E31 Hervido - Convección Natural

Tópico

El hervido de esta agua dentro de esta olla es un sistema de convección natural, la misma convección natural que ya establece otro modelo de este conjunto como impulsada por una diferencia de densidad causada por una diferencia de temperatura: aquí, esta convección natural queda impulsada por la diferencia de densidad entre esta agua caliente del fondo de esta olla, más ligera, y esta agua todavía fría de la superficie de esta olla, más pesada. Esta secuencia física de este hervido comienza con la formación, dentro de esta olla, de corrientes de convección natural, cuando el número de Rayleigh de esta agua ya es lo bastante grande, y culmina, más adelante, en una ebullición nucleada y luego en una ebullición plena de esta agua. Que esta diferencia de densidad entre el fondo y la superficie de esta olla sea mayor hace que estas corrientes de convección natural, en consecuencia, sean más intensas.

Las ecuaciones de Navier-Stokes describen el movimiento de esta agua dentro de esta olla bajo la acción combinada de los gradientes de presión, de las fuerzas viscosas y de la flotación gravitacional que actúan juntas sobre ella, y es la aproximación de Boussinesq la que simplifica este mismo tratamiento: esta aproximación de Boussinesq trata a la densidad de esta agua como constante en todos lados salvo en el término de esta misma flotación gravitacional, donde la diferencia de densidad entre dos puntos de esta agua se mantiene proporcional a la diferencia de temperatura entre esos mismos dos puntos. Que esta diferencia de temperatura entre el fondo y la superficie de esta olla sea mayor hace que, según esta misma aproximación de Boussinesq, esta diferencia de densidad entre ambos puntos sea, en consecuencia, mayor, y que esta flotación gravitacional que impulsa a estas corrientes de convección natural sea, en consecuencia, más intensa.

El número de Rayleigh de esta agua, que combina al número de Grashof con este mismo número de Prandtl que ya establece otro modelo de este conjunto, sintetiza la competencia entre esta flotación gravitacional, que impulsa el movimiento de esta agua, y las fuerzas disipativas de esta misma agua, su viscosidad y su difusión térmica, que en cambio se oponen a ese mismo movimiento: cuando este número de Rayleigh de esta agua supera un umbral alto, el flujo de esta agua se vuelve turbulento, generando el burbujeo característico y el movimiento caótico propios de un hervor vigoroso. Que este número de Rayleigh de esta agua sea mayor, con esta flotación gravitacional dominando con más fuerza todavía sobre estas fuerzas disipativas de esta misma agua, hace que este flujo de esta agua se vuelva, en consecuencia, turbulento con mayor facilidad.

La ebullición nucleada de esta agua comienza cuando el sobrecalentamiento local de esta agua por encima de su punto de ebullición es suficiente para que una cavidad o una rugosidad del fondo de esta olla actúe como núcleo de una burbuja de esta agua: el criterio de Jakob indica que este mismo umbral de sobrecalentamiento local necesario depende de manera inversa del radio efectivo de esa cavidad o de esa rugosidad del fondo de esta olla, de modo que una superficie más rugosa de este fondo de esta olla hace hervir a esta agua antes que una superficie más lisa. Que esta cavidad o esta rugosidad del fondo de esta olla tenga un radio efectivo menor hace que, según este mismo criterio de Jakob, este umbral de sobrecalentamiento local necesario para esta ebullición nucleada sea, en consecuencia, mayor.

Por eso este modelo, con esta convección natural y esta ebullición nucleada con las que se abrió, distingue, en la práctica de la cocina, entre un hervor vigoroso y un hervor suave de esta agua: este hervor vigoroso, con esta agua en ebullición plena, mejora la transferencia de calor hacia el alimento sumergido en ella y agita más a ese mismo alimento, aunque consume más energía para mantenerse, mientras que este hervor suave, con un sobrecalentamiento local mucho más pequeño sobre este punto de ebullición de esta agua, resulta suficiente para cocer lentamente a ese mismo alimento sin romper una textura delicada, como la de un pescado o la de un huevo pochado. Que este alimento sumergido en esta agua tenga una textura más delicada hace que convenga, en consecuencia, cocerlo con este hervor suave en lugar de con este hervor vigoroso.

ID:2425