La energía fotovoltaica es la energía del futuro. Tenemos energía del
Sol para que 50.000 veces la población actual del planeta viva como
vivíamos los españoles en 2006. Las células de una placa solar son de muy diversos materiales y
formas, pero básicamente de silicio (poli)cristalino. Este silicio
(arena de playa fundida y solidificada lentamente para formar un cristal
muy puro) se dopa con muy pequeñas cantidades de galio y arsénico,
exactamente como los transistores que a miles de millones están en los
ordenadores, teléfonos móviles y otros aparatos. Antonio Ruiz de Elvira, catedrático de Física de la Universidad de Alcalá de Henares, nos los explica desde Cosmocaixa, el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa. La introducción de otros metales en la red cristalina del silicio
cambia la disposición de los electrones de sus átomos en la red: es como sentar a alguien muy grueso en una fila de sillas.
En esta nueva disposición la luz de la frecuencia adecuada proporciona
energía, al hacer oscilar al electrón con mayor amplitud hasta que el
electrón salta lejos del núcleo de su átomo y llega a la banda de
conducción. Un símil burdo pero ilustrativo es un almendro a orillas de un río:
Si agitamos (la luz) con fuerza las almendras, éstas caen al río que se
las lleva. El árbol es el átomo, los electrones que se mueven
por los cables son el río de corriente eléctrica que enciende las
bombillas o mueve los motores de los aparatos de casa. Fuente: El Mundo Ciencia
En el primer artículo del bloque introductorio sobre electricidad hablamos acerca del concepto de carga eléctrica
y sus unidades. Hoy continuaremos profundizando en este asunto; como
siempre en este nivel básico, tratando de centrarnos en los conceptos y
no en las fórmulas. Hablaremos en primer lugar de la Ley de Coulomb, y luego de sus consecuencias perceptibles en nuestra vida cotidiana, especialmente los dos tipos fundamentales de electrización.
Como recordarás, terminamos aquel artículo preguntándonos cuánto es un culombio.
Dimos una definición oficial, derivada de otras, que no era demasiado
informativa, y después otra más fundamental, basada en un número
concreto y arbitrario de protones o electrones. Sin embargo, para
comprender de verdad si un culombio es mucha carga o poca, hace falta
compararlo con algo que podamos percibir: con lo que define la carga de verdad, es decir, la fuerza electromagnética.
Esta fuerza puede percibirse en la Naturaleza de dos formas determinadas: como fuerza eléctrica y como fuerza magnética,
aunque ambas tengan el mismo origen último. Ahora mismo no nos interesa
la fuerza magnética, de la que hablaremos en un bloque diferente: nos
centraremos en la versión eléctrica de la interacción electromagnética,
descrita en su forma más simple y asequible por el genial
Charles-Augustin de Coulomb en su famosa Ley.
La Ley de Coulomb
En el siguiente bloque atacaremos la Ley de Coulomb numéricamente,
pero por ahora lo que más me interesa es dejar claro su concepto. Esta
ley es una de las dos conexiones (en términos de 1785, por supuesto)
entre la carga y su fuerza correspondiente: en este caso, entre la carga
eléctrica y la fuerza electromagnética. Expresada con mis palabras, de
forma algo más extensa a como lo hizo el buen Coulomb,
Las cargas del mismo signo se repelen; las cargas de
signo contrario se atraen. La fuerza con la que lo hacen es tanto mayor
cuanto mayores son las cargas, y tanto menor cuanto más lejos están una
de la otra, y depende además del medio que separa ambas cargas.
Como cualquier otra ley física, no tiene demostración: se trata de
algo que hemos observado que es así, y punto. Si en algún momento se
verifica, mediante experimentos, que esta ley no siempre se cumple, o
que hay algo más fundamental por debajo de ella y que es simplemente una
consecuencia de otra cosa, la descartaríamos, o la dejaríamos como un
caso particular de una Ley más amplia. Hasta ahora, todos los
experimentos realizados con cargas han cumplido la Ley de Coulomb, con
lo que la mantenemos.
Si analizamos la Ley con un poco de calma, no debería resultar
demasiado sorprendente. Dos protones se repelen entre sí; dos núcleos de
oxígeno, cada uno con ocho protones, se repelen mucho más intensamente.
Y, si los alejamos mucho uno del otro, se repelen con menos intensidad.
