¿Por qué el papel mojado no arde?

¿Por qué el papel mojado no arde?
¿Les suena la novela Fahrenheit 451 de Ray Bradbury?

Para los que no hayan leído la novela, el título proviene del propio argumento.

Un mundo en el que los "fireman" (bomberos) se dedican a quemar libros en lugar de apagar incendios. 451º F (aproximadamente 233ºC) es precisamente la temperatura a la que el papel arde.

Si no alcanza esa temperatura por el motivo que sea el papel no puede arder.

Bien, el agua líquida sólo puede alcanzar los 100ºC cuando llega a esa temperatura si se le transfiere más calor lo único que hará es transformar una parte de agua en vapor, pero el resto de agua seguirá a 100º C.

Si queréis comprobar esto basta que observen una olla con un termómetro.

Cuando pones el agua del grifo está a temperatura ambiente (unos 25ºC) a medida que los fogones le transmiten calor la temperatura sube (el calor se emplea en subir la temperatura) y prácticamente no sale vapor.

Al llegar a los 100ºC la temperatura se mantiene en 100ºC pero la evaporación es mucho más intensa (el calor se utiliza en evaporar parte del agua).

Vale, ahora imaginemos un papel mojado al que le aplicamos calor. Por mucho calor que le apliquemos hasta que el agua no se haya evaporado ese papel no puede pasar de los 100ºC y por lo tanto no puede arder.

Una vez hirviendo no deja subir la temperatura más arriba de 100 ºC, hasta que se haya evaporado del todo.

La temperatura de 100 ºC, no es suficiente para que el papel se queme.

Si dejas que el agua se evapore del todo, el papel se quemará.


¿Por qué el papel mojado es menos resistente que el papel seco?

A veces puede parecer que la ciencia es una cosa un tanto alejada de la vida cotidiana.

Pero lo cierto es que la ciencia es el intento del hombre de entender la realidad, desde lo más cotidiano hasta lo más esotérico.

Que el papel mojado es menos resistente que el papel seco es algo que todos sabemos por experiencia, pero hasta hace relativamente poco la ciencia no era capaz de explicar correctamente por qué.

La respuesta es mucho más sencilla de lo que parecía en un primer momento.

Es verdad que la mayoría de objetos pierden sus propiedades y se debilitan al mojarse, pero el caso del papel es especialmente llamativo. Cuando mojamos un folio este se vuelve débil y se puede romper con facilidad, pero si lo dejamos secar vuelve a recuperar casi por completo sus propiedades.

Es más, si lo mojamos mucho el papel tiende a pegarse a sí mismo e incluso a volverse una pasta informe. La pregunta es ¿por qué pasa esto?

El papel típico que todos conocemos es un material orgánico formado por pequeñísimas hebras o filamentos de celulosa, un compuesto orgánico presente en la naturaleza (especialmente en los árboles).

Estas hebras son bastante largas (hasta 4mm) en comparación con su anchura, que no supera los 5 micrómetros (millonésima de metro).

Cualquiera que haya usado unos auriculares se puede imaginar el lío de hebras y nudos que puede haber en una sola hoja de papel.

La explicación clásica del papel mojado

Este enredamiento de las hebras en el que todas están retorcidas y apoyadas unas las demás son la explicación de por qué es más fácil cortar el papel que ‘separarlo’ tirando de los extremos.

Pero además es también la clave para entender por qué al mojarse se vuelve tan débil.

Hasta hace unos años, la explicación predominante involucraba enlaces químicos, puentes de Hidrógeno… pero era incapaz de explicar de forma satisfactoria por qué si juntas dos hojas de papel mojado, al secarse están pegadas.

Lo enlaces entre un Oxígeno y un Hidrógenno (-OH) son muy comunes entre los compuesto orgánicos y tienen la propiedad atraerse mutuamente. Cuando en una cadena larga de átomos aparece este enlace -OH, tiende a formar pequeño enlaces débiles con los demás -OH del resto de cadenas.

La explicación típica es que los -OH presentes en la celulosa eran los responsables de la rigidez del papel y que al mojarse, las moléculas de agua debilitaban estos enlaces haciendo del papel un material mucho menos resistente.

La explicación moderna del papel mojado

Sin embargo, investigadores de la Universidad McGill de Canadá realizaron una serie de experimentos para desmentir este mito y demostrar la causa real del proceso. Al parecer, la causa real de la resistencia del papel seco es la fricción entre fibras de celulosa.

Al mojarse, los puntos de contacto entre fibras se lubrican y se reduce enormemente el rozamiento de unas con otras resultado en menor resistencia a ser separadas.

Para entenderlo mejor os dejo con un vídeo en el que podéis entender la magnitud que la fuerza de rozamiento puede llegar a tener.

Creo que no soy el único al que le sorprende que con algo tan sencillo como el rozamiento se explique fácilmente algo tan curioso como la debilidad del papel mojado, pero se puede.

Una prueba más de que la ciencia muchas veces es más cercana de lo que parece y más simple de lo que uno se puede imaginar. ¿Se os ocurren otro material que mojados sean menos resistentes y podamos explicar con este proceso?

Salvo que se exprese lo contrario esta obra y su fuente .... están bajo una licencia Creative Commons.