miércoles, 30 de marzo de 2016

¿La "velocidad" de la electricidad?... no es lo que imaginas

¿A qué velocidad se mueven los electrones en un cable conductor?

Parece una pregunta simple, y todo el mundo tiene una respuesta intuitiva para ella: "...a la velocidad de la luz, por supuesto!"
Sin embargo, apresurarse a dar esa respuesta puede meternos en algunos problemas:

1.- Los electrones no pueden viajar a la velocidad de la luz, ni en un cable ni en el vacío, dado que tienen masa... y nada que posea masa puede alcanzar la velocidad de la luz!

2.- La cantidad de electrones que se mueven en un conductor es grande... realmente grande!
Un centímetro cúbico de un conductor (cobre, por ejemplo) posee alrededor de 80.000.000.000.000.000.000.000.000 electrones! ( 8 x10^22).
Solo piensen en esa cantidad de electrones moviéndose a la velocidad de la luz (o cercana a ella), en cada cm3 de material. Si así fuera, haciendo los cálculos, nos daría una intensidad de corriente de 4 billones de amperios!
Imaginen un simple celular que recibiera en su batería esa intensidad de corriente!

3.- Los electrones que "viajan" por un cable, lo hacen "rozando" el material del conductor, y como en todo rozamiento, hay energía que se disipa en forma de calor... tan solo piensen en cuánta energía se disiparía en forma de calor si la velocidad fuera cercana a la de la luz! los cables se evaporarían instantáneamente!

4.- Imaginen ahora un cable doblado en "L"... con 8x10^22 electrones viajando a la velocidad de la luz, y encontrando de pronto una curva cerrada a 90º...
La inercia haría que los electrones chocaran contra la pared doblada de cable, produciendo un impacto de unas 700.000 Toneladas! No habría cable alguno que resistiera semejante fuerza!
Digamos entonces que no doblamos en "L" el cable, sino con suaves curvas, como en un tendido eléctrico interurbano:


La simple fuerza centrífuga de los electrones a esa velocidad, haría que cada cable debiera soportar un "peso" de miles de toneladas!

Bien... queda claro que pensar en velocidades ni siquiera cercanas a la de la luz, es ya una gran equivocación.
Pero entonces... ¿a qué velocidad se "mueve" la electricidad en un cable para una intensidad de corriente "normal" de uso hogareño?

La respuesta, por sorprendente que parezca, es fácil de calcular: menos de un mm por segundo.
Y eso, si consideramos corriente continua, porque si estamos hablando de corriente alterna, donde los electrones "vibran" en un sentido y en otro del conductor, estos apenas se desplazan unas micras (milésimas de milímetro) desde su posición, hacia un lado y hacia el otro.

Por lo tanto, en lugar de imaginar a la electricidad en un cable como una fulgurante corriente de plasma cual si de un rayo se tratara, deberíamos imaginarla -si es corriente continuacomo un poderoso "río de masilla" extremadamente lento pero de irrefrenable poder; y si hablamos de corriente alterna, como algo parecido a esto:



Si quieren más detalles, con algunos cálculos sencillos, este pdf es de utilidad:
http://electricidad.usal.es/Principal/Circuitos/Descargas/VelocidadElectrones.pdf




martes, 29 de marzo de 2016

"Algo" ha impactado en Jupiter

Según este vídeo de dos aficionados, "algo" habría impactado en Jupiter hace unos días...



Video taken with an 11" SCT with an ASI120mm camera and Ir-pass 742nm filter.

The time of impact is 00:18:45 UT


Ocurrió el 17 de marzo pasado, y probablemente se trate de un asteroide, o algún otro cuerpo pequeño no detectado.

Los asteroides son la forma que tiene la naturaleza de preguntarnos eso de…
¿Cómo va ese programa espacial?
                             – Neil deGrasse Tyson, astrónomo

La gente de Google está un poco loca...

Y qué bueno que así sea!
Si no me creen, vean algunos de estos "Chrome Experiments" que funcionan en "cualquier" navegador... siempre que sea Chrome ;-)


Algunos funcionan bien, otros no tanto, dependiendo del ordenador y la versión de Chrome, pero no dejan de ser pequeños e interesantes divertimentos para un rato de ocio creativo.

Obviamente, no es recomendable para horarios de trabajo, así que visiten el enlace bajo su propia responsabilidad y riesgo...

miércoles, 23 de marzo de 2016

Si tienes un problema...

Si tienes un problema...

1.- Evalúa, mide, calcula, proyecta tus acciones...


2.- Enfócate en el objetivo con decisión absoluta...


