Under the hood: The chemistry of cars - Cynthia Chubbuck

Bajo el capó: La química de los autos - Cynthia Chubbuck

Traductor: Ciro Gomez Revisor: Emma Gon

There are over one billion cars in the world today,

Actualmente hay más de mil millones de autos en el mundo,

getting people where they need to go,

llevando a la gente a donde necesita ir,

but cars aren't just a mode of transportation,

pero los autos no son solo un medio de transporte,

they're also a chemistry lesson waiting to be taught.

también son una lección de química a la espera de ser enseñada.

The process of starting your car begins in the engine cylinders,

El proceso de prender su auto comienza en los cilindros del motor,

where a spritz of gasoline from the fuel injector

donde un chorrito de gasolina del inyector de combustible

and a gulp of air from the intake valve

y una bocanada de aire de la válvula de admisión

mix together before being ignited by a spark,

se mezclan antes de ser encendido por una chispa,

forming gases that expand and push the piston.

formando gases que se expanden y empujan el pistón.

But combustion is an exothermic reaction, meaning it releases heat.

Pero la combustión es una reacción exotérmica, es decir que libera calor.

Lots of it.

Mucho.

And while much of this heat escapes through the tail pipe,

Y si bien gran parte de este calor se escapa a través del tubo de escape,

the heat that remains in the engine block needs to be absorbed, transported, and dissipated

el calor que permanece en el bloque del motor necesita ser absorbido, transportado, y disipado

to protect the metal components from deforming or even melting.

para proteger los componentes metálicos de la deformación o incluso la fusión.

This is where the cooling system comes in.

Aquí es donde el sistema de refrigeración entra en juego.

A liquid gets circulated throughout the engine,

Un líquido se hace circular a través del motor,

but what kind of liquid can absorb all that heat?

pero ¿qué tipo de líquido puede absorber todo ese calor?

Water may seem like an obvious first choice.

El agua puede parecer ser la primera opción obvia.

After all, its specific heat,

Después de todo, su calor específico,

the amount of energy required to raise the temperature

la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura

of a given amount by one degree Celsius,

de una cantidad determinada en un grado Celsius,

is higher than that of any other common substance.

es mayor que la de cualquier otra sustancia común.

And we have a lot of heat energy to absorb.

Y tenemos una gran cantidad de energía calórica para absorber.

But using water can get us into deep trouble.

Pero el uso de agua puede meternos en serios problemas.

For one thing, its freezing point is zero degrees Celsius.

Por un lado, su punto de congelación es de cero grados Celsius.

Since water expands as it freezes,

Dado que el agua se expande al congelarse,

a cold winter night could mean a cracked radiator and a damaged engine block,

una fría noche de invierno podría significar un radiador roto y un bloque del motor dañado,

a chilling prospect.

una perspectiva escalofriante.

And considering how hot car engines can get,

Y teniendo en cuenta lo caliente que puede llegar a estar el motor del auto

the relatively low boiling point of 100 degrees Celsius

el punto de ebullición relativamente bajo de 100°C

can lead to a situation that would get anyone steamed.

puede conducir a una situación de evaporación total.

So, instead of water, we use a solution,

Así, en lugar de agua, se utiliza una solución,

a homogeneous mixture consisting of a solute and a solvent.

una mezcla homogénea que consiste en un soluto y un solvente.

Some of the solution's properties will differ depending on the proportion of solute present.

Algunas propiedades de la solución serán diferentes dependiendo de las proporciones.

These are called colligative properties, and as luck would have it,

Se denominan propiedades coligativas, y quiso la suerte que tengan

they include freezing point depression and boiling point elevation.

un menor punto de congelación y un mayor punto de ebullición.

So, solutions have both a lower freezing point and a higher boiling point than pure solvent,

Las soluciones tienen un punto de congelación menor y uno de ebullición mayor

que el solvente puro, y cuanto más soluto esté presente, mayor la diferencia.

and the more solute is present, the bigger the difference.

So, why do these properties change?

¿Y por qué cambian estas propiedades?

First of all, we need to understand that temperature is a measure

En primer lugar, tenemos que entender que la temperatura es una medida

of the particle's average kinetic energy.

de la energía cinética media de las partículas.

The colder the liquid, the less of this energy there is,

Cuanto más frío el líquido, menos de esta energía habrá,

and the slower the molecules move.

y más lentamente se moverán las moléculas.

