Origen de las nubes y los olores

Un modelo desarrollado por un investigador de la Universidad de Sevilla explica en detalle efectos como la formación de nubes desde el mar, el aroma de los vinos espumosos o el intenso humo de los neumáticos quemados.

Preguntas cotidianas como qué determina realmente las nubes y la lluvia, qué le da a los vinos espumosos su distintivo aroma o por qué los neumáticos generan tanto humo al quemarse tienen respuestas íntimamente ligadas. El profesor de la Universidad de Sevilla Alfonso Gañán ha desarrollado un modelo muy exacto sobre el origen de todos estos fenómenos a partir de un mecanismo microscópico universal que ocurre en la superficie de los líquidos, independientemente de la mera evaporación. Sus resultados han sido publicados en un artículo de Physical Review Letters, la revista general de Física que más citas recibe en todo el mundo.

Se trata de uno de los fenómenos más comunes desde que la fase líquida apareció en el universo: todo líquido, y más cuando está en continuo movimiento turbulento como el mar, contiene siempre gases en mayor o menor concentración, dependiendo de la presión y temperatura a la que esté sometido. Casi siempre, estos gases acaban en forma de burbujas más o menos pequeñas en la superficie del líquido. Cuando dichas burbujas explotan, especialmente si son microscópicas, se expulsan gotas de tamaño minúsculo a una gran velocidad que alcanzan casi instantáneamente distancias apreciables desde la superficie del líquido que partieron.

Estas gotas microscópicas generan la semilla de las nubes (granos microscópicos de sal que forman núcleos de condensación de las gotitas de las nubes) en la superficie del mar, o pueden extender en el aire todos los sabores de un caldo independientemente de su volatilidad, o forman humo sobre líquidos calentados.

El tamaño de estas “gotas fantasma” y su velocidad son los principales factores que el modelo diseñado por el profesor Gañán explica y determina con precisión, prediciendo a la perfección cientos de experimentos exhaustivos realizados desde principios del siglo XX hasta el presente. De acuerdo con dicho modelo, en función de las propiedades de un determinado líquido, existe un tamaño crítico de las burbujas de gas que determina una llamativa singularidad: la gota expulsada se vuelve increíblemente pequeña, mientras que su velocidad se dispara sin límites a medida que el tamaño de la burbuja disminuye y se acerca a dicho límite. Por debajo del mismo, no se expulsa ninguna gota. En concreto, cuando ese tamaño es lo bastante pequeño (como en el caso de pequeñas burbujas en el agua), el nuevo modelo muestra que las microgotas “fantasma” pueden alcanzar velocidades supersónicas y alcanzar alturas muy significativas.

Esto responde finalmente y con precisión a cuestiones como la formación de las nubes o la expansión de los aromas. En el caso particular del mar, la contaminación y los vertidos –que concentran su efecto especialmente en la superficie, disminuyendo la tensión superficial, principal origen del fenómeno- el modelo explicaría una drástica disminución de la producción y el tamaño de las “semillas de nubes”. Si pudiera verificarse, este hecho constataría un nuevo efecto humano pernicioso en el clima por su impacto en las precipitaciones.

Referencia bibliográfica: Revision of Bubble Bursting: Universal Scaling Laws of Top Jet Drop Size and Speed. Alfonso Gañán Calvo. Publicado en Phys. Rev. Lett. 119, 204502 – Published 16 November 2017