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Termodinámica del jarabe de arce de Connecticut

Cada invierno, a finales de Connecticut, comienza la temporada de producción de jarabe de arce. Los agricultores hierven miles de galones de savia de arce cruda para elaborarlo. Esta simulación modela la termodinámica del proceso: aplica energía térmica para provocar un cambio de fase (evaporación del agua) y observa la elevación del punto de ebullición a medida que aumenta la concentración de azúcar.

NGSS HS-PS1-5: Aplicar principios y evidencias científicas para explicar los efectos del cambio de temperatura o concentración de las partículas reaccionantes en la velocidad de una reacción. *(Nota: Si bien la evaporación es un cambio físico, los principios de energía de partículas, concentración y dinámica de fases coinciden en gran medida en este caso).*

Sección transversal de la bandeja del evaporador

Tiempo: 0 min
Temperatura del fluido: 20,0 °C
Punto de ebullición: 100,0 °C
Concentración de azúcar: 2,0 %
Volumen de fluido: 40,0 galones
Tasa de evaporación: 0,0 g/m²
¡Jarabe terminado! (66% de azúcar)
¡La bandeja del evaporador está llena!

Variables termodinámicas

Mayor energía térmica = aumento más rápido de la temperatura y mayor tasa de evaporación.

La savia del arce azucarero tiene una concentración que oscila entre el 1 % y el 4 %. Una mayor concentración inicial implica que se requiere menos tiempo de ebullición.

Elevación del punto de ebullición

A medida que el agua se evapora, la concentración de azúcar aumenta. Las moléculas de azúcar dificultan la evaporación del agua, lo que requiere temperaturas más altas para que hierva.