When a liquid freezes, the molecules slow down,

Cuando un líquido se congela, las moléculas se lentifican

enough for their attractive forces to act on each other,

lo suficiente como para que las fuerzas de atracción que actúan sobre cada una,

arranging themselves into a crystal structure.

lo organicen en una estructura cristalina.

But the presence of solute particles gets in the way of these attractions,

Pero la presencia de partículas de soluto se interpone en el camino de estas atracciones,

requiring a solution to be cooled down further before the arrangement can occur.

obligando a la solución a que esté más enfría para que ocurra esta disposición.

As for the boiling point, when a liquid boils,

En cuanto al punto de ebullición, cuando un líquido hierve,

it produces bubbles filled with its vapor,

produce burbujas llenas del vapor,

but for a bubble to form, the vapor pressure must become as strong

pero para que se forme una burbuja, la presión de vapor debe ser tan fuerte

as the atmosphere constantly pushing down on the surface of the liquid.

como la atmósfera que empuja constantemente hacia abajo sobre la superficie del líquido.

As the liquid is heated, the vapor pressure increases,

A medida que se calienta el líquido, la presión de vapor aumenta,

and when it becomes equal to the atmospheric pressure,

y cuando se hace igual a la presión atmosférica,

the bubbles form and boiling occurs.

las burbujas se forman y se produce la ebullición.

A solution's vapor pressure is lower than that of pure solvent,

La presión de vapor de una solución es menor que la de disolvente puro,

so it must be heated to an even higher temperature

por lo que debe ser calentado a una temperatura aún más alta

before it can match the strength of the atmosphere.

antes de que pueda coincidir con la fuerza de la atmósfera.

As an added bonus, the pressure in the radiator

Como bono adicional, la presión en el radiador

is kept above atmospheric pressure,

se mantiene por encima de la presión atmosférica,

raising the boiling point by another 25 degrees Celsius.

elevando el punto de ebullición otros 25 grados Celsius.

The solution commonly used for a car's cooling system

La solución de uso general para el sistema de refrigeración de un auto

is a 50/50 mixture of ethylene glycol and water,

es una mezcla 50/50 de etilenglicol y agua,

which freezes at -37 degrees Celsius and boils at 106 degrees Celsius.

que se congela a -37°C y hierve a 106°C

At the highest recommended proportion of 70 to 30,

A la mayor proporción recomendada de 70 a 30,

the freezing point is even lower at -55 degrees Celsius,

el punto de congelación es incluso inferior a -55°C,

and the boiling point rises to 113 degrees Celsius.

y el punto de ebullición se eleva a 113°C.

As you can see, the more ethylene glycol you add,

Como puedes ver, al añadir más etilenglicol,

the more protection you get, so why not go even higher?

se obtiene mayor protección, así, ¿por qué no ir aún más alto?

Well, it turns out you can have too much of a good thing

Bueno, resulta que puedes tener demasiado de una buena cosa

because at higher proportions,

porque en mayores proporciones,

the freezing point actually starts to go back up.

el punto de congelación realmente empieza a volver a subir.

The properties of the solution head towards the properties of ethylene glycol,

Las propiedades de la solución se dirigen hacia las propiedades del etilenglicol,

which freezes at -12.9 degrees Celsius,

que se congela a -12,9°C,

a higher temperature than we attained with the solution.

una temperatura mayor que la que logramos con la solución.

The solution flows through the engine, absorbing heat along the way.

La solución fluye a través del motor, absorbiendo calor por el camino.

When it reaches the radiator, it's cooled by a fan,

Cuando llega al radiador, es refrigerado por un ventilador,

as well as air rushing through the front of the car

así como por el aire que corre a través de la parte delantera del auto

before returning to the hot engine compartment.

antes de volver al compartimiento del motor caliente.

So, an effective and safe engine coolant

Así, un refrigerante eficaz y seguro del motor

must have a high specific heat, a low freezing point, and a high boiling point.

debe tener un alto calor específico, un punto de congelación bajo,

y un punto de ebullición alto.

But instead of searching all over the world for the perfect liquid to solve our problem,

Pero en lugar de buscar por todo el mundo el líquido ideal para resolver nuestro problema,

we can create our own solution.

podemos crear nuestra propia solución.