3.- Y si aún así, fallas en el intento...


4.- Inténtalo de nuevo, aún con más empeño!


...
:-)


Imágenes tomadas de aquí:

martes, 22 de marzo de 2016

El extraño caso de...

Hoy voy a recomendar que vean y curioseen en un blog muy pero muy especial... se titula:



No es un blog tradicional, sino mas bien un "videoblog" que rebosa de originalidad, buena ciencia, humor y una maravillosa actuación de su autora.
La manera mas simple y divertida de aprender sobre astronomía y cosmología, casi sin darse cuenta.
Además, cada video está acompañado de información adicional que completa y complementa lo tratado en cada capítulo... pero si solo quieren ver los vídeos, les aseguro que será suficiente para comprender lo básico de cada tema.

Henrietta S. Leavitt fue realmente una brillante astrónoma con inmensos logros científicos, mientras que Erasmus Cefeido es solo un personaje inventado, un alter ego de Henrietta, con el que pretende hacer un "consultorio sentimental".

"El diario secreto de Henrietta Leavitt" y "El consultorio de erasmus Cefeido" no son mas que las excusas literarias para encarar cada divertido vídeo.
Se los recomiendo! No se arrepentirán.
lamentablemente, ya no se actualiza desde hace un par de años... pero su contenido es impecable.
Vale la pena verlo antes que desaparezca en la telaraña de Internet.

lunes, 21 de marzo de 2016

SMAISMRMILMEPOETALEUMIBVNENUGTTAVIRAS

En 1610, Galileo Galilei estaba observando con su telescopio a Jupiter, cuando descubrió que a su junto a él había otras tres estrellas, muy pequeñas y brillantes, que curiosamente estaban situados perfectamente sobre el plano de la elíptica del planeta. Hizo un detallado boceto con su observación, y decidió volver a mirar durante la noche siguiente. Al volver a observar el conjunto, y comparando con su anotación anterior, percibió que las tres pequeñas estrellas habían cambiado de posición relativa respecto del planeta! Tras varias observaciones posteriores, se dio cuenta sin lugar a dudas que aquellas no eran estrellas comunes sino que las llamó "estrellas errantes", que giraban alrededor del planeta, como la luna lo hacía respecto de la tierra... Galileo había descubierto algunas de las lunas de Jupiter.
Dias después de su descubrimiento, Galileo logró identificar un total de cuatro "estrellas errantes", a las que hoy conocemos como Io, Europa, Ganímedes y Calixto.


Galileo decidió publicar sus hallazgos en un libro en latín, al que llamó "Sidereus Nuncius" provocando el colapso definitivo de las teorías geocéntricas, y dando por tierra con el "saber ilustrado" de la época.

Sin embargo, no todo quedó allí... Galileo siguió observando los cielos mientras se imprimía su libro, y pronto dedicó su atención a otro planeta: Saturno.
La idea era simple: encontrar más "estrellas errantes" en otros objetos cósmicos. Al observar a Saturno, se encontró con que éste mostraba un aspecto radicalmente diferente: parecía ser no un solo objeto, sino tres, muy juntos entre sí:



La sorpresa fue mayúscula, dado que nadie había visto nada semejante jamás... era digno de estar en el libro que acababa de escribir, pero ya se estaba imprimiendo y no era posible hacerlo... habría que esperar una próxima publicación! ¿Cómo hacer para adjudicarse el privilegio de su descubrimiento, y al mismo tiempo evitar que otros lo descubrieran antes?

Galileo entonces envió un mensaje al secretario del Duque de Medici, Belisario Vinta, de modo de asegurarse el privilegio del descubrimiento. El mensaje decía:

SMAISMRMILMEPOETALEUMIBVNENUGTTAVIRAS

Obviamente, la curiosidad invadió a Belisario, quien trató de descifrar el mensaje con la ayuda de prominentes científicos de toda Europa, incluído el mismísimo Johannes Kepler... nadie pudo hacerlo.

Finalmente, Galileo develó la incógnita de su anagrama:

Altissimum Planetan Tergeminum Observavi

"He observado el planeta más alto en forma triple"

Según Galileo, Saturno era una "estrella triple".
Aunque esto no era cierto (de hecho el mismo Galileo se da cuenta de su error poco tiempo después), lo que había observado sin saberlo (debido a la escasa resolución de sus telescopios) eran los anillos de Saturno.


Sin embargo Galileo cumplió su objetivo: demostrar haber sido el primero en observarlos.
Un rebuscado anagrama en latín fue el original medio con que el astrónomo lo consiguió, siendo al mismo tiempo la publicación científica más corta de toda la historia humana.

