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  • Historia
  • Lámina XXI · sección 06 de 15

    El material: la pregunta que se hace en la barra es la equivocada

    EL PROCESO EN MOVIMIENTO

    ¿Cuánto calor le quita la taza al café?

    Reproducir la escena o elegir una etapa. La animación simplifica el mecanismo; lo que sigue aporta los detalles y las referencias disponibles.

    Un espresso de 30 g a 90 °C

    Un espresso de 30 gramos tiene el calor específico del agua: su masa térmica, la masa multiplicada por el calor específico, vale 125 julios por kelvin. Una taza de porcelana de 150 gramos vale unos 120. La taza pesa térmicamente casi tanto como el café que recibe.

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    1. Un espresso de 30 g a 90 °CUn espresso de 30 gramos tiene el calor específico del agua: su masa térmica, la masa multiplicada por el calor específico, vale 125 julios por kelvin. Una taza de porcelana de 150 gramos vale unos 120. La taza pesa térmicamente casi tanto como el café que recibe.
    2. Taza fría: 56 °CVertido en esta taza a 20 °C, el café bajaría a 56 °C si el conjunto se equilibrara; entre 52 y 61 °C en todo el rango de calores específicos publicados. Es un cálculo, y un límite superior: la pared no se equilibra de golpe y la taza también pierde calor hacia el aire.
    3. Precalentada a 60 °C: 75 °CLa misma taza precalentada a 60 °C le quita mucho menos calor al café: bajaría a 75 °C, entre 74 y 77 según los valores adoptados.
    4. Más fina, 60 g: 71 °CUna taza fina de 60 gramos que parte de 20 °C deja el café a 71 °C. Entre porcelana, gres y vidrio, la diferencia en el servicio no es el material: es la masa. Una taza de vidrio gruesa le quita más calor al café que una porcelana delgada.
    5. ¿Sobre qué grosor?La difusividad térmica, la conductividad dividida por el producto de la densidad y del calor específico, dice hasta dónde entra el calor mientras se vierte. En diez segundos: 2,5 a 7 mm en la porcelana, toda la pared; 2,3 a 2,5 mm en el vidrio; 6,4 mm en el acero inoxidable, que se equilibra enseguida y luego conduce el calor hacia la mano.

    Para retener: en el servicio, el calor que la taza le quita al café depende de su masa y de su calor específico; la conductividad solo gobierna la fuga lenta que sigue.

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    Hilera de tazas naranjas, azules y verdes colocadas sobre sus platillos a juego, a lo largo de una vitrina de barra.
    Tazas de espresso de colores alineadas sobre una barraJulia Lee · Licencia Pexels

    Siempre se pregunta qué material conserva el calor. La buena pregunta es otra, y cambia la respuesta: cuánto calor le quita el recipiente al café en el momento en que se vierte. No son las mismas físicas, y no designan las mismas tazas.

    Bastan tres magnitudes. La densidad dice cuánto pesa un volumen dado. El calor específico dice cuánta energía hace falta para calentar un kilogramo un grado. La conductividad térmica dice a qué velocidad atraviesa el calor la pared. Las dos primeras gobiernan la pérdida en el servicio, es decir, lo que ocurre en los diez segundos en que llega el café. La tercera gobierna la pérdida posterior, y lo que siente la mano.

    El cálculo que lo aclara todo es el de la masa térmica, que es la masa multiplicada por el calor específico y se cuenta en julios por kelvin. Un espresso de 30 gramos tiene el calor específico del agua, es decir, unos 4 180 julios por kilogramo y por kelvin: su masa térmica vale 125 julios por kelvin. Una taza de porcelana de 150 gramos vale unos 120 julios por kelvin. La taza pesa, pues, térmicamente más o menos tanto como el café que recibe. Esta sola relación explica casi todo lo que se observa.

    Hay que sacar la consecuencia que incomoda. Entre porcelana, gres y vidrio, la diferencia en el servicio no es el material: es la masa. Una taza de vidrio gruesa le quita más calor al café que una porcelana delgada, sean cuales sean sus conductividades respectivas.