Si ponemos esas cargas en el aire, la fuerza que sufren no es la misma
que si están en el agua o dentro de un metal. Cuánto vale esa fuerza exactamente
es algo que discutiremos en el siguiente bloque; por ahora, lo
importante es que te quedes con la copla de quiénes se repelen y quiénes
se atraen, y que la fuerza aumenta con la cantidad de carga y disminuye
con la distancia. La influencia de la sustancia que haya entre las
cargas tampoco será algo que tratemos en detalle por ahora, porque no es
lo importante.
Con esta Ley, podemos responder a la cuestión de ¿cuánto es un culombio? “hacia atrás”. Es decir: Si
tuvieras algo con una carga de 1 C en una mano, y un objeto idéntico,
con una carga de 1 C, en la otra mano, y tuvieras los brazos extendidos
ante ti y separados un metro, ¿qué fuerza notarías?
¿serías capaz de resistir la repulsión y mantener los objetos quietos, o
no? ¿podrías ser capaz de vencer esa fuerza y forzar a los objetos a
acercarse el uno al otro?
Por ahora, tendrás que creerme en el cálculo, porque no será hasta el
siguiente bloque que haremos números con la Ley de Coulomb. Y el
resultado tal vez resulte difícil de creer: cada uno de los objetos repelería al contrario con una fuerza de 9 000 000 000 newtons.
Dado que tampoco hemos dedicado ningún bloque a la dinámica hasta
ahora, permite que “traduzca” esto a términos que nuestra cabeza
comprende bien. Para levantar 1 kg en la Tierra hacen falta más o menos
10 newtons. Para levantar un coche de 1 000 kg, por tanto, hacen falta
10 000 newtons. Dicho de otro modo, cada mano que sujeta la carga de un
culombio, para mantenerla ahí, quieta, tendría que hacer la misma fuerza que se necesitaría para levantar 900 000 coches. ¡Toma castaña!
Vamos, que la respuesta a “¿cuánto es un culombio”? es: “una verdadera barbaridad”. No sólo no serías capaz de mantener esos dos objetos quietos, si no los soltases a tiempo te arrancarían los brazos de cuajo.
La razón, de la que hablaremos más en detalle en el Bloque II, es que
la fuerza electromagnética es de una intensidad terrorífica.
De hecho, si has entendido la verdadera magnitud de un culombio,
puedes utilizar las células grises para sacar conclusiones sobre las
situaciones en las que te das cuenta de que has notado cargas
eléctricas: por intenso que te pareciese entonces el fenómeno
eléctrico que fuera, tiene que haberse tratado de desequilibrios de
carga absolutamente minúsculos.
Por cierto, ¿por qué digo “te das cuenta de que has notado” y no simplemente “has notado”?
¡Porque estás notando la fuerza de Coulomb constantemente! Otra cosa es
que no te parezca que haya electricidad por ningún lado cuando coges
una piedra o caminas por el suelo, pero un ejemplo relativamente
sencillo debería hacerte ver lo contrario:
Los dedos de mi mano están compuestos de átomos. Lo mismo sucede con
las teclas con las que estoy escribiendo este texto. Cuando mi dedo está
lejos de la tecla (“lejos” = “a una distancia mucho mayor que el tamaño del átomo”),
la posición exacta de los electrones y protones en los átomos es
irrelevante: mis átomos ven a los de la tecla “negros”, es decir, con
cargas superpuestas, y los de la tecla ven a los de mi mano exactamente
igual. ¿Qué noto entonces? Absolutamente nada.
Pero, si acerco mi dedo a la tecla hasta que la distancia sea
suficientemente pequeña como para notar las posiciones relativas de cada
partícula que compone los átomos (traducción a nuestro lenguaje
cotidiano: si “toco la tecla”), mis átomos y los de la mesa se
ven como son: un núcleo verde rodeado de una nube roja de electrones. Y,
de acuerdo con la Ley de Coulomb, cuanto más cerca están las cargas,
con más intensidad se atraen o repelen. Pensemos con un poco de cuidado
sobre lo que sucede entonces.
Mis núcleos verdes se repelen con los núcleos verdes de la mesa, y se
atraen con los electrones rojos de la mesa; y mis electrones se repelen
con los electrones rojos de la mesa, y se atraen con los núcleos verdes
de la mesa. Dado que las cargas totales rojas y verdes son las mismas, ¿quién gana? Gana, y con diferencia, la repulsión entre mis electrones rojos y los electrones rojos de la mesa, dado que son los que están más cerca unos de otros.