Ah... por si no queda claro... Galileo hizo todos sus descubrimientos con esto:




Fuente (con más aportes de Galileo a la astronomía):
http://www.astrofisicayfisica.com/2009/10/galileo-galilei-y-sus-aportaciones-la.html

Mas info:
http://www2.slac.stanford.edu/tip/2004/mar05/paper.htm


sábado, 19 de marzo de 2016

P/2016 BA14

P/2016 BA14, también conocido como "Panstarrs" es un cometa que el 22 de Marzo pasará muy cerca de la tierra... tanto que es el tercero más cercano que haya pasado desde que se tiene registro.


La distancia mínima será de unos 3,5 millones de kilometros, digamos unas 9 veces la distancia de la Tierra a la Luna, lo que parece mucho, pero en términos astronómicos es pasar casi rozando.

Los anteriores más cercanos fueron D/1770 L1 Lexell, que pasó en 1770 a 5,9 veces la distancia de la luna, y 55P/1366 Temple-Tuttle que lo hizo a unas 8,9 veces en 1366.

Sin embargo, pese a su infrecuente proximidad, este cometa no será visible a ojo desnudo, dado su pequeño tamaño: apenas unos 500 m de diámetro.

Dado que otro cometa más grande pasará justo un día antes (aunque bastante mas lejos) cerca de la Tierra, se supone que el pequeño es un trozo desprendido del mayor.

Fuente:
http://ar.globedia.com/cometa-2016-ba14-pasara-proximidades-tierra


jueves, 17 de marzo de 2016

De la tierra a la luna

Cuando hablamos de la luna en relación con la tierra, damos por sentado que aquella orbita alrededor nuestro a una distancia razonable... pero, ¿qué tan razonable es la distancia a la que creemos intuitivamente que orbita?

Si buscamos imágenes de Internet, podemos ver cosas así:

tamaños comparativo de la Luna respecto de la Tierra
o así:

Esquema de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra
Pero en realidad, deberíamos pensar en algo como esto:

tamaños y distancia aproximados a la realidad, en el sistema Tierra-Luna
Pero viendo éste artículo, encontré una manera mas adecuada de mostrar esa distancia:

Tamaño relativo de todos los planetas, respecto de la distancia Tierra-Luna

En el artículo enlazado arriba, hay un video donde se le pregunta a gente común qué distancia cree que hay (en forma relativa) entre la Tierra y la Luna... nadie acierta.

En realidad, necesitamos poner todos los planetas del sistema solar juntos para llegar hasta la luna... y aún así queda espacio sin ocupar.
Curioso e interesante, no?


jueves, 10 de marzo de 2016

La próxima guerra

El ser humano siempre estuvo en guerra a lo largo de su evolución... tal vez la primera fue por el dominio del fuego... luego por los territorios con caza mas abundante... luego por los lugares mas fértiles... por el cobre... por el hierro... por el oro... por el carbón... por el petróleo... en fin, por cualquier cosa que tuviera valor económico (aunque muchas veces, los motivos declarados fueran otros)

las guerras primero se hacían con ejércitos y armas... luego se sofisticaron y pudieron hacerse en términos económicos... hoy en día se habla de guerras informáticas o cibernéticas... pero no importa la forma o la causa. Las guerras siempre traen pobreza y miseria por un lado, y riqueza y dominación por el otro.

¿cuál será la próxima guerra?
Muchos opinan que la causa será el agua, y probablemente estén en lo cierto. Las reservas de agua potable son cada vez mas escasas para un mundo que, se estima, en 2050 puede tener 10.000 millones de humanos.
Pero hay otra sustancia que tal vez esté siendo lentamente la semilla de una futura guerra (quizás no bélica, pero sí económica): El Litio.

En el post anterior comentamos casi al pasar que el Litio se creó (junto al Hidrógeno y al Helio) en el instante mismo del Big-Bang. Sin embargo, no en grandes cantidades, por lo que es mas bien escaso en el universo, y particularmente en nuestro planeta.
Sus propiedades físico-químicas son bastante interesantes, tanto que por ejemplo, es menos denso que el agua, y por lo tanto es curiosamente "un metal que flota"...  su uso en la tecnología moderna es amplio, aunque de esto hace solo unas pocas décadas, ya que antiguamente pasaba prácticamente desapercibido, solo como un metal raro muy reactivo sin mayores usos y posteriormente solo conocido por sus efectos antidepresivos.

