El Carbono Y Sus Usos Dentro De Alimentos

Introducción

En el verano, días de mucho calor y sol, uno siempre tiende a refrescarse sea con un agua, jugo o una gaseosa. Como probablemente ya se habrán dado cuenta, si alguna bebida con gas se deja a la intemperie y se calienta, al abrirla saldrá muchísimo gas y cuando la intente tomar, se va a sentir mucho menos gas que una bebida normal. Es por esto que se me ocurrió comprobar esto y formular la pregunta: ¿Cómo va a afectar la temperatura en el desprendimiento de dióxido de carbono en una Coca Cola?

Antes de empezar el análisis de esta pregunta hay que preguntarnos ¿Qué es una Coca Cola? Es un tipo de gaseosa, es decir, agua a la que se le agrega acido carbónico y dióxido de carbono (CO2) a presión, entre otros componentes. Este dióxido de carbono es sometido a presión en el líquido, y luego puesto en un envase cerrado para que se pueda mantener disuelto a través de todo el líquido. En el momento en el que el envase sufra un cambio en la presión, el gas es liberado del envase. Esto es lo que sucede cuando abrimos la tapa de la botella.

Al abrir cualquier tipo de gaseosa se comienza a liberar dióxido de carbono. Pero, ¿Qué es lo que provoca este desprendimiento de CO2 hacia el ambiente? El dióxido de carbono dentro del líquido consta de muchas moléculas de gas que están buscando liberarse constantemente. Al estar bajo una presión constante, y en un ambiente cerrado, estas moléculas solo tienen un movimiento y velocidad constante, lo que no provoca ningún cambio significativo. Hasta que se produce un cambio de presión. Al abrir la tapa del envase, como la presión exterior es menor que la presión interior, las moléculas de gas salen para intentar equilibrar la diferencia de presión.

En cuanto a la relación que tiene esto con la temperatura, gracias a la ley general de los gases ideales, sabemos que la presión y la temperatura son directamente proporcionales. Entonces, al aumentar la temperatura de la gaseosa, se debería aumentar la presión interna del envase. Esto es ya que al sufrir una variación en la temperatura, la velocidad de las moléculas se ve afectada. Esta velocidad va a variar los choques contra las paredes del envase, lo que va a producir una variación en la presión interna del sistema. En el caso de que la temperatura aumente, las moléculas se van a mover más rápido lo que va a producir un aumento en la presión interna del sistema. Lo que probablemente provoque un aumento en el nivel de desprendimiento de dióxido de carbono.

¿Cómo va a afectar la temperatura en el desprendimiento de dióxido de carbono en una gaseosa?

Al variar la temperatura de la gaseosa obviamente va a variar su desprendimiento de dióxido de carbono. Es probable que cuanto más elevada se encuentre la temperatura de la gaseosa, mayor va a ser su desprendimiento de dióxido de carbono, y viceversa. Esto es debido a que las partículas dentro del envase comienzan a moverse con más rapidez y energía cinética, lo que termina provocando un mayor desprendimiento de estas al medio ambiente.

Procedimiento:

• Se preparan las botellas de Coca Cola para las diferentes temperaturas. En el caso de que sean botellas frías, se pondrán en un refrigerador. Si se tienen que calentar, se va a tener que colocar agua en un calentador hasta que se caliente lo suficiente para que después se pueda colocar esa agua en un vaso precipitado y la botella dentro de ese vaso. También se va a poder observar una transferencia de calor hasta que se caliente lo suficiente.
• Una vez que se tiene la temperatura de cada botella, se van a masar las botellas por separado para asegurarse de que todas tienen exactamente la misma masa.
• Luego, se llenara la caja grande de pastico con agua a temperatura ambiente (es indiferente la temperatura del agua).
• Cuando se tenga lista la caja de agua llena de agua, ésta se coloca debajo del matraz universal. Se llena con esta misma agua la probeta, se invierte sin que se le caiga el agua y se coloca sobre el matraz universal.
• Se adapta la manguera con un adaptador y plastilina en sus costados para que así no haya desprendimientos de gas al medio.
• Se masa 1 gramo de azúcar
• Una vez que se tiene el sistema listo, se coloca la botella por el lado de la caja con agua, se abre, se le coloca el gramo de azúcar y se conecta con la manguera rápidamente adentro de la botella.
• Se observan cambios en la probeta y se anota toda el agua que descendió.
• Se repite el procedimiento 3 veces por cada temperatura.

Montaje:

Algunos supuestos que hay que tener en claro antes de empezar el análisis de este experimento son por ejemplo que se uso una botella de plástico de Coca Cola, ya que es un tipo de gaseosa muy conocido y fácil de encontrar. Se tuvo en cuenta que esta botella era de plástico y no de vidrio, por lo que se desprecian las pérdidas de dióxido de carbono a través de los poros del plástico. También, esta Coca Cola era zero, lo que significa que no tiene azúcar, por lo tanto para que se pueda ver una diferencia se le adhirió azúcar para favorecer el desprendimiento de gas. Por último, se puede asumir que todas las botellas tenían el mismo grado de agitación, es decir, suponiendo que todas tengan la misma temperatura, a todas se les desprendería la misma cantidad de gas.

