■ Excursión a la física popular

▪ El punto de ebullición del agua depende de la presión ambiente – aumenta con el aumento de presión

▪ La presión ambiente (presión atmosférica) depende de la altura sobre nivel del mar – subiendo los cerros, ella disminuye.

Entonces tenemos una correlación entre temperatura del agua hirviendo y altura sobre nivel del mar. Así es que, en la época que todavía no existía ni altímetro ni GPS, los famosos naturalistas en sus expediciones iban armados de termómetro y de hornillo. Para establecer la altura de un sitio hervían agua y midiendo su temperatura de ebullición calculaban la altura respectiva usando la siguiente formula aproximada:

A_r = (T₀ - T_r ) / C

siendo

A_r  = la altura respectiva sobre nivel del mar (en metros)
T₀ = la temperatura de ebullición del agua a nivel del mar (100 centígrados)
T_r  = la temperatura de ebullición a la altura respectiva (en centígrados)
C  = la constante física (aproximada) de 0.003367 (centígrados / metro)

Por otro lado podemos calcular la temperatura del agua hirviendo en Sol de Mañana a 4850 metros de altura usando la formula

T_r = T₀ - C x A_r

obteniendo así 84 centígrados

Hay que mencionar que existen varios más parámetros que tienen papel en el cálculo exacto, como por ejemplo el cambio de la presión atmosférica debido al cambio del tiempo climático: Cuando un anticiclón cede su lugar a un ciclón (cuando llega mal tiempo), un cambio de presión de 10mbar en pocas horas es común, quedándose al mismo nivel de altura, influyendo así con unos 130metros o medio centígrado en el resultado de Sol de Mañana.
 

altura sobre nivel del mar
(m)

presión atmosférica
(mbar)

punto ebullición del agua
(°C)

7000

406

76.4

6500

438

78.1

6000

472

79.8

5500

505

81.5

5000

540

83.2

4500

576

84.8

4000

616

86.5

3500

656

88.2

3000

701

89.9

2500

745

91.6

2000

795

93.3

1500

844

95.0

1000

899

96.6

500

953

98.3

0

1013

100

■ Géiseres y fuentes termales

Entre los fenómenos naturales espectaculares y misteriosos que brotan de las entrañas de la tierra, llaman atención particular las fuentes calientes con temperaturas muy cercanas a la del punto de ebullición del agua. Sin embargo, todavía más espectacular es un géiser, que consiste en una fuente emergente dotada de un sistema especial de calentamiento y desfogue que da lugar a una columna de agua y vapor que es expulsada con gran fuerza y que logra alcanzar una altura de hasta sesenta metros. Antes y después de que el chorro cese, sobreviene un ruido estruendoso provocado por la expulsión rápida y violenta de una columna de vapor, seguida por un periodo de calma al terminar la erupción. Este comportamiento confiere al géiser un carácter intermitente y sincrónico de su actividad burbujeante. El término géiser proviene de la palabra “geysa”, que en el idioma islandés viejo significa “chorrear enérgicamente”.

■ Fenómenos volcánicos en la superficie terrestre
 

Géiser

3

Fuente caliente

5

Cráter de barro

7

Solfatara

Fumarola

4

Laguna de cráter

6

Pozo de barro

Cuando en una fuente se tiene un gasto constante y no intermitente de mezcla de agua, vapor y gases, se le da el nombre de fumarola, pero cuando esta última precipita abundante cantidad de azufre en la periferia y tiene un alto contenido de ácido sulfhídrico* se le nombra solfataras, y si tiene un alto contenido de boro se le llama sofión. Por esto, en el sentido científico, ni en Sol de Mañana ni en el Tatio (al otro lado de los cerros a oeste) existen géiseres, sino “puramente” fumarolas, solfataras, fuentes calientes, pozos y cráteres de barro. En casi todas las aguas de los géiseres y de las fuentes calientes se nota el inconfundible hedor a huevos podridos característico del ácido sulfhídrico, resultado de la reacción de las aguas con los vapores emanados del magma o con los sulfuros de hierro (pirita y pirrotita) o de hierro y cobre (calcopirita) que encuentran en su ascenso.

*Ácido sulfhídrico = H₂S

■ Funcionamiento de un géiser

El accionar de un géiser se explica por la presencia de una fuente de poder calorífico debida al ascenso del magma (1) a través de la corteza terrestre. El magma, al quedar emplazado en la parte superior de la corteza retiene el calor por mucho tiempo y calienta el agua del subsuelo (2), la cual brota a la superficie como una fuente termal o como un géiser (3). El principio fundamental de la acción intermitente se basa en la relación que hay entre la presión y la temperatura del punto de ebullición del agua: supongamos que una fractura de la roca o de la corteza terrestre esté representada por un conducto o tubo, el cual sería llenado con agua subterránea de algún acuífero (manto de agua contenido entre rocas), entonces, siendo la posición de este tubo vertical, la presión del agua (presión hidrostática) aumenta progresivamente hacia abajo y, a medida que ésta aumenta, la temperatura del punto de ebullición se eleva. La fuente calorífica produce vapor y gases que suben dentro del conducto, calentando primero la parte inferior; con el proceso de convección (ascenso de moléculas calientes y descenso de moléculas frías) el fenómeno tenderá a igualar la temperatura de toda el agua tal como sucede en un recipiente de agua hirviente. Con la salida de burbujas de vapor se expulsa algo del agua hacia el exterior, como se observa en los chorros preliminares que anteceden a una acción más completa del géiser. La pérdida de agua en la columna del tubo o conducto reduce ligeramente la presión por abajo del punto crítico y entonces, a través de una gran parte del tubo el agua se convierte súbitamente en vapor provocando la violenta erupción que hemos comentado.

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