Pero de pronto, la situación cambió en los últimos años. La tecnología electrónica se disparó hacia lo "portable", lo "móvil", lo "inalámbrico". Cualquier cosa que requiera esas características, necesita baterías... y las más eficientes y económicas conocidas hasta ahora, se basan en el Litio.
Para empeorar las cosas, el mundo está convergiendo rápidamente hacia los coches eléctricos (dado el próximo agotamiento del petróleo), donde -independientemente de la forma en que se genere la electricidad- las baterías son parte esencial del vehículo... más litio.

Las ventajas de estas baterías son numerosas: Alta capacidad de energía, reducido peso, rápida carga, reducido de efecto "memoria", descarga "lineal", larga vida útil... y un extenso etcétera. Pero tienen un solo problema: Como mencionamos al principio (Big-Bang mediante) el Litio es escaso... muy escaso.

Normalmente se lo encuentra en la naturaleza bajo la forma de Carbonato de Litio (Li2CO3) especialmente en unos pocos lugares donde se encuentran grandes yacimientos del mineral.
Uno de ellos es en China, en la zona minera de Bayan Obo:


Esa imagen no es otra cosa que un gigantesco emprendimiento minero que horada las entrañas del suelo para obtener el preciado Litio



Solo unas pocas empresas se dedican a la refinación del mineral de litio en el mundo, a valores que superan los 13.000 dólares por tonelada. Se estima que hacia 2020 la demanda se duplicará, superando el millón de toneladas anuales... y no hay tanto litio allí.

¿Donde más podemos encontrar Litio?
Hay un lugar donde se encuentra la mayor reserva del mundo, aún inexplotada: Se la llama "El triángulo del Litio" allí donde convergen Argentina, Chile y Bolivia...en la Puna de Atacama, entre el Salar del Hombre Muerto (Argentina), el Salar de Uyuni (Bolivia) y el Salar de Atacama (Chile).





En esa zona se estima que se encuentra el 85% de todo el Litio del planeta. La más beneficiada es Bolivia, con el 50% de estas reservas.
Tan asombrosa es la cantidad de litio existente en la zona que se puede comparar con la riqueza petrolera de Arabia Saudita.

El Litio es el recurso estratégico más importante del Siglo XXI, así como lo fue el petróleo en el siglo XX o el acero y el carbón en el XIX... y cuando un recurso estratégico abunda en solo unos pocos lugares del planeta... ya sabemos lo que ha pasado a lo largo de la historia.

Ojalá que Bolivia, Argentina y Chile puedan beneficiarse de estos recursos con una explotación racional e inteligente de los mismos, sin menoscabo de sus soberanías.


mas info:
http://www.alpoma.net/tecob/?p=6561
http://www.lanacion.com.ar/1169585-la-mayor-reserva-de-litio-del-mundo
http://forococheselectricos.com/2016/02/se-acerca-la-guerra-del-litio.html
http://www.lapoliticaonline.com/nota/nota-76793

miércoles, 9 de marzo de 2016

C

Así como el agua, gracias a sus propiedades tan especiales, se transformó en la molécula esencial para la existencia de la vida (al menos, tal como conocemos el fenómeno "vida"), existe otro elemento sin el cual, la vida tampoco sería posible.

Pero siguiendo el consejo de Carl Sagan, quien dijo: "Si quieres hacer un pastel de manzana desde el principio, primero debes crear el Universo", vamos a comenzar por el principio.

En el origen de los tiempos, (eso que llamamos "Big-Bang") se crearon solo tres elementos: inmensas cantidades de Hidrógeno, una buena cantidad de Helio, y algo de Litio. Nada mas.
Para que existieran otros átomos, se debió esperar a la formación de las primeras estrellas, y que éstas  fueran agotando su Hidrógeno primordial, para ir creando nuevos elementos en su interior, entre ellos el carbono, que se origina en el interior de gigantes rojas tras la fusión de tres núcleos de Helio.

Es decir que el Carbono, como tal, aparece recién miles de millones de años tras el Big Bang, así como lo hizo también el oxígeno (que se produce a partir del carbono en el interior de las estrellas), y muchos otros elementos hasta la muerte estelar.

Este video puede dar un rápido vistazo a estos procesos:


Una vez que la estrella muere, se desintegra esparciendo sus recién creados elementos por el espacio, formando nubes de gases y polvo estelar que darán lugar a futuras estrellas y planetas... de allí el Carbono llegó hasta nosotros, formando parte íntima de cada una de nuestras moléculas, y de las de cada ser vivo sobre el planeta Tierra.

