El Día de Mañana y las congelaciones

Ya han llegado las heladas. Cuando salgo de mi casa todas las mañanas, tengo que soportar temperaturas por debajo de cero (ya que aún no ha salido el sol, y es el momento más frío del día). Mientras las orejas se me quedan tiesas, no puedo evitar acordarme de la película El Día de Mañana, y las escenas en las que un aire gélido congelaba todo a su paso, personas incluidas.

Recordemos un poco: en la peli, nos dicen que por el ojo de las enormes tormentas, masas de aire helado descienden de las capas altas de la atmósfera, haciendo bajar la temperatura hasta -100 ºC. En una escena concreta, un par de helicópteros se ven atrapados en ese aire y caen a tierra al congelarse el combustible. Al salir al exterior uno de los pilotos, se congela al instante. Bueno, es muy espectacular y dramático, pero irreal. Es indudable que a -100 ºC una persona puede morir congelada en poco tiempo, pero no en un par de segundos.

¿Cómo se transmite el frío? bueno, lo primero que hay que tener claro es que es el calor el se transmite de un cuerpo a otro. Cuando un cuerpo se enfría, es porque pierde calor. Vale y ¿cómo ocurre? Pues existen tres formas de propagar el calor: por conducción, por convección y por radiación.

La propagación por conducción térmica, se produce cuando dos cuerpos a distinta temperatura están en contacto físico. El cuerpo de mayor temperatura cede calor al de menor. Esta transferencia dura hasta que la temperatura de ambos cuerpos se iguala.

La propagación por convección ocurre en los fluidos. Los fluidos se expanden con la temperatura, y por tanto tienen menos densidad. Así, el aire caliente asciende y el frío desciende. Pero el aire caliente se va enfriando a medida que sube y viceversa, completando así el ciclo.

La propagación por radiación ocurre siempre, incluso en ausencia de medio. Un cuerpo emite calor en forma de radiación electromagnética. A temperatura ambiente, esta radiación es sobre todo infrarroja. Así es como nos llega el calor del sol.

Bien, parece claro que la única transferencia de calor que nos interesa aquí es la transferencia por conducción térmica. Una persona, al estar en contacto con aire más frío que él (es decir, por debajo de 36 ºC), le cede parte de su calor. Nuestro organismo debe generar calor constantemente para que nuestra temperatura no disminuya. ¿A qué ritmo ocurre esto? Pues eso depende de dos cosas: la diferencia de temperatura, y la conductividad térmica.

En la escena del piloto del helicóptero, la diferencia de temperatura es de 136 ºC. ¿Es suficiente para congelar a una persona al instante? Pues no. La conductividad térmica del aire es muy pequeña. Pensad en lo que ocurre cuando calentáis una pizza en el horno (de los de toda la vida, no un microondas). Ponemos el termostato a unos 220 ºC y esperamos un buen rato. Cuando abrimos el horno para sacer la pizza, todo su interior está más o menos a esa temperatura: las paredes, la bandeja, la pizza, y ¡el aire! Todos sabemos que si tocamos las paredes o la bandeja del horno (normalmente metálicas), nos abrasamos, y nos saldrá una ampolla. La pizza también quema, pero se puede tocar un poco. Pero si metemos la mano desnuda dentro, podemos aguantar unos segundos sin quemarnos.

¿Por qué? Los metales es muy buenenos conductores del calor. Por eso una cucharilla metálica se calienta es seguida si la metemos en una taza de café caliente, y por eso nos quemamos si lo tocamos cuando está a más de 200º. El aire, en cambio, transmite peor el calor, y podemos mantener la mano dentro de una región de aire a esa misma temperatura. Bueno, hay que reconocer que este experimento tiene un poco de trampa, ya que en cuanto abrimos el horno, el aire del interior se expande y enfría. Otra demostración tal vez más fiable es estar a la intemperie a unos pocos grados bajo cero. Hace frío, sí, pero probad a poneros un cubito de hielo en la nariz o en las orejas. Al cabo de un rato es insoportable.

Tal vez se vea más clara la diferencia utilizando cifras. Existe un concepto llamado coeficiente de conductividad térmica, que depende de la naturaleza de cada material. Para el acero, oscila entre 47 y 58 W/m·K. El del agua es de 0,58 W/m·K. El del aire es de 0,02 W/m·K.

Bueno, toda esa explicación está muy bien, pero ¿es posible a pesar de todo que una persona se congele instantáneamente a -100 ºC? Pues instantáneamente no. Hay que tener en cuenta que el cuerpo humano debe perder de golpe todo el calor que tiene, y eso no ocurre en unos segundos. Además, el propio cuerpo genera calor mientras está vivo.

Una vez tuve un compañero de trabajo que había estudiadido físicas. Me contó un día una anécdota curiosa: en un laboratorio, experimentaron una vez con nitrógeno líquido (cuyo punto de ebullición es de -195,8 ºC). El nitrógeno estaba dentro de un recipiente abierto, y los alumnos metían la mano durante unos segundos. No se les congeló ni mucho menos. Es más, me contaba este chico que ni siquiera llegaban a tocar el nitrógeno líquido directamente. La temperatura de la mano era tan grande en comparación con la del nitrógeno líquido, que este hervía instantáneamente en las zonas de contacto. De forma que la mano se sumergía, pero manteniendo una capa de nitrógeno gaseoso entre ésta y el nitrógeno líquido.

Si una mano desnuda es capaz de soportar unos segundos una temperatura exterior de menos de -195 ºC, es de suponer que una persona abrigada pueda durar más expuesto a "sólo" -100 ºC. No sé cuánto tiempo, ya que en esas condiciones la muerte por hiportermia o congelación llegaría tarde o temprano, pero seguro que bastante más que unos pocos segundos.