    Los valores publicados, el cálculo de enfriamiento y una corrección que hacer a una fuente

    Una advertencia primero. No existe, que sepamos, un conjunto de mediciones publicado sobre porcelana de mesa. Los valores disponibles se refieren a porcelanas técnicas, las de los aisladores eléctricos clasificadas por la norma IEC 60672, que abarcan diez formulaciones y dan, por tanto, rangos amplios. Una base de datos da de 600 a 1 000 julios por kilogramo y por kelvin; Spence y Carvalho citan 753 para la porcelana y 782 para la cerámica, según una base comercial. Ninguno de los dos midió una taza.

    • Porcelana técnica2 300 a 3 000 kg/m³, calor específico de 600 a 1 000 J/(kg·K), conductividad de 1,8 a 6,5 W/(m·K). La porcelana dura de mesa se cuece hacia 1 400 grados, por lo tanto vitrificada y no porosa.
    • Vidrio sodocálcico2 400 kg/m³, 720 a 800 J/(kg·K), 1,0 a 1,1 W/(m·K), dilatación de 8,8 a 9,0 µm/(m·K).
    • Borosilicato 3.32 230 kg/m³, conductividad de 1,2 W/(m·K) a 90 grados, dilatación de 3,3 µm/(m·K). Esta dilatación tres veces menor es toda la diferencia: es ella la que le permite soportar el agua hirviendo sin agrietarse.
    • Acero inoxidable 3047 930 kg/m³, calor específico cercano a 500 J/(kg·K), conductividad de 16,2 W/(m·K) a 100 grados, es decir, diez veces la de una cerámica.
    • Poliestireno expandido0,030 a 0,040 W/(m·K), es decir, de cincuenta a doscientas veces menos que una cerámica. Es un aislante en el sentido estricto.

    Ahora, el cálculo. Si el conjunto se equilibrara, un espresso a 90 grados vertido en una taza de porcelana de 150 gramos a 20 grados bajaría a 56 grados. Con la misma taza precalentada a 60 grados, bajaría a 75 grados. Con una taza fina de 60 gramos que parte de 20 grados, a 71 grados. En todo el rango de calor específico publicado, el primer número va de 52 a 61 grados, el segundo de 74 a 77, el tercero de 67 a 74. Son cálculos y no mediciones, y además son límites superiores, puesto que la pared no se equilibra instantáneamente y la taza también pierde calor hacia el aire.

    ¿Sobre qué grosor entra el calor mientras se vierte? La respuesta depende de la difusividad térmica, es decir, la conductividad dividida por el producto de la densidad y del calor específico. En diez segundos, el calor penetra la porcelana de 2,5 a 7 milímetros según los valores adoptados, es decir, al menos el grosor de una pared de taza. En el tiempo de un servicio, es, pues, toda la pared la que se calienta, y toda su masa la que cuenta.

    El vidrio sodocálcico da de 2,3 a 2,5 milímetros, el mismo orden. El acero inoxidable da 6,4 milímetros, más que el grosor de un vaso de metal: se equilibra enseguida y luego conduce hacia la mano.

    La corrección. Spence y Carvalho escriben en 2019 que el Pyrex sería el material de taza más adecuado para mantener la bebida caliente, con el argumento de que su conductividad es la más baja. El argumento no se sostiene para el servicio. La conductividad gobierna la fuga lenta hacia el exterior, no el calor que se le quita al café mientras se vierte, el cual depende de la masa y del calor específico, que los tres materiales comparados tienen parecidos. Un vidrio pesado enfriará más un espresso que una porcelana ligera.

    MakeItFrom, fichas «Engineering Porcelain» y «Soda-Lime Float Glass»; SCHOTT AG, DURAN Technical Data, 9/2017, datos del borosilicato 3.3 según ISO 3585; ASM Material Data Sheet, AISI Type 304; J. García-Ten y otros, «Thermal conductivity of traditional ceramics», Ceramics International, vol. 36, 2010, p. 2017 a 2024; Charles Spence y Fabiana M. Carvalho, Food Quality and Preference, vol. 75, 2019, p. 239 a 248
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