¿Y porqué es tán especial el átomo de carbono?
Para entenderlo tenemos que recurrir a algunos conceptos básicos de la educación secundaria, que probablemente tengamos olvidados: Los orbitales atómicos.

El átomo de carbono, en su isótopo mas frecuente, el Carbono 12, está formado por un núcleo de 6 protones y 6 neutrones, y por lo tanto, 6 electrones orbitando alrededor.




Curiosamente ese átomo puede presentarse de formas muy diversas, desde el humilde y blando grafito, hasta el rey de los cristales, el diamante:



Pero no es por ello su importancia, sino por algo mas sutil... algo que causó un quebradero de cabezas a los químicos de fines del siglo XIX.

Si bien normalmente dibujamos a los electrones como "planetas" orbitando al núcleo, la realidad es un poco mas confusa; los electrones no siguen definidamente una trayectoria lineal, sino que están en una forma difusa, formando "nubes" llamadas orbitales, en los que su posición y velocidad pueden ser estimadas pero nunca precisadas.
Esos orbitales tiene formas diversas:

Los orbitales tipo "s" tienen la forma de una esfera, pero los tipo "p" tienen una forma bilobulada, como las tapas de pan de una hamburguesa, o dos globos atados.. otros son más extraños aún, como los "d" que parecen dos globos atados con una rosquilla en el nudo, o los "f" como dos chupetes opuestos...


en fin... rarezas de los electrones, que solo son "comprensibles" desde la física cuántica.

Pero volvamos a nuestro átomo de Carbono.
Sabemos a ciencia cierta que sus seis electrones están repartidos en dos niveles:
- En el primero, mas cercano al núcleo, hay dos electrones en un orbital esférico tipo "s", al que denominamos 1S (algo así como una pelota de ping-pong rodeando al núcleo,el que sería comparativamente, como una cabeza de alfiler en su interior).
- En el segundo nivel tenemos cuatro electrones, que se reparten entre distintos tipos de orbitales: Uno de los electrones tiene un orbital esférico "s" (como una naranja rodeando a la pelota de ping-pong) y los otros tres tienen orbitales bilobulados tipo "p" (como seis globos atados de a pares), orientados perpendiculares entre sí, en las direcciones x, y y z... por lo tanto, los llamamos 2S, 2Px, 2Py y 2Pz



Hasta allí, todo perfecto.  El átomo de Carbono tiene cuatro electrones en su órbita externa, es decir, cuatro electrones "de valencia" (aquellos que rápidamente tratarán de reaccionar con otros elementos)...

El problema se planteó ante la siguiente paradoja:
Los 4 electrones de valencia del Carbono, están repartidos en dos tipos de orbitales (tres en orbitales "p" y uno en un orbital "s") que obviamente tienen distintas energías de enlace, dado que sus estructuras y tamaños son distintos.
Sin embargo, siempre se que trataba de medir la energía de los enlaces de un átomo de carbono, las medidas era siempre iguales... como si los cuatro orbitales fueran idénticos, aunque era claro que no podían serlo. De hecho, al hacer reaccionar al carbono con hidrógeno, las distancias de los 4 núcleos de hidrógeno al núcleo del carbono eran idénticas.
¿Como resolver esa paradoja? cuatro medidas que "debían" mostrar diferencias (tres de un valor y una de otro valor) daban siempre valores iguales, sin distinción...

La respuesta es simple y asombrosa:
Los electrones de valencia se reacomodan "mezclando" sus orbitales "s" y "p", de modo de crear cuatro orbitales híbridos "sp3", que se orientan hacia los vértices de un tetraedro regular:


De esa forma, esos orbitales híbridos presentan las mismas características entre sí, permitiendo al carbono presentar sus cuatro electrones de valencia idénticos.

El Carbono también puede hibridarse de otros modos, formando 3 orbitales sp2 o dos orbitales sp1 pero de todas ellas, la mas importante es la sp3.

¿Por qué?
La forma tetraédrica del carbono sp3 es el pilar fundamental de la química orgánica: cuatro orbitales electrónicos separados 109,5º entre sí. Como cuatro globos unidos juntos por sus nudos... como un trípode... como una pirámide triangular.



esa forma es excepcionalmente estable geométricamente hablando y permite que el átomo de carbono conforme estructuras muy complejas, con largas cadenas e intrincadas estructuras que de otra forma serían imposibles.

Proteína: Molécula de Insulina. 

