La física que hay detrás de una cerveza bien fría

Para que no quede duda, la jirafa o dispensador del que hablo es algo como esto:

Lo importante aquí es que el aparato posee un cilindro central que se llena con hielo, con el propósito evidente de mantener fría la bebida.

Pues bien, lo que me pareció que estaba mal, o por lo menos que no iba a funcionar bien, era el cilindro lleno de hielo. La razón era que entre el hielo y la pared plástica del cilindro lo que hay es aire (es cierto que los cubos de hielo tocan el cilindro, pero la superficie de contacto es mínima). Mi intuición me decía que para que la cerveza sea enfriada eficientemente, lo que habría que hacer es llenar el cilindro con agua después de echar el hielo.

Noten que la justificación que estoy dando es mi “intuición”. Hay muchas situaciones en donde la intuición es una buena guía, incluso otras en donde es todo lo que hay. Sin embargo, el caso que tenemos entre manos no es uno de esos.

El éxito de las ciencias exactas es que tratan sobre cosas que se pueden medir y esas cantidades se relacionan con otras mediante fórmulas matemáticas que siempre se cumplen. A veces uno tiene cierta intuición de cómo funciona la naturaleza. Unas veces es correcta y otras no. La única forma de tener certeza es haciendo un experimento.

En este caso el experimento consistiría en ver si la cerveza se mantiene más fría echando hielo y agua o solamente hielo en el cilindro del dispensador.

Otra forma de salir de la duda es utilizar el conocimiento ya establecido sobre las propiedades de conductividad térmica de diferentes materiales. Nos vamos a Google y de inmediato lo encontramos. La conductividad térmica del aire es 0.024 y la del agua es 0.56, aproximadamente. Las unidades de estas cantidades son Watts sobre metro y sobre grado Kelvin. En palabras menos técnicas, lo que esos numeritos miden es la cantidad de calor que pasa por unidad de tiempo a través de una placa de una superficie y espesor dados cuando existe una diferencia de temperatura en sus lados opuestos.

Así, a groso modo podemos decir que el agua es unas 23 veces más eficiente conduciendo calor que el aire. Lo cual confirma mi intuición original.

De todo esto podemos sacar dos conclusiones. La primera es que no hay excusa para quedarse en una explicación cualitativa si existe la posibilidad de tener datos y mediciones. Citando las palabras severas de Lord Kelvin en una conferencia dada en la Institución de Ingenieros Civiles de Londres en 1883 (traducción libre):

“Cuando puedes medir eso de lo que estás hablando y expresarlo en números, entonces sabes algo sobre eso, cuando no puedes expresarlo en números su calidad es miserable e insatisfactoria; puede que sea el inicio del conocimiento, pero tus pensamientos muy apenas han avanzado al estatus de ser ciencia.”

Y la segunda conclusión: no dejen que les sirvan demasiada cerveza si no se va a mantener fría. Explíquenle a su mesero la conductividad térmica y que vierta agua en ese cilindro lleno de hielo.