Es más: si me empeño en seguir acercando mi dedo a la tecla, la
repulsión será mayor y mayor. Tanto que, estrictamente hablando, nunca
puedo llegar a tocar “realmente”, por ejemplo, una mesa, porque la
fuerza de repulsión se hace muchísimo mayor que la que puedo ejercer yo
con mis patéticos deditos. Desde luego, todos nos entendemos, pero en este sentido físico, “tocar” significa “acercar una cosa a otra lo suficiente como para notar la fuerza de repulsión entre las nubes electrónicas de ambas cosas”.
De hecho, cuando me empeño en acercarme a la tecla, llega un momento en el que la fuerza con la que nos repelemos es mayor que la fuerza elástica del muelle
que la mantiene en su sitio, y entonces, empujo la tecla. Sólo que es
un empujón indirecto, como el de un imán que se acerca a otro hasta
empujarlo sin realmente tocarlo. La cuestión es que la distancia entre
una y otra es tan pequeña que me es imposible verla; y “noto que la
toco”, sólo que lo que estoy notando realmente con los nervios de mi
piel es esa fuerza de repulsión.
Lo mismo sucede cuando estoy de pie sobre el suelo: realmente, no estoy tocando el suelo “de verdad”, estoy levitando sobre él,
pero a una distancia comparable al tamaño de un átomo, claro, o la
fuerza de repulsión no vencería a las otras entre protones y electrones
de uno y otro lado. De modo que la fuerza de Coulomb es lo
suficientemente intensa como para sostenerme sobre el suelo (y mucho
más); y, si no existiera, dada la cantidad de espacio vacío entre átomos
y dentro de cada átomo, atravesaría el suelo y seguiría cayendo hacia
el centro de la Tierra, porque nada me sujetaría. Pero yo no soy lo
único que la fuerza de Coulomb sostiene: la propia Tierra no se
colapsa sobre sí misma por su propia atracción gravitatoria porque los
átomos de las capas más profundas se repelen, a través de las nubes
electrónicas rojas de unos y otros, a las capas superiores del planeta.
Colapso gravitatorio y enanas blancas
La fuerza eléctrica, como hemos visto, es de una intensidad tremenda,
y basta para “sostener” la Tierra, de modo que su propia gravedad no la
haga colapsarse sobre sí misma. Dicho de cierto modo, la fuerza de
repulsión entre nubes electrónicas “sostiene el peso de la Tierra”. Pero
¿y si la Tierra fuera mucho más masiva? ¿Llegaría un momento en el
que la fuerza de Coulomb no pudiera sostener tal presión gravitatoria?
La respuesta es que sí: aunque intensa, la fuerza eléctrica tiene un
límite, y si se acumula suficiente masa sin que nada más sostenga su
propio peso, se produce un colapso cataclísmico. Pero, para que eso
suceda, hace falta una cantidad de masa mucho mayor que la de la Tierra:
la masa de una estrella. Lo que sucede cuando una estrella no es capaz de sostener su propia
masa mediante la Ley de Coulomb y la presión de la radiación producida
por la fusión en su interior es algo de lo que hemos hablado en La vida privada de las estrellas y, en particular, en Las enanas blancas.
Aunque por ahora no entraremos más en esto, las fuerzas de atracción
entre cargas positivas y negativas desempeñan otros papeles
fundamentales, y sin ellas no habría química ni estarías leyendo este
artículo. Pero mi objetivo era simplemente hacerte ver que sí,
efectivamente, sí que notas la fuerza de Coulomb y el hecho de que las cosas tienen carga todo el tiempo.
Es imposible escapar de ella, ya que estamos compuestos de enormes
cantidades de carga de ambos tipos (dentro de un momento veremos
cuánta).
Pero, a veces, notamos las cargas eléctricas y la Ley de Coulomb de
un modo que no podemos ignorar. Uno de los fenómenos en los que las
cargas se muestran sin tapujos, y se pone de manifiesto la inmensidad de
un culombio, es la electrización.
Electrización
“Electrización” es un nombre, en mi opinión, desafortunado, como tantos otros en este Bloque. Electrizar un cuerpo significa conseguir de algún modo desequilibrar las cargas de un cuerpo
(quitando cargas de un tipo o añadiendo cargas del contrario). El
nombre, como digo, no me parece muy bueno, porque suena como si antes no
hubiera “electricidad” en el cuerpo y se la estuviéramos dando, pero no
es así — lo único que hacemos es crear un minúsculo desequilibrio entre
las cargas de ambos tipos en el cuerpo.