De la misma forma que con vigas reticuladas en estructuras tetraédricas pueden hacerse estructuras gigantescas:


Estructura reticulda autoportante


Si existen los hidratos de carbono, las grasas, las proteínas, los anticuerpos, las hormonas, y son posibles estructuras tan complejas como el ADN, es gracias a la "fortaleza" de esa configuración geométrica, dándole al carbono la propiedad única de poder conformar moléculas com miles, decenas de miles y hasta millones de átomos, sin perder resistencia.

Nada que podamos llamar "vivo" escapa a esta regla, y todo ser vivo, animal, vegetal o bacteria, por insignificante que sea, depende en su estructura molecular del átomo de carbono.

Y todo, gracias a cuatro nubes que encontraron la forma de parecer idénticas, aunque no lo fueran.


viernes, 4 de marzo de 2016

H2O

Por alguna razón, el Hidrógeno primordial, creado en el big-bang hace 13.700 millones de años, encontró en el Oxígeno formado en el corazón de las estrellas centenares de millones de años después, un compañero de ruta ideal para recorrer el universo.

No es raro que se hayan encontrado, ya que el Hidrógeno (en griego: generador de agua), por lejos el elemento más abundante del universo, ávido de reaccionar con cualquier cosa que tenga delante, logró con el oxígeno (en griego: generador de picor), potente reactivo capaz de oxidar a casi cualquier átomo que se le acerque,  formar una molécula estable que les permitiera sobrevivir en un burbujeante y caótico universo en plena expansión, durante miles de millones de años.

Curiosamente, Este "hidrógeno oxidado" al que llamamos "agua",  formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno (ambos gases extremadamente reactivos), encontró la manera de perdurar gracias a sus propiedades muy especiales y en algunos casos únicas, frente a cualquier otro tipo de sustancias.

La primera de ellas es que, pese a ser una sustancia neutra y estable, no por eso es menos activa, ya que la forma en que está organizada, con un protón positivo hacia un lado y los átomos de oxígeno con carga negativa hacia el otro, forman un dipolo eléctrico (molécula polar), lo que le confiere la capacidad de ser un poderoso solvente para cualquier otra sustancia polar.

Estructura de la molécula de agua


Es por ello que se la llama "Solvente universal", ya que en estado líquido puede disolver casi cualquier sustancia con la que tome contacto, desde la sal de mesa o el azúcar, hasta los alcoholes, aminoácidos o ciertas proteínas, tal como ocurre en el interior de las células vivas.
Imaginen tan solo una taza de café o una cerveza... serían imposibles si el agua no fuera tan versátil.
Sin embargo, no es capaz de disolver las sustancias no polares (o apolares) como los aceites, grasas, etc., que son por lo tanto "hidrófobos", es decir que repelen el agua. Eso permite que nuestras células, cubiertas del lipo-proteínas, también permanezcan indemnes y el agua de su interior no las disuelva también a ellas!

Otra característica casi "mágica" del agua es su capacidad de estar en estado líquido en condiciones ambientales amplias (entre  mucho menos de 0º y bastante más de 100ºC en un amplio rango de presiones), aún cuando está formada por dos elementos que naturalmente son gaseosos en esas mismas condiciones.
De hecho, muchas moléculas bastante mas pesadas que el agua (el alcohol etílico, por ejemplo) cuando se calientan, llegan rápidamente al estado gaseoso, mientras el agua se conserva líquida, y por lo tanto, capaz de disolver y contener a otras moléculas en solución.
Ello se debe a su polaridad (cargas positivas y negativas opuestas), lo que le permite atraerse con otras moléculas de agua mediante los llamados "puentes hidrógeno", y formar una estructura mayor a sí misma, de modo de permanecer líquida aún donde para otras es imposible.



Así, puede conservar las ventajas que le otorga el estado líquido aún a temperaturas muy altas o muy bajas. Sólo llega a perder esa capacidad a su "temperatura crítica": 374 °C y  217,5 atmósferas. Recién allí le es imposible permanecer en estado líquido.
Otra ventaja de los enlaces de hidrógeno es que el agua puede mantener la cohesión de sus moléculas individuales, formando gotas con elevada tensión superficial, mantenerse líquida a temperaturas altas, adherirse a superficies y partículas, y presentar una alta capilaridad, propiedad esencial en muchos procesos biológicos. Ninguna otra molécula tan pequeña es capaz de tanto!

