Cómo Funciona Una Tetera Eléctrica

Si bebes café o té caliente, te alegrarás de que alguien alguna vez haya tenido el ingenio de inventar una forma súper eficiente de convertir el agua fría en caliente, es decir, inventar la tetera eléctrica. Llénala con agua, conéctala, enciéndela y en unos minutos tendrás agua caliente lista para beber o cocinar. ¿Cómo funciona una tetera eléctrica exactamente? ¿Por qué tarda tan poco tiempo en hervir? ¿Y cómo sabe cuándo apagarse? Miremos más de cerca.

¿Qué es una Tetera Eléctrica y cómo funciona?

Una tetera eléctrica es una forma conveniente de generar energía térmica a partir de la electricidad. Es un calentador de agua, pero también es un dispositivo de conversión de energía que ilustra una de las leyes más básicas de la física: la conservación de la energía.

Las teteras se encuentran entre los electrodomésticos más simples. Levanta la tapa y miras dentro y verás, en el fondo del recipiente de agua, una bobina de metal grueso llamada elemento calefactor. Cuando conectas la tetera de agua a una toma de corriente, una gran corriente eléctrica fluye hacia el elemento calefactor. La resistencia del elemento, que es la tendencia de cualquier material a detener el flujo de electricidad a través de él, convierte la energía eléctrica en calor. En otras palabras, el elemento se calienta. Como está en contacto directo con agua fría, el calor pasa al agua por conducción y también la calienta rápidamente.

¿Cuánto tiempo tarda en hervir una tetera?

Puedes hervir agua de diferentes maneras, incluso en una sartén simple en un fuego abierto o en una estufa, aunque un hervidor cerrado suele ser mucho más rápido, porque detiene el escape de calor y permite que la presión aumente más rápido (recuerde que el agua hierve cuando está saturada). La presión de vapor es mayor a la presión atmosférica y ayuda a que el agua hierva más rápidamente.

Si sigues bombeando energía térmica al fondo de una tetera (más rápido de lo que el calor se escapa por la parte superior y los lados), tarde o temprano el agua en el interior hervirá. Una ley básica de la física llamada conservación de la energía nos dice eso. Si necesitas hervir un litro de agua, comenzando desde la misma temperatura, siempre tendrás que agregar la misma cantidad de energía para hacerlo. Ya sea que uses una fogata, una tetera de agua, o un microondas, la cantidad de energía que tienes que poner para hervir el agua es exactamente la misma.

Una tetera eléctrica puede hervir agua en solo un par de minutos porque puede agregar energía térmica al agua mucho más rápida y eficientemente que un fuego abierto. La respuesta a cómo una tetera eléctrica funciona tan rápido es porque usa una corriente eléctrica relativamente grande. La cantidad de calor producida es proporcional a la corriente (una corriente de 10 Amp produciría el doble de calor que una corriente de 5 Amp que pasa a través del mismo elemento de calentamiento si el voltaje fuera constante), por lo que las corrientes más grandes producen más calor y calientan mucho las cosas.

10 Alternativas a Dyson

Veamos un ejemplo.

Digamos por ejemplo, que comienzas con 1 litro de agua fría a aproximadamente 10 °C y deseas elevarla 90 °C a su punto de ebullición (100 °C). La cantidad de energía que necesitas es

Q = 4.2 × 1000 gramos × 90 grados = 378.000 julios o 378 kJ.

El misterioso "4.2" es un valor constante llamado capacidad calorífica específica del agua. Cada material tiene una capacidad de calor específica diferente, que es simplemente la cantidad de energía que tienes que poner para elevar la temperatura de un gramo del material en un grado centígrado. Debes agregar 4,2 julios de energía para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 °C, por lo que la capacidad de calor específica del agua es de 4,2 J / g / ° C.

