Química física: si agito mi café lo suficientemente rápido, ¿puedo calentarlo para beberlo (teórica / prácticamente)?

En teoría, sí, en la práctica, no.

Agitar un líquido agrega energía cinética, pero muy, muy lentamente. Una vez que su café comienza a elevarse por encima de la temperatura ambiente, pierde calor en los alrededores. Eso significa que tendría que agregar calor más rápido de lo que se pierde. El problema es que cuanto más rápido revuelves, más rápido se enfría en el aire. El tamaño pequeño y la baja viscosidad del café significan que nunca llegarás al punto en el que gane calor significativo.

(Para un análisis más completo, consulte Stirring Tea)

Ahora, había una planta en la que una vez trabajé donde procesábamos grandes cubas llenas de material muy grueso, similar al plástico. De hecho, podríamos calentar esas tinas incluso con agitación a una velocidad relativamente baja, porque la alta viscosidad aumentó la energía que requería la agitación. Por lo tanto, si espesa su café hasta que tenga la consistencia de la masa de pan, puede lograrlo. Para un café normal, nunca lo revolverás tan rápido.

Teóricamente sí. El café se sirve típicamente a 80 grados C. Para calentarlo a temperatura ambiente (20 grados C), tendría que cambiar su temperatura en 60 grados C, que es 333 K. El cambio de temperatura está relacionado con el cambio en la energía cinética por el expresión (aproximada):

KE = 1.5 kT = 1.5 * 1.38E-23 * 333 = 7 * 10E-21 J

Este valor de KE es el cambio en la energía cinética de una sola molécula de un gas ideal cuando su temperatura cambia en 333K. Supongo que sería más fácil cambiar el KE de un gas ideal que cambiar el KE de una molécula de agua y / o café, por lo que este valor es probablemente una subestimación de la energía cinética necesaria para aumentar la temperatura de una molécula. de agua por 333K.

Una taza contiene aproximadamente 1E25 moléculas de agua. Entonces, para elevar el café a la temperatura deseada, necesitará ingresar 7 * 10E-21 * 1E25 = 7E4 J de energía.

Los humanos queman un promedio de 2000 calorías al día, lo que se convierte en aproximadamente 2000 * 4.2 * 10 ^ 3 = 8E5 julios de energía. Si pudiera transferir 1/10 de la energía que consume en un día a la taza mientras evita la pérdida de calor al medio ambiente (difícil), podría obtener esa taza de café.

Usted no es el primero en hacer esta pregunta (¿o tal vez lo es, y lo hizo en dos lugares diferentes?) Esto ya se ha abordado con cierta extensión (humorística) en el excelente webcomic xkcd.com, o más específicamente, el ” ¿Qué pasaría si? ”, Donde las preguntas difíciles e hipotéticas (a veces ridículas) se responden de manera exhaustiva y científica. Revolviendo el té

Disfruto mucho el sitio, y espero que tú también, además de que tu pregunta sea respondida por una autoridad competente.