Una tercera y curiosa propiedad del agua es la de empeñarse en contradecir principios físicos universales: Cualquier sustancia sólida líquida o gaseosa, se contraerá cuando su temperatura baje y se expandirá cuando aumente. Desde los gases hasta las rocas o los metales, casi todas las sustancias están sujetas a ésta ley: cuando te calientes, aumentarás tu volumen y cuando te enfríes te contraerás. Pues el agua acata también esa condición casi siempre... casi.
En una temperatura especial, muy cerca de los 4 ºC, casi llegando a su punto de congelación a presión atmosférica, deja de contraerse mientras se enfría y comienza a expandirse levemente mientras continúa enfriándose...
Eso hace que su máxima densidad esté a 4 ºC y que a 0ºC, cuando empieza a transformarse en hielo, su densidad sea menor...



¿y qué tiene de importante esto? Simple: gracias a esa propiedad, el hielo flota.
No parece mucho, verdad?... pero el hielo tiene también otra propiedad interesante: el hielo conduce mucho menos el calor que el agua... de hecho, es un aislante bastante bueno! (pregúntenle sino a los esquimales, que hacen con hielo y nieve sus iglúes para protegerse del frío polar)
En consecuencia, si la superficie del agua se congela, al mismo tiempo permite que el agua debajo de ella no se enfríe tan rápido... conserve su escaso calor y permanezca líquida.
Piensen ahora qué sería de la vida marina si el hielo se hundiera, dejando expuesta mas agua superficial para formar más hielo, que se hunde para dejar más agua expuesta al frío, y congelarse nuevamente... simplemente los mares invernales se convertirían totalmente en hielo, matando a todo ser viviente en su interior.
El simple hecho de que el hielo flote, es uno de los principales motivos por los que la vida logró perdurar en nuestro planeta. De hecho, es muy difícil pensar en la existencia de vida donde no exista el agua.

Hay muchas otras propiedades interesantísimas del agua, que pueden encontrar acá, si desean más información... por ahora, me conformo con mencionar estas tres, e invitarlos a beber un vaso de agua... después de todo, en ella están los mismísimos átomos del Big-Bang.
Salud!






martes, 1 de marzo de 2016

Las cuatro fantásticas!

Seguramente muchos de ustedes conocen sobre el comic Marvel, o sobre las películas basadas en él, con 4 héroes con fantásticos superpoderes...
No. No se trata de ellos. Tampoco de mujeres con superpoderes. Se trata de algo un tanto mas sutil... y poderoso.

Veámoslo de un modo ameno:
Supongamos que existen seres capaces de dominar las fuerzas de la naturaleza, pero cada uno puede dominar una sola de esas fuerzas. ¿cuántos seres serían necesarios, como mínimo, para dominar todo el universo?

En una primera impresión, pensaríamos que necesitamos un ejército... pero en realidad, solo necesitamos cuatro.
Existen tan solo cuatro fuerzas fundamentales para dominar todo el universo.

Así como en la antigüedad se pensaba en que el universo estaba formado por Tierra, Aire, Agua y Fuego (4 entidades físicas que lo constituían todo), hoy sabemos que solo existen cuatro interacciones (fuerzas) que explican el comportamiento del universo, desde las partículas subatómicas hasta los supercúmulos galácticos.

Esas cuatro interacciones fundamentales, rigen, controlan y definen cualquier otra fuerza o energía que podamos percibir con nuestros sentidos o instrumentos.


  • Una brújula orientada hacia el norte, una bombilla incandescente, el calor de las brasas de un hogar, o el panel LED de la pantalla donde estás leyendo estas letras, son todas expresiones de una de ellas: la interacción electromagnética.
  • El peso de nuestro cuerpo sobre la silla, una mota de polvo flotando en el viento, la luna orbitando a la tierra, o la reciente detección de las ondas gravitacionales en LIGO son expresiones de la interacción gravitatoria
  • El simple hecho de que existamos, de que cada uno de nuestras moléculas existan, y que nuestros átomos permanezcan estables, con sus núcleos atiborrados de protones positivos, todos juntos tenazmente, pese a estar repeliéndose continuamente por la repulsión de sus cargas, es obra de la interacción fuerte.
  • Que exista el sol, fuente de toda vida en nuestro planeta, y que existan centenares de miles de millones de otras estrellas en nuestra galaxia, apenas una de entre billones de galaxias en el universo, es obra de la interacción débil.


Cada una de ellas controla un aspecto de la existencia (desde las cosas mas triviales a cotidianas hasta la forma en que evoluciona el universo), de una forma tan sutil que pasan desapercibidas.
Cada una de ellas es totalmente distinta de las otras:

La interacción electromagnética es por lejos la mejor conocida por nosotros, dado que no solo la podemos detectar y medir, sino también la utilizamos desde hace un par de siglos en nuestro provecho, de miles de formas distintas. Es responsable de la luz, del magnetismo, de la electricidad, de las ondas de radio, de los rayos X, etc. etc. etc. a tal punto que todo en lo que pienses, tratándose de tecnología actual, está basado en esta fuerza... todo.
Su "mediador" es el fotón, su alcance es infinito y su velocidad es constante: c = 299.792.458 m/s.