Es así como casi todos entramos en contacto con la electricidad de un
modo obvio. Los fenómenos resultantes de la electrización de los
cuerpos reciben el nombre colectivo de “electricidad estática”,
un nombre que tampoco me gusta lo más mínimo. Seguro que sabes de lo
que estoy hablando: frotas un peine de plástico contra tu pelo y, si lo
acercas a un trocito de papel, notas la fuerza de Coulomb.
La manera en la que solemos conseguir esto es mediante la triboelectricidad, o electricidad por frotamiento.
¡Otro nombre malísimo! Dicho mal y pronto, cuando se ponen en contacto
dos objetos, mediante adhesión, golpes o frotamiento, en determinadas
circunstancias, uno de ellos puede “robar” electrones al otro, de modo
que uno se queda con un exceso de electrones y el otro con un defecto de
electrones, es decir, ambos quedan cargados (en el sentido de
que tienen un desequilibrio entre los dos tipos de cargas). De ahí que
el nombre no sea bueno: se puede lograr esta electrización por contacto
frotando los cuerpos, pero hay otros medios. Si alguna vez has botado un
balón de baloncesto y luego has sentido un chispazo al tocar otra cosa,
sabes a lo que me refiero.
El caso más típico es el cepillarse el pelo con un cepillo o peine de
plástico: a veces, el cepillo se lleva algunos electrones del pelo, con
lo que el cepillo o el peine queda cargado negativamente y el pelo
positivamente, y ambos se atraen (quién roba electrones a quién depende,
en último término, de la naturaleza de los dos materiales a escala
atómica y de sus “hambres de electrones” relativas). Estoy convencido de
que has notado esto. Dicho en términos de nuestras cargas de colores,
el cepillo se ha llevado un poco de carga roja del pelo:
Tanto el pelo como el cepillo quedan cargados, y se atraen. Esto es precisamente lo primero que te pedí que hicieras en el Experimento 1
del artículo anterior (si no lo hiciste, no pasa nada, puedes seguir
entendiendo esto sin problemas aunque no lo hayas visto tú mismo): que
frotases un cepillo o peine de plástico contra tu pelo. Ahora entiendes
la primera de las dos cosas importantes que sucedieron durante el
experimento — el cepillo “robó” algunos electrones a tu pelo.
Pero para entender qué es lo que sucedió después (que, al acercar el
peine al agua, el chorro de agua se curva y se acerca al peine de
plástico) hace falta comprender el segundo método fundamental de
electrizar una sustancia. Es posible desequilibrar las cargas de un
cuerpo sin tocarlo; es decir, es posible inducir, indirectamente, un
desequilibrio de cargas en un cuerpo, utilizando la maravillosa Ley de
Coulomb. El resultado no es que el cuerpo tenga más cargas positivas que
negativas ni viceversa, de forma total, sino que la distribución de
cargas sea diferente a la de antes, de modo que una parte del cuerpo
quede cargada negativamente y la contraria positivamente. Esta
electrización sin contacto, indirecta, se denomina inducción electrostática, y es lo que hiciste tú al acercar el cepillo de plástico al agua del grifo.
Es evidente que lo que pasa al acercar el peine al agua no es trata
de un fenómeno triboeléctrico, porque el peine nunca toca el agua, de
modo que no ha podido “robarle electrones”. Si la materia realmente no
tuviera carga alguna, lo que viste al hacer el experimento nunca podría
suceder. La clave de la cuestión es que tanto el cepillo como el agua son una superposición de verde y rojo;
en el caso del agua, una superposición completa (el agua es “negra”),
en el caso del cepillo, con un poco más de rojo que de verde, porque
robó electrones a tu pelo, con lo que tiene un ligero exceso de
electrones, de carga roja. ¿Qué pasa al acercar el cepillo al agua? Que
la Ley de Coulomb hace su aparición una vez más, y se produce la inducción electrostática.