Se puede ver en la tabla N°1 como a medida que aumenta la temperatura (columna 1), el volumen de CO2 también lo hace (columna 3). También se puede ver como para reducir el error aleatorio de las muestras, s tomaron 3 datos para cada medida, y en las columnas 2 y 4 se sacaron los valores promedios tanto para la temperatura como para el volumen de CO2 respectivamente.

Se puede ver tanto en la grafica como en la tabla que el desprendimiento de CO2 frente a variaciones en la temperatura tiene una estricta relación. Al aumentar la temperatura del líquido, la energía cinética de las partículas aumenta, es decir, aumenta la velocidad promedio de las partículas. Entonces, al aumentar la energía cinética promedio de las partículas las fuerzas intermoleculares se debilitan. Esta disminución de fuerzas intermoleculares produce la liberación de el dióxido de carbono en el liquido así formándose una relación entre este y la temperatura.

Por otra parte, teniendo en cuenta que se añadió el azúcar para favorecer el desprendimiento de CO2, me di cuenta que este, al ser añadido, producía más gas de lo normal, especialmente a mayor temperatura. Esto puede ser por la solubilidad del líquido. El líquido al aumentar su temperatura, también aumenta su solubilidad. Al ser más soluble que el mismo liquido a menor temperatura, el azúcar añadido como catalizador se va a disolver mejor. Por último, se tiene que tener en cuenta que los errores fueron considerados dentro de la grafica, pero son muy pequeños en relación a los valores de las medidas.

Conclusión y evaluación:

Para concluir, se puede decir que claramente hay una relación entre la temperatura y el desprendimiento de CO2 de una botella completamente cerrada. Esto puede ser explicado debido a que, a mayor temperatura, las moléculas de gas comienzan a moverse más rápidamente dentro del envase. Esto va a producir un aumento en la presión interna del sistema, así aumentando la variación entre la presión externa con la presión interna. Cuanto mayor sea esta variación de presión, mayor va a ser el desprendimiento de CO2 desde la botella hacia el exterior. Esto se puede ver claramente reflejado en el grafico N°1, ya que se puede ver que claramente refleja una relación de proporcionalidad, ya que al producir un aumento en la temperatura de la botella, se desprenden más moléculas de gas hacia el exterior. Este comportamiento comprueba nuestra hipótesis mencionada anteriormente, la cual era “Al variar la temperatura de la gaseosa obviamente va a variar su desprendimiento de dióxido de carbono. Es probable que cuanto más elevada se encuentre la temperatura de la gaseosa, mayor va a ser su desprendimiento de dióxido de carbono, y viceversa”.

A pesar de que se haya comprobado la hipótesis mencionada, y de que diera un grafico con una clara relación de proporcionalidad, se puede afirmar que se pudieron haber cometido errores tanto aleatorios como sistemáticos. Teniendo en cuenta los errores aleatorios, si bien el error absoluto de las medidas era muy bajo, se tiene que tener en cuenta que se hicieron muy pocas mediciones por cada temperatura. Se pudo haber reducido significativamente este tipo de error tomando por ejemplo 7 u 8 medidas por cada temperatura. Pero hacer esto costaría un mayor costo ya que el precio por cada botella es elevado, y los recursos son limitados. Por otro lado, ahora viendo los errores sistemáticos del experimento, como primer posible error se puede tener que el tiempo desde que se coloca el azúcar como catalizador dentro de la botella, hasta poder tapar esta con la manguera pudo no haber si siempre el mismo, así afectando a la medida final. Esto es ya que pudo haber comenzado a desprenderse CO2 desde que se abrió la botella hasta que se cerro, y al ser muchas diferentes repeticiones, pudo haber salido más dióxido de carbono al ambiente en algunas medidas. También, el error más significante que pudo haber tenido este experimento fue el uso de la plastilina para cubrir los espacios entre la manguera y el ancho del pico de la botella. Esto es ya que, a pesar de que la plastilina tenga muy pocos poros por los que se pueda escapar gas, se puedo haber cometido errores al colocar esta alrededor, quedando espacios libres que permitieran péquelas fugas de dióxido de carbono al ambiente, en vez de irse por la manguera hacia el matraz.

Por último, se pudieron haber considerado algunas mejoras a este experimento tales como hacer un mejor adaptador de plastilina a la botella. Es decir, un adaptador perfecto que evite cualquier desprendimiento e gas hacia al ambiente, y que todo el gas se vaya hacia el matraz para poder medir exactamente el nivel de CO2 desprendido en este experimento. También, se pudo haber evitado abrir la botella para poner el azúcar, ya que esto reduciría el tiempo en el que se comienza a desprender dióxido de carbono, lo que haría que los datos fueran más exactos y precisos.