  • Si la tomamos como referencia, daremos el valor 1 a su intensidad relativa.


La interacción gravitatoria, es la otra gran fuerza conocida por nosotros... simplemente, por que no podemos escapar de ella.
Una simple pluma o un asteroide gigantesco, son totalmente impotentes ante su presencia... y sin embargo, es tan, pero tan débil...
Juzga tú mismo con el siguiente ejemplo:
Un pequeño trozo de papel, del tamaño de una uña colocado sobre una mesa, es afectado por la fuerza de gravedad de todo el planeta. Ahora, si tomas un trozo de plástico, un peine, un bolígrafo y lo frotas contra un trapo de lana, puedes cargarlo electrostáticamente. Esa simple carga electromagnética producida por el roce, es capaz de elevar el trozo de papel sin tocarlo y atraerlo hacia el bolígrafo... venciendo la fuerza de gravedad de todo un planeta.
Así de débil es la gravedad... y sin embargo, nos impide salir volando, controla a la luna, la tierra, el sol y todos sus planetas, controla los agujeros negros, las galaxias y el universo todo, haciendo que el espacio-tiempo mismo se rinda a sus pies.
Es tan débil que recién hace pocos días hemos sido capaces de medir su efecto de forma directa, y aún no hemos podido percibir a su mediador, el gravitón.
Sin embargo, su alcance es también infinito y (creemos) que su velocidad es la misma de la de la luz.

  • En comparación con la electromagnética, su intensidad es bajísima: -41


La interacción fuerte, es distinta... muy distinta.
Su fuerza es inmensa... pero su alcance es casi insignificante; tan pequeño, que no alcanza ejercer ningún efecto fuera del núcleo atómico.
Es tan intensa, que no solo impide que los protones dentro de un núcleo atómico salgan disparados por su repulsión electrostática, sino que además permite que los quarks conformen de manera estable esos protones y neutrones y pueda existir la materia!
Su mediador es el gluón, y su alcance, menor a la mil billonésima parte de un metro.

  • en comparación con la electromagnética, es 60 veces más intensa.


La interacción débil, es quizás la menos comprendida. Entre otras cosas, es la causante de la radioactividad de muchos elementos. Se la denomina "débil" por que lo es en comparación a la "fuerte" (mil millones de veces mas débil), pero aún así, es mas fuerte que la gravedad a cortas distancias, y su efecto mas conocido es el "decaimiento beta", mediante el cual, un neutrón se convierte en un protón.
Es la oveja descarriada de la familia, ya que viola varias propiedades que poseen las otras fuerzas, y es la única capaz de afectar a los neutrinos, entre otras rarezas.
Tiene dos mediadores, los bosones Z y W, y su alcance es también extremadamente pequeño.

  • Si bien es menor a la interacción fuerte y la electromagnética, sigue siendo más intensa que la gravitatoria: -4


Ahora bien. Ya conocemos someramente de qué se tratan estas cuatro fantásticas fuerzas.
Lo curioso de todo, esto es lo siguiente:

En toda la historia humana, hemos logrado dominar tecnológicamente solamente una de estas fuerzas: La electromagnética.
En base a interacciones electromagnéticas hemos desarrollado un universo tecnológico inimaginable hace apenas 200 años atrás. Dominamos el electromagnetismo y lo utilizamos en nuestro provecho en cuanta tecnología podamos pensar. Nada en nuestra vida cotidiana está fuera de este dominio.

¿y las otras tres?
Apenas las estamos conociendo... apenas logramos "rascar" la cáscara que las oculta e intentamos (al menos) comprenderlas.

  • ¿qué pasará cuando logremos dominarlas, como lo hemos hecho con el electromagnetismo, y usarlas en nuestro provecho?
  • ¿llegará ese día, en que dominar los átomos y desarmarlos o armarlos a voluntad sea cuestión de encender un interruptor? 
  • ¿llegará el día en que controlemos la gravedad con la sencillez con que hoy controlamos un motor eléctrico?¿o un televisor?
  • ¿Pueden acaso imaginarse un mundo así?
  • Existirán civilizaciones con tales tecnologías en algún lugar del universo?

Somos apenas un puñado de primitivos primates, tratando de comprender el universo...