La situación, en gráficos de rojo y verde, es básicamente la
siguiente (los dibujos, por si no lo habéis notado, son míos, no de
Geli, así que la calidad es… bueno, la que es):
Pero recuerda: el agua en el dibujo no es negra porque no tenga
ninguna carga; es negra porque es la superposición de rojo y verde. Y
esos rojo y verde sufren sendas fuerzas al acercar el cepillo… la carga roja es repelida, la carga verde atraída…
y entonces se rompe la superposición completa, porque las cargas se
mueven dentro del agua: no mucho, como veremos más adelante, simplemente
un poquito:
El agua se ha electrizado, es decir, se hace ahora evidente
que existen cargas en ella, aunque su carga total siga estando
completamente equilibrada. Esta electrificación no es por contacto como
antes, sino por un simple acercamiento: el agua se ha electrizado por inducción.
Esta inducción, por cierto, no es la misma que la inducción de las
ollas de inducción, a eso llegaremos más adelante en la serie. ¡Pero la
cosa no acaba aquí!
Ahora entra en juego, otra vez, la influencia de la distancia en la
Ley de Coulomb: sí, el rojo del cepillo repele al rojo del agua y atrae
al verde del agua… pero el verde está más cerca. Como
consecuencia, la atracción es más fuerte que la repulsión, y el agua se
acerca al cepillo. Incluso la carga negativa se acerca, porque las
fuerzas internas del agua son más intensas que las que ejerce el
cepillo, con lo que la carga verde que se acerca “tira” del resto del
agua, y todo el líquido se curva hacia el cepillo:
La verdad es que verlo con tus propios ojos es mucho más revelador
que leer mi descripción o ver los tristes diagramas, pero bueno.
Según el agua sigue fluyendo hacia abajo y se aleja del cepillo,
claro, las fuerzas de atracción y repulsión van desapareciendo hasta que
no se notan, con lo que el líquido vuelve a caer verticalmente como si
el cepillo no estuviera ahí, mientras que el agua “nueva” que cae del
grifo, al acercarse al cepillo cargado, sufre el mismo fenómeno. Pero,
si has realizado este experimento y anteriormente entendiste la magnitud
real de un culombio, creo que la conclusión debería ser clara: las
cargas “desnudas” (sin ser solapadas por una carga igual de signo
contrario) que percibimos en la vida cotidiana son minúsculas comparadas
con un culombio. Si no fuera así, esa leve y sutil fuerza que
sufre el agua te bañaría en una ducha infernal, mientras que el cepillo
se rompería en pedazos por las fuerzas cataclísmicas que sufriría.
Dicho de otro modo: cuando frotas el cepillo contra tu pelo, el
desequilibrio entre cargas es una nimiedad comparado con la carga total,
positiva y negativa, que hay en tu cuerpo. Fíjate que ya hemos dicho –y
creo que deberías estar convencido– que un culombio “desnudo”
originaría una fuerza de Coulomb catastrófica, con lo que cualquier
desequilibrio de carga que hayas visto seguramente ha sido mucho más
pequeño. Pero, igual que un culombio es mucho mayor que las cargas
“desnudas” que has visto, la carga total de cada tipo en tu cuerpo es muchísimo mayor que 1 C. Para que te hagas una idea, hay unos cuantos miles de millones de culombios (!) de carga negativa, y aproximadamente los mismos de positiva, en tu cuerpo. ¡Tela marinera!
Los gobiernos ven los autos
eléctricos como una parte importante de sus planes para reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera y su impacto en
el calentamiento global.
Sin embargo, algunos científicos cuestionan que este tipo de vehículos sean tan ecológicos como se los pinta.
Un reciente estudio llevado a cabo
por científicos noruegos descubrió que en algunas circunstancias los
autos eléctricos pueden tener un impacto incluso mayor en el
calentamiento global que un vehículo convencional.
Baterías de litio
Gillaume Majeau-Bettez, uno de los autores de
este trabajo en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, admite
que quedó sorprendido y defraudado con los resultados.
"El auto eléctrico tiene un gran potencial para
mejorar, pero lo que al final lo conducirá al éxito o al fracaso desde
un punto de vista ambiental es cuán limpia es nuestra red eléctrica,
tanto para la electricidad que usas para conducir tu auto como para la
que se usa para producir el auto", explica.
Para hacer el estudio, los investigadores
analizaron el impacto que la producción y funcionamiento de los autos
eléctricos tiene en el calentamiento global, tras circular 150.000 km.
Luego compararon estos datos con la producción y funcionamiento de los
autos convencionales.
Uno de sus hallazgos fue que la enegía empleada
para fabricar masivamente los vehículos eléctricos suponía que algunos
autos tenían el doble de impacto sobre el calentamiento global que los
convencionales.