Los 378 kJ para hervir un litro de agua es bastante más energía de lo que piensas. Una lámpara de bajo consumo de energía con una potencia de 10 vatios usa 10 julios de energía por segundo. (1 vatio significa usar un julio por segundo). Le tomaría 37.800 segundos, aproximadamente 10,5 horas, usar tanta energía como la que usa nuestra tetera eléctrica en un litro de agua.

Si estás utilizando una tetera eléctrica con una potencia de 2.400 vatios, eso significa que consume 2.400 julios de energía eléctrica por segundo y también pone (aproximadamente) la misma cantidad de energía en el agua cada segundo. Divide 378.000 entre 2.400 y encontrarás que la tetera tarda aproximadamente 160 segundos en hacer el trabajo, lo cual suena correcto. Una tetera eléctrica generalmente tarda de 2 a 3 minutos en hervir un litro de agua.

¿Cómo sabe una tetera eléctrica cuándo apagarse?

Hay un tubo de ventilación de vapor que baja desde la parte superior de la cámara de agua a un termostato bimetálico y un interruptor. Cuando la tetera hierve, el vapor baja por este tubo, calienta el termostato y lo abre, apagando el elemento calefactor y evitando que el agua hierva más. Es un sistema de control simple, práctico, seguro y muy útil.

10 Alternativas a Roomba

Las primeras teteras eléctricas entrañaban un peligro incorporado. Era relativamente fácil encenderlas, apagarlas y hacer una tarea o dos, y luego olvidarse de ellas. Si tienes suerte, cuando regresaras unos minutos más tarde, encontrarías tu cocina llena de nubes de vapor. Si no tienes suerte, el elemento calefactor podría quemarse, quemarse un fusible o incluso encender un fuego.

Afortunadamente, prácticamente todas las teteras modernas se apagan automáticamente usando termostatos (dispositivos mecánicos, eléctricos o electrónicos que responden a los cambios de temperatura).

¿Cómo funciona un termostato?

Saber cómo funciona una tetera eléctrica, implica saber cómo funciona su sistema de control. Los más simples son mecánicos y usan un termostato bimetálico integrado en la unidad de elementos en la parte inferior de la tetera. Estos ya no se usan hoy en día debido al avance de los sistemas de control.

Consiste en un disco de dos metales diferentes, unidos entre sí, uno de los cuales se expande más rápido que el otro a medida que aumenta la temperatura. Normalmente, el termostato está curvado en una dirección, pero cuando el agua caliente alcanza el punto de ebullición, el vapor producido golpea el termostato bimetálico y lo hace romperse y doblarse repentinamente en la dirección opuesta, un poco como un paraguas girando al revés. Cuando el termostato se abre de golpe, empuja una palanca que dispara el circuito, corta la corriente eléctrica y apaga el hervidor de forma segura.

Los termostatos actuales más sofisticados son completamente electrónicos y permiten que el agua se caliente a temperaturas precisas.  También mantienen la temperatura allí indefinidamente al encender y apagar la corriente repetidamente.

La conservación de la energía.

Las teteras eléctricas pueden parecer terriblemente sencillas, pero vale la pena escribir y leer sobre ellas. Ilustran brillantemente una de las leyes físicas más fundamentales de nuestro universo. Pueden convertir un tipo de energía en otra, pero no pueden crear energía a partir del aire o hacerla desaparecer en la nada. Esta idea de enorme importancia se llama conservación de la energía y el físico inglés James Prescott Joule (1818-1889) fue una de las primeras personas en llegar al fondo de este asunto.

Como Funciona Una Ducha Termostática

Para Cerrar.

Antes de cerrar te invitamos a que leas nuestro artículo "Cómo funciona un termo eléctrico". Te adelantamos que el principio es el mismo, salvo las diferencias técnicas del aparato y el uso.

Las teteras eléctricas han sido de gran utilidad por su practicidad, sencillez, facilidad de uso y ahorro de tiempo. Y ahora como ya sabes como funciona una tetera eléctrica, te hemos dado suficiente material para una buena charla técnica.