Entalpía para cosacos

Un cosaco es aquella persona capaz de beber el equivalente a su propio peso en cerveza, en una sola sesión.

Eso de alternar entre el trabajo de laboratorio y el trabajo de campo deja conocimientos invaluables. Si llevan una botellita de agua de su marca preferida, la pueden colocar dentro de esa solución de urea y obtendrán unos hielos de agua potable en cuestión de minutos. Por si su motor es de bebidas destiladas y refresco de cola. Yo he medido unos -10°C durante la reacción de disolución de la urea (reacción endotérmica). Se puede calcular la cantidad de cervezas que se pueden enfriar con 40kg de urea o de nitrato de amonio. 

Un aspecto práctico también, es que algunos solutos bajan la temperatura de fusión del solvente. Por eso la solución de urea o nitrato de amonio con agua puede alcanzar temperaturas de -10°C permaneciendo en estado liquido!!

Problema: Un agrónomo cuenta con un bulto de urea (CO(NH2)2), una tina con agua a 25°C, un cartón de cervezas (medias) también a 25°C y una tabla de entalpías de disolución. Nota: La temperatura ambiente es de 40.0°C. 

Haciendo unos números con su tablet encuentra los siguientes datos: Cartón de cervezas=8.52L; 0.45kg_urea enfrian 1.0kg de agua de 25 a 0°C; Bulto de urea=40.0kg. 

Respuestas: Con 40.0kg de urea se pueden llevar 89.0kg de agua de 25°C a 0°C. La densidad del agua es de 1.0L/kg. Como sería un desperdicio enfriar tanta agua, el razonamiento ingenieril lo lleva a pensar en minimizar el volumen de agua y maximizar el volumen de cerveza. Por eso considera que usando la mitad del agua que puede enfriar con la urea, puede enfriar un volumen igual de cervezas. Entonces divide 44.5L_agua/8.52L_cartón=5.22 cartones.

Nota ambiental. Como la actividad agronómica es un asunto de responsabilidad, es necesario hacer un manejo responsable de los desechos. Por eso la solución de urea nunca deberá verterse en un cuerpo natural de agua o en un sitio donde pueda alcanzar el manto acuífero. De manera que esta solución deberá utilizarse para fertilizar unos 80 árboles frutales a razón de 0.5kg de urea por árbol.

La entalpía de disolución del nitrato de amonio (NH4NO3) es bastante mayor que le de la urea. De este modo, se necesitan 0.3145kg de nitrato de amonio para llevar la temperatura de 1.0kg de agua de 25.0 a 0°C. Con lo que un bulto de 40.0kg de esta sustancia nos alcanza a enfriar 127.2L de agua desde 25°C a 0°C.

Todo sea por motivar el aprendizaje y fomentar una vida digna.

Por supuesto que la buena planeación nos evitará tener que realizar acciones de última hora. Indudablemente es la mejor estrategia que todo agrónomo debe poner en práctica.

En cuanto a los efectos sobre la salud, la urea no es cancerígeno. De cualquier manera, ni la urea ni el nitrato de amonio deben ingerirse, ambos son tóxicos. Para eso debemos tener siempre presentes las buenas prácticas de laboratorio y no nos pasará nada.   

Unos apuntes sobre este tema: Termoquímica