Esto, dicen, se debe principalmente a la energía y los materiales necesarios para fabricar las baterías de iones de litio.
Electricidad más contaminante
El alto costo del gas incrementó el volumen de energía producido con carbón, más contaminante.
Sin embargo, aseguran que todo depende de cómo
se genera la electricidad en el país donde se conduce el auto. Incluso
puede depender de a qué hora del día se cargan las baterías, porque la
electricidad nocturna es menos dependiente del carbón.
En 2012, en países como Reino Unido, la
generación eléctrica a partir de carbón aumentó en un 40%, debido al
incremento de precios del gas usado también para generar energía.
La electricidad a partir de carbón, que es la
forma más contaminante de producir energía, reduce drásticamente las
ventajas de los autos eléctricos. Por ejemplo, como China genera casi
toda su energía con carbón, el análisis de los autos eléctricos en el
gigante asiático mostró que eran muchísimo más contaminantes que los
autos a gasolina.
No obstante, en países como Noruega, donde gran
parte de la energía es producida por centrales hidroeléctricas, los
autos eléctricos tuvieron menos impacto ambiental que los normales.
"Para la media de generación eléctrica en
Europa, si usas un auto por 150.000 km puedes esperar una mejora de un
25% (en impacto global) respecto a un vehículo con gasolina", apunta.
El debate
Algunos acusan a las petroleras de financiar informes que desprestigian al auto eléctrico frente al de gasolina.
Estos resultados les añaden un dilema más a todos aquellos consumidores que evalúan si cambiarse o no a los autos eléctricos.
Aparte de cuestionamientos sobre su conducción o
si uno podrá alcanzar su destino sin tener que cambiar batería, los
beneficios ambientales no están siempre del todo claros.
Cierto es que algunas investigaciones deben
mirarse con más detenimiento, ya que algunas empresas petroleras han
sido acusadas de financiar reportes seudocientíficos para desprestigiar a
los autos eléctricos.
Aunque el estudio noruego ha sido criticado por
algunos, alegando que existen vínculos entre la universidad y la
petrolera Statoil, el equipo detrás de la investigación insiste en que
ningún dinero procedente de la firma se usó para financiar el trabajo.
Además, los científicos publicaron en internet los datos del estudio.
"Queremos que la gente elija con los ojos
abiertos, conociendo las ventajas, dice Majeau-Bettez. "Se han dado gran
cantidad de malinterpretaciones a ambos lados del debate. No existe
nada que sea cero emisiones, ya sea un vehículo o un edificio".
"Todo tiene emisiones, pero a veces se dan lejos del usuario".
Como anunciamos hace unos días,
hoy empezamos una mini-serie sobre electricidad, en la que trataremos
de establecer unos conceptos básicos que nos permitan construir cosas
más complejas en un segundo bloque, y que nos sirvan de referencia en
otros artículos en general. A lo largo de esta primera aproximación a la
electricidad, mi objetivo es doble; por un lado, responder
conceptualmente a las preguntas más fundamentales acerca de los
fenómenos eléctricos y, por otro, desterrar algunas de las nociones
erróneas sobre electricidad que muchas veces tenemos en la cabeza. En
este primer bloque, por lo tanto, nos interesan más los conceptos que
las fórmulas, y habrá sólo las imprescindibles.
Aunque en este caso no sea tan útil como, supongo, lo será en otros,
ésta es la “ficha” del bloque, para que sepas a qué atenerte cuando lo
leas (esto parece la descripción de un paquete de software en Linux,
pero bueno):
Nivel: Básico
Bloques en los que se basa: Ninguno
Bloques que se basan en él: Ninguno
(Cuando haya bloques que se basen en éste iremos actualizando las categorías).
A lo largo del bloque, de vez en cuando te encontrarás con texto dentro de cuadros de tres colores: azul, amarillo y verde. El texto de cualquier cuadro es un “extra”, que no es necesario leer para seguir el curso del bloque. Los cuadros azules son experimentos, en los que te sugerimos pequeñas experiencias acerca de lo que estás leyendo. Los cuadros amarillos son ampliaciones,
en las que encontrarás enlaces a otros artículos o textos externos en
los que leer más cosas acerca de algún aspecto concreto. Los cuadros
verdes son desafíos que se responden más adelante en el
bloque. Puede tratarse de preguntas para que razones, problemas
numéricos, demostraciones o cualquier otro tipo de cosa que requiera que
des una respuesta, para que compruebes lo mucho (o poco) que has
aprendido hasta ese momento.
