o muchos por debajo de los puntos de congelación antes de cambiar su estado. Un cambio ocurre tan rápido que puede causar serios problemas, pero también puede utilizarse con éxito en una amplia gama de tecnologías que se extiende incluso a la cocina casera.
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Congelación – Wikipedia
La razón del fenómeno es que un gran cuerpo de fluido homogéneo requiere una energía considerable para cambiar de estado, que es la suma de las energías de cada molécula para hacerlo. Tal energía no está disponible. Las energías acumuladas al azar en pequeñas partes del cuerpo fluido se disipan rápidamente antes de alcanzar el nivel requerido para introducir un cambio de estado. Esta situación cambia cuando tiene un núcleo de una sustancia diferente que ayuda a aislar partes del fluido, de modo que cuando recibe una descarga de energía de sus vecinos, esta energía no se disipa fácilmente como antes, ayudada por la superficie de separación recién introducida. Sospecho que la mayor masa del nucleado en comparación con la de las moléculas de fluido, le permite almacenar un momento más grande que ayuda a cerrar la brecha de momento para cambiar el estado del fluido al de gas o sólido.
Si tiene un líquido por encima de su punto de ebullición y deja caer un grano sólido, explotará repentinamente en vapor. Al igual que la gasolina calentada por encima de su temperatura de ignición, es posible que no se encienda, mientras que una gasolina muy fría puede encenderse a distancia por una chispa. La chispa proporciona gran energía en un punto, encendiéndola y produciendo mucha energía para encender el resto.
Algo similar sucede con un líquido enfriado por debajo de su temperatura de congelación. Estos fenómenos pueden ser peligrosos ya que provocan un aumento repentino en el volumen y la presión. Pero también podría aprovecharse, por ejemplo, para romper otras sustancias en contacto con este líquido, como en el caso de utilizar cavitación en la limpieza ultrasónica. Un caso similar es cuando se cae azúcar en una botella de bebida gaseosa fría recientemente abierta … el gas disuelto está en una condición metaestable, pero no puede liberarse del líquido debido a la falta de un núcleo para ayudar a hacerlo, como se explicó anteriormente . El azúcar lo proporciona y el gas se libera de repente.
En aplicaciones de calefacción donde se va a administrar un gran flujo de calor a un líquido, se producen condiciones críticas similares. El líquido alcanza más allá de su temperatura de evaporación en una pequeña región, luego de repente se alimenta de un punto de nucleación y todo cambia a gas. La presencia de grandes burbujas en un líquido hirviendo es una señal de que esto está sucediendo. Esto provoca cambios erráticos en la presión, erosión de las piezas y ruido muy fuerte. Para deshacernos de él, debemos asegurar la presencia de puntos de nucleación distribuidos en el cuerpo del fluido hirviendo, especialmente cerca de donde un fuerte flujo de calor ingresa al recipiente de calentamiento.
Dado que este proceso es un proceso de superficie, vale la pena usar material poroso para proporcionar la nucleación. Los materiales porosos tienen una gran relación superficie / volumen. Una ventaja adicional es evitar que las pequeñas burbujas de vapor se unan y formen burbujas grandes, reduciendo así la agitación y el ruido.
