El grifo del agua caliente y las mil bombillas

Haz a cualquier profano esta simple pregunta: "Si abres el grifo de agua caliente, estás consumiendo energía ¿verdad? ¿Cuántas luces crees que podría encender a partir de esa energía durante el mismo tiempo? " La respuesta será probablemente algo así como: "Bueno, vamos a ver, supongo que 10, o quizá 20 ". Se sorprenderán si les decimos que puede ser hasta 1000.

El hombre de a pie no sabe que el calor específico del agua es particularmente alto. Y tampoco es plenamente consciente de la primera ley de la termodinámica. Para nosotros los físicos, es muy sencillo. Podríamos incluso explicar las cosas contando llamas, sabinedo que una pequeña llama produce unos 100 watts. Cojamos una cerilla. Su peso es de unos 0,1 gramos y, por tanto, su madera contiene aproximadamente 2 kJ. Ahora aceptemos que se arde durante unos 20 segundos, con lo que tenemos unos 2000 J / 20 s = 100 W.

Para una vela que podemos hacer el mismo ejercicio. Averigüe cuánto tiempo durará, busque el calor de combustión de la parafina o de la esterina, y de nuevo: unos 100 W. Por lo tanto, la regla general es simple: una pequeña llama es un calentador de alrededor de 100 vatios. Desde aquí es cuesta abajo. En primer lugar estudiemos una cocina de camping gas, o - si usa gas natural en su casa - la estufa de gas. Cada quemador tiene entre 20 y 30 llamas, por lo que el quemador produce de 2 a 3 kW de calor. Y por supuesto: si miramos en Internet, Google nos dice que nuestra suposición es cierta. Sin embargo, para tener agua caliente del grifo, eso no es suficiente. Si estás familiarizado con los sistemas géiser de gas, recordarás que tienen alrededor de 10 filas de 10 llamas. Eso hace 100 × 100 W o 10 kW. Pero incluso el géiser de gas no es un dispositivo muy lujoso. Su capacidad es demasiado pequeña para producir una ducha decente, por ejemplo. Por lo tanto, se puede asumir que en promedio un grifo de agua caliente excede fácilmente los 10 kW.

Pero no exagerar las cosas, y atengámonos a los 10 kW. Y asumamos por simplicidad que el agua se calenta eléctricamente, por lo que se puede comparar directamente con los gastos de la iluminación eléctrica. Una fuente de luz eficiente que produce 600 lumen consume 11 W. Esto es, de hecho, un factor 1000 veces inferior al agua caliente del grifo. Esta es una pequeña lección para cualquier profano que se preocupe por la energía y el calentamiento mundial. La mayoría de las veces, identificamos el uso de energía en el hogar con cosas que se mueven o cosas que brillan: los motores eléctricos o la iluminación. Es un error. No es el movimiento. No es la luz. El calor es nuestro guía.

PHYSICS IN DAILY LIFE: COUNTING FLAMES - L.J.F. (Jo) Hermans - Leiden University
Europhysics News39/2 2008

Artículo original disponible en http://www.europhysicsnews.org
o http://dx.doi.org/10.1051/epn:20082007

Traducción Jesús Álvarez con Google Translator.