Ya sé que, a algunos, mucho de lo que diga os resultará conocido a lo
largo del bloque en general, y especialmente en este artículo. Si es
así, puede que siga siéndote útil, no tanto para entender, sino para
explicar la electricidad. Mucho me temo que, a menudo, quienes la
explicamos utilizamos ejemplos que confunden más que aclarar las cosas, y
no hacemos el suficiente énfasis en aspectos importantes. Pero, si esto
te resulta demasiado básico, siempre puedes esperar al siguiente
bloque. Eso sí, si consigues terminar el bloque sin aprender
absolutamente nada nuevo, me como el sombrero.
Si, por el contrario, o nunca has aprendido electricidad o nunca la
entendiste cuando te la explicaron, tengo que pedirte algo diferente. En
primer lugar, aunque no partamos de la base de que sepas cosas, es
necesaria una buena dosis de concentración y de esfuerzo para razonar
según lees y comprender los conceptos que se explican, de modo que no
esperes leerte esto de un tirón y ser un experto en nada. No se adquiere
conocimiento sin esfuerzo. Mi recomendación es que te leas el artículo
tranquilamente, dejando los cuadros amarillos para una segunda lectura…
y, cuando termines, que te lo leas de nuevo, incluidos los cuadros
amarillos (aunque no tienes por qué leer los enlaces que allí se
mencionan). Y, desde luego, que no tengas el menor rubor en preguntar
las dudas que aún te queden.
Dicho esto, empecemos a establecer nuestros cimientos.
Electricidad
¿Qué es la electricidad? La respuesta a esa pregunta es más
difícil de lo que pudiera parecer en principio. En Física, desde luego,
no existe ninguna magnitud con ese nombre, y no emplearemos esta palabra
en el bloque para referirnos a nada concreto. En general, podríamos
decir que la electricidad es un conjunto de fenómenos físicos en los que desempeña un papel fundamental la carga eléctrica
pero eso probablemente haga que cualquier lector sagaz arquee la ceja,
porque no está realmente definiendo nada.
Tenemos que ir más allá, y
hablar de qué es la carga eléctrica… y para eso tampoco hay una
respuesta concreta y sencilla, aunque todos sepamos en uno y otro caso a
qué nos estamos refiriendo.
Naturaleza de la carga eléctrica
En Física, el término carga se emplea para denotar varias
cosas diferentes, pero casi todas ellas tienen varias cosas en común al
nivel más fundamental: suele tratarse de una propiedad de las
partículas, cumple ciertas leyes de conservación y existe algún tipo de simetría, y está siempre asociada a una fuerza fundamental
de la Naturaleza. Sé que todo esto intimida, y por eso he dicho que no
es una pregunta fácil de responder. Si estás empezando con esto y
quieres una respuesta fácil, sáltate el cuadro amarillo y ya volverás a
él más adelante pues, como he dicho antes, no es necesario en absoluto
para entender este artículo.
La carga de color y la carga eléctrica Una carga diferente de la eléctrica, y de la que hemos hablado antes en El Tamiz, es la carga de color o simplemente color, asociada a la interacción nuclear fuerte. Como cualquier fuerza fundamental de la Naturaleza, la interacción fuerte está mediada por un bosón, en este caso al gluón.
Como recordarás si leíste aquellos artículos, existen varios colores
diferentes; las partículas subatómicas pueden tener unos colores u
otros, y existe un bosón (el gluón, en este caso) que transmite una
fuerza que ejercen, y notan, las partículas con carga de color. Las
partículas sin color (como el electrón, por ejemplo) no notan esta
fuerza.
La carga eléctrica, a veces simplemente llamada carga porque
es la que más notamos y la que más aparece en la vida cotidiana, cumple
las mismas condiciones: se trata de una propiedad de las partículas
subatómicas, existen distintos tipos (en este caso dos, de los que
hablaremos en un momento), y está asociada a un bosón, el fotón, que media una fuerza, la fuerza electromagnética, que notan aquellas partículas que tienen carga eléctrica.
