El ingenioso viaje del calor, así funciona la nevera

Publicado el 10 de Julio de 2025 | Física y Química

Entender cómo el frigorífico enfría los alimentos puede ser una excelente forma de repasar algunos contenidos clave de la termodinámica.

A mediados del siglo XIX, las casas más adineradas usaban neveras de hielo: armarios aislados donde se colocaban grandes bloques de hielo extraídos de lagos congelados. No había motor, ni electricidad: solo aislamiento y derretimiento lento.

El frigorífico doméstico con motor eléctrico no se popularizó hasta los años 30. Desde entonces, la base física no ha cambiado: un sistema transfiere calor desde el interior hacia el exterior, utilizando un ciclo termodinámico.

El protagonista invisible de todo este proceso es el refrigerante, una sustancia diseñada específicamente para evaporarse y condensarse a temperaturas muy bajas. Aunque a veces se le llama “líquido refrigerante”, no hay que confundirlo con el refrigerante del motor de los coches, que es simplemente una mezcla de agua con anticongelante.

En la mayoría de las neveras modernas se utiliza isobutano (C₄H₁₀), una forma del butano que tiene un punto de ebullición de –11,7 °C y que cambia de estado dentro de un circuito cerrado que incluye cuatro fases principales:

1. Compresión El refrigerante llega al compresor en forma de gas. Allí se comprime, lo que eleva su presión y su temperatura hasta los 70ºC. Este proceso se llama compresión adiabática: el gas se comprime sin intercambiar calor con el exterior, y la temperatura aumenta porque se le ha hecho trabajo.

2. Condensación El gas caliente fluye por el condensador, un conjunto de tubos metálicos situados en la parte trasera de la nevera. Al circular por ellos, el refrigerante cede calor al aire de la cocina.

3. Expansión El líquido pasa por una válvula de expansión, que provoca una caída brusca de presión y como resultado, el refrigerante se enfría rápidamente. Este fenómeno se conoce como expansión adiabática: el refrigerante se enfría al expandirse, sin necesidad de ceder calor al exterior.

4. Evaporación A unos -20ºC y a baja presión, el refrigerante entra en el evaporador, un sistema de tubos ubicado en el interior de la nevera. Allí, el refrigerante se evapora al absorber el calor del aire interior, lo que enfría el espacio donde se almacenan los alimentos.

Al finalizar esta etapa, el refrigerante vuelve a estar en forma gaseosa y a baja presión, listo para regresar al compresor y repetir el ciclo.

Aplicación en el aula

Te proponemos una forma sencilla y sorprendente de explorar los efectos de la temperatura sobre los gases, y de paso reforzar lo aprendido sobre la compresión y expansión en el circuito del refrigerante.

Para realizar esta demostración será necesario acoplar la boquilla de un globo a una botella vacía dejando el borde bien sujeto al cuello y preparar dos recipientes en los que poder sumergir la botella. Uno con agua caliente y otro con agua con hielo.

Si se sumerge la botella en agua caliente, el aire que contiene se dilata, ejerce presión y comienza a inflar el globo. Si después se enfría con agua fría, el globo se desinfla de nuevo. Lo que el alumnado está observando en realidad es un ejemplo directo de cómo el aire se expande al calentarse y se contrae al enfriarse.

Este fenómeno puede explicarse con la ley de los gases ideales.A volumen constante, si la temperatura aumenta, también lo hace la presión. Esa presión es la que empuja el globo hacia fuera. Al invertir el proceso y colocar la botella en agua fría con hielo, la temperatura del aire desciende, la presión disminuye y el globo se desinfla.

Esta demostración es un ejemplo directo y tangible de cómo el calor afecta a la energía cinética de las moléculas de un gas, y cómo ese cambio se traduce en efectos visibles sobre la presión y el volumen.

El mismo principio es el que que hace posible que un gas comprimido en un circuito de refrigeración pueda elevar su temperatura, y que una expansión controlada pueda enfriarlo. Hay algo sumamente curioso en el funcionamiento de una nevera: no enfría empujando el frío hacia dentro, sino sacando el calor hacia fuera. Explicar cómo funciona una nevera es una oportunidad perfecta para mostrar que la física no es solo una colección de fórmulas.

Por Lucía García