¿Por qué se enfría una compresa instantánea sin pasar por el congelador?

1. Dentro de la compresa hay una bolsa de agua y una sal sólida, separadas

Una compresa fría instantánea es un objeto de un solo uso con dos compartimentos: uno con agua y otro con un sólido, que puede ser nitrato de amonio, nitrato de calcio y amonio o urea. Al apretarla se rompe la bolsa de agua, el sólido se disuelve y, al hacerlo, absorbe calor y la compresa se enfría[3].

Una patente japonesa de 2005 describe una compresa con dos sustancias enfriadoras, nitrato de amonio y urea, que absorben calor al mezclarse con el agua, selladas dentro de una misma bolsa exterior. Al romper la bolsa de agua, la temperatura baja rápidamente hasta unos −5 °C, según el propio documento. Esa cifra es el resultado que declara la patente, no una medición independiente, y un producto comercial puede ser distinto[2].

Entonces, ¿de dónde sale el frío? No de un ingrediente frío, sino de lo que le pasa al calor cuando la sal se disuelve.

2. Disolver el nitrato de amonio absorbe calor porque separar sus partículas cuesta más energía de la que se recupera

Un sólido como el nitrato de amonio está formado por partículas con carga (iones) colocadas en orden y unidas entre sí. Para disolverlo hay dos pasos: primero hay que separar esas partículas, y eso exige energía; después, las partículas sueltas quedan rodeadas de moléculas de agua, y eso libera algo de energía. Si lo primero cuesta más que lo segundo, falta energía y el sistema la toma en forma de calor del entorno. Esta explicación en dos pasos es una forma habitual de presentarlo en química general, no un dato de las fuentes de abajo.

Los químicos miden esto con la entalpía de disolución. Un material de química general de la Universidad Howard da, para el nitrato de amonio a 25 °C, +25,7 kJ por mol: el signo positivo indica que el proceso absorbe calor[1]. Un mol de nitrato de amonio son unos 80 g.

El mismo material describe la compresa instantánea: una bolsa con unos 100 mL de agua y otra con 30 g de nitrato de amonio; al mezclarlos, la temperatura baja hasta unos 0 °C[1].

Se puede comprobar si las cifras encajan. Treinta gramos son unos 0,375 mol (30 ÷ 80), que absorben 0,375 × 25,7 ≈ 9,6 kJ. El agua necesita unos 4,18 J para subir o bajar un grado por gramo, así que 100 g de agua son unos 418 J por grado. Si todo el calor saliera del agua y no entrara calor del exterior, bajaría del orden de 20 °C o algo más. Es un cálculo propio y aproximado: ignora la sal, la bolsa y el calor que entra desde fuera. Aun así, concuerda con el descenso hasta cerca de 0 °C que cita la fuente partiendo de una temperatura ambiente.

Disolver no siempre enfría. En el mismo material, 40 g de cloruro de calcio en agua dan una solución a unos 90 °C: es el principio de las compresas calientes instantáneas[1]. Que la mezcla se enfríe o se caliente depende de la sustancia.

3. Un gel refrigerante enfría de otra manera: hay que congelarlo antes y absorbe calor al derretirse

Hay otro tipo de bolsa, la de gel o hielo reutilizable. Esta sí necesita pasar por el congelador antes de usarla; una vez congelada, puede absorber mucho calor sin pasar de 0 °C, gracias al alto calor latente de fusión del agua[3]. Es decir, aquí el frío está guardado de antemano, y se gasta al derretirse.

Se puede comparar con cifras. Al fundirse 1 kg de hielo a 0 °C se absorben unos 333,55 kJ sin que cambie la temperatura[4]. Para 100 g, son unos 33 kJ: más de tres veces los 9,6 kJ que calculamos para 30 g de nitrato de amonio. Por eso un gel congelado suele durar más, mientras que la compresa instantánea tiene la ventaja de funcionar en el momento y en cualquier lugar, sin electricidad ni congelador. La fuente indica que las instantáneas no dan tanto frío ni durante tanto tiempo como el hielo[3].

Una aclaración: la fila de reutilización se apoya en la descripción de las fuentes (instantánea de un solo uso, gel que se congela de nuevo)[3]. Por qué no se puede reutilizar la compresa instantánea es una deducción mía: recuperar la sal obligaría a evaporar el agua para que vuelva a cristalizar, algo poco práctico en casa.

4. Qué precauciones conviene tomar con compresas instantáneas y geles

Ninguna de las dos compresas se debe comer. Algunas bolsas de gel han contenido dietilenglicol o etilenglicol, que pueden enfermar si se ingieren en cantidad, y por eso no son adecuadas para estar en contacto con alimentos; en Estados Unidos hubo retiradas de ese tipo de producto[3]. Con las instantáneas, además, lo prudente es no romper la bolsa ni tocar el contenido, y no dejar una compresa muy fría directamente sobre la piel durante mucho tiempo. Estas últimas precauciones son sentido común y no salen de las fuentes citadas.

5. Cómo comprobarlo por tu cuenta sin abrir ninguna bolsa

Mira la etiqueta de una compresa o de un gel que tengas en casa, con ayuda de un adulto. Si menciona nitrato de amonio o urea, es del tipo que se enfría al disolver una sal; si menciona agua y un polímero, podría ser un gel para congelar; comprueba también las instrucciones de uso.

Para seguir explorando, consulta la fuente [1] y repite el cálculo con otras cantidades de sal o de agua, para ver cómo cambiaría la temperatura. Y no abras la bolsa: la parte interesante se puede entender desde fuera.

Fuentes

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