El problema es que, para cualquier carga en Física, la
definición es algo así como una pescadilla que se muerde la cola: es una
propiedad de las cosas que puede tenerse de varios tipos o no tenerse, y
las partículas que la tienen interaccionan unas con otras mediante una
fuerza determinada. De modo que, al final, lo que de verdad determina
cualquiera de estas cargas, incluida la eléctrica, es la fuerza a la que están asociadas. Podríamos definir la carga eléctrica como algo así:
La carga eléctrica es la propiedad de las partículas que ejercen y sufren la interacción electromagnética.
Hay dos tipos de cargas eléctricas diferentes. Dicho en términos de la fuerza electromagnética, existen dos fuentes diferentes, y dos reacciones distintas, ante esa fuerza. Tradicionalmente, se ha llamado a estos dos “sabores” de la carga eléctrica carga positiva y carga negativa…
y esto, como tantas otras cosas relacionadas con ella, ha llevado a
mucha confusión (en parte, porque el concepto de carga eléctrica
apareció en Física bastante antes de que conociéramos la mecánica
cuántica).
Pero no hay nada positivo en la “carga positiva”, y nada negativo en la “carga negativa”. Todo está en nuestra cabeza.
Se trata de una manera de mirar la carga que es muy útil
matemáticamente, y hace de nuestras fórmulas algo más simple de lo que
serían si empleásemos otros convenios diferentes, pero eso es todo.
Siempre que trates de aferrarte a conceptos como éstos, recuerda: las fórmulas están en tu cabeza,
y son la forma que tenemos de tratar de predecir el comportamiento de
las cosas. Las fórmulas no están en las cosas, son una construcción de
nuestro intelecto.
Es decir, que existen dos tipos de cargas que cumplen
ciertas simetrías, y punto. Podríamos, por ejemplo, llamar a la carga
del electrón “carga positiva” y a la del protón “carga negativa”,
cambiar el signo en varias de nuestras fórmulas, y no cambiaría
absolutamente nada (excepto que, si no nos ponemos todos de acuerdo,
sería difícil comprendernos unos a otros al hablar de la carga
eléctrica). Pero la carga de color debería ser un signo de que podemos
ir aún más allá.
Podríamos llamar a uno de los dos tipos de carga “carga verde” y a la otra “carga roja”,
y aprender electricidad utilizando esos conceptos. Al utilizar
fórmulas, la cosa se complicaría bastante, pero conceptualmente no
habría problema alguno. De hecho, es una ventaja en cierto sentido,
porque elimina algunos de nuestras ideas preconcebidas sobre la
electricidad, y tal vez te abra la mente a ideas, o maneras de ver las
cosas, nuevas. La idea de hacer esto no es mía ni mucho menos; la
primera vez que leí sobre ello fue en la excelente página de William J.
Beaty, Red and Green “Electricity”.
De modo que, aunque estoy seguro de que “sabes” que el electrón
“tiene carga negativa” y el protón “positiva”, permite que, por ahora,
utilicemos este convenio de colores para desterrar ideas preconcebidas, y
que te diga lo siguiente: la carga eléctrica es la propiedad de las
cosas que notan, y ejercen, la fuerza electromagnética, y existen dos
tipos de carga eléctrica, la roja y la verde. Los electrones, por
ejemplo, tienen carga roja, y los protones tienen carga verde (los
equivalentes de la carga negativa y positiva tradicionales
respectivamente, claro).
Los dos tipos de carga cumplen una cierta simetría, son como las dos caras de una misma moneda: se comportan de modos opuestos ante la interacción electromagnética.
Por ejemplo, si un cuerpo tiene la misma cantidad de carga roja que
verde, no nota la fuerza electromagnética “en total”. No es que no la
note en absoluto: su carga roja sufrirá una fuerza determinada, y su
carga verde otra igual pero opuesta, ya que son simétricas, y en total
–salvo que pasen cosas extrañas, de las que hablaremos luego– el cuerpo
no parece ser afectado por la fuerza cuando lo miramos “desde fuera”.
Lo mismo sucede al ejercer esa fuerza electromagnética sobre otras cosas: el cuerpo que tiene igual cantidad de ambas cargas sí ejerce
fuerzas electromagnéticas sobre cualquier cosa con carga. Pero, una vez
más, si su carga roja “empuja”, su carga verde “tira”, con lo que la
carga que sufra esas fuerzas en general no parecerá sentir nada, ya que
ambas se compensarán. Por eso, cuando decimos que algo no tiene carga
eléctrica, lo que realmente queremos decir es que tiene la misma cantidad de carga roja que de carga verde. Es decir