Respuestas XIV: Calentar cosas a gritos.

Pablo Gómez nos pregunta esta semana durante cuánto tiempo tendría que gritarle a un pedazo de queso para fundirlo.

¿Pero cómo vas a calentar algo gritándole? ¡Eso no tiene sentido!

Más o menos, de la misma manera en la que las cosas se calientan por fricción (de hecho puedes hasta soldar cosas sólo usando fricción). Nos explicamos.

Las ondas sonoras son frentes de altas y bajas presiones que se alternan.

En nuestro ejemplo, un hombre está gritando hacia una pared por algún motivo que sólo él conoce y genera frentes de ondas a diferentes presiones (lo que nuestros oídos interpretan como sonido) que impactan contra la superficie del muro. Cuando un frente de presiones altas empuja el muro (1), éste tenderá a desplazarse un poco al ser empujado. Cuando este frente de presión más alta termina, le sigue uno a presión más baja que no es capaz de empujar la pared con la misma fuerza, por lo que el muro puede desplazarse de nuevo hasta la posición en la que se encontraba (2). Esta ligera sucesión de movimientos, muy rápida en la realidad, genera fricción entre las moléculas, lo que las calienta.

Volviendo al tema que nos ocupa, la fundición de derivados lácteos a gritos, para resolver el problema tendremos en cuenta dos cosas:

1) La potencia necesaria para calentar algo de una temperatura a otra.

2) La potencia que son capaces de transmitir las ondas sonoras generadas por los seres humanos.

Por suerte, alguien ya había respondido a algo parecido con tazas de café y, como nuestro caso tiene los mismos fundamentos, usaremos ese procedimiento tomando las siguientes variables:

1) El calor específico o “la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de una unidad de material un grado”. En esta página, que nos ha dejado francamente sorprendidos, aparece el calor específico para diferentes alimentos. Para el queso, son 3680 Joules (unidades de energía) por kilogramo.

2) Como Pablo no ha especificado qué tipo de queso quiere fundir a gritos, tomaremos como referencia el queso parmesano, que se funde a unos 82ºC. La temperatura de fusión media de los quesos ronda los 50 grados, pero nos gusta ponernos en el caso más extremo.

3) Estimamos que las lonchas pesan unos 20 gramos.

4) Tenemos en cuenta que un grito humano se produce a unos 80 decibelios, que son unos 0.001 wattios de potencia.

Con esto, podemos empezar a calcular para varias situaciones.

  • Si el queso se nos ha olvidado tirado por encima de la encimera y está ahora a temperatura ambiente, unos 20ºC, entonces tendremos que gritarle durante 52 días, 19 horas, 26 minutos y 24 segundos hasta que se funda.
  • Si lo teníamos guardado en la nevera y sacamos el queso a unos 5ºC, entonces tendremos que calentarlo más hasta llegar a la temperatura de fusión y requerirá de 65 días, 16 horas, 33 minutos y 36 segundos de gritos continuos para fundirse.

Hasta ahora no parece prometedor el panorama, y menos si tenemos en cuenta que cada vez que paramos de gritar el queso pierde calor por contacto con el aire.

Pero, bueno, si seguimos empeñados en no gastar electricidad, la única opción que nos queda será gritar más fuerte.

El record Guiness al grito más potente emitido por un ser humano está en 129 decibelios, un ruido similar al de una ametralladora, lo que equivale a unos 7.94 W de potencia acústica.

  • Incluso siendo capaces de gritar así a 129 dB, seguiríamos tardando… 11 minutos y 54 segundos.

¡Espera! ¡Tiempo muerto! ¿Cómo hemos pasado de días a minutos en tan poco espacio?

La escala de decibelios no es lineal, es decir, el doble de decibelios no significa el doble de potencia. Un aumento de 10 decibelios corresponde a la multiplicación de la potencia por un factor de 10. Por ejemplo, 130 dB producen 10 W de potencia, pero 140 dB producen 100 W.

Seguimos con lo que estábamos.

Hemos mejorado bastante, pero después de 12 minutos gritando sin parar a ese volumen, la cantidad de caramelos de eucalipto que habremos tomado nos impedirán saborear el resultado. De todas maneras, aquí está la portadora del récord demostrando su habilidad.

Es difícil plasmar el sonido a través de los altavoces de nuestros ordenadores, pero al final del vídeo comparan en vivo el grito de esta señora con otros ruidos para comprobar el nivel de ruido que es capaz de generar.

Viendo que el ser humano ha seguido una línea evolutiva distinta a las sandwicheras, tendremos que encontrar una manera de generar más ruido que no requiera de nuestras vías respiratorias.

  • Con 150 decibelios, el nivel de ruido de una sirena de policía, estamos desarrollando 1000 W de potencia. Con esta potencia, el queso tardaría tan sólo 5.67 segundos en empezar a fundirse.

Lo que nos ha dado una idea para una nueva patente.

Pero no nos conformamos. Casi 6 segundos es demasiado tiempo que esperar para comernos un sandwich porque nos tenemos que comer el mundo.

  • El lanzamiento de un cohete Saturno desarrolla una potencia de 100 millones de Wattios durante su despegue. Si consiguiéramos colarnos en el lanzamiento de uno de estos cohetes y acercarnos lo suficiente como para no quemarnos con los vapores a altas temperaturas que salen del propulsor, los 200 dB de ruido que generaría toda esa potencia fundirían el queso de nuestro sandwich en 0.0567 milisegundos, lo que está muy bien, pero a 200 decibelios ocurre también otra cosa curiosa: tu tejido pulmonar empieza a romperse y entra aire en tus arterias que va hasta el corazón, provocando embolias a raudales y, por supuesto, la muerte**.

Total, que en la base de un cohete Saturno, tu sandwich estaría listo en un momento, pero también morirías casi instantáneamente.

**De esto se dieron cuenta por primera vez médicos de la Primera Guerra Mundial, cuando llegaban soldados con hemorragias internas pese a estar relativamente lejos de la zona donde se producía una explosión. No tardaron en darse cuenta de que el responsable de esto era el sonido: las ondas expansivas de las bombas, en realidad, no son más que ondas de sonido llevadas al extremo capaces de generar diferencias de presión enormes. A partir de ahora, vamos a pensar en una bomba como un grito extremadamente fuerte encerrado en una caja y que una guerra no es más que una discusión a ver quién grita más fuerte.

6 pensamientos en “Respuestas XIV: Calentar cosas a gritos.”

  1. Me temo que no bastaría eso, el sonido se desplaza de forma esférica, por lo que en cuanto nos alejásemos unos centímetros, la pérdida de rendimiento nos haría tener que esperar mas… (siempre puedes gritarle a un “espejo” parabólico manteniendo el queso en el foco) luego está la pérdida de emisión por parte del propio queso…
    Las soldadoras por ultrasonidos usan bastantes watios y están en contacto con la pieza, si no no funcionan.
    por cierto, los que hacen estas preguntas… ¿qué fuman? porque… 😉

    1. Que se desplace de forma esférica es indiferente: una onda tiene la misma potencia la mires por dónde la mires. En referencia a lo que comentas sobre la disipación de energía, la entrada no está escrita desde el punto de vista de gritarle al queso desde la casa del vecino. A distancias cortas (p.ej. 20 centímetros de distancia entre tu cara y el queso), la potencia del sonido se mantiene bastante bien.

      Creo que el problema en calentar algo a gritos (o con sonidos fuertes en general) sería, en todo caso, la constante transmisión de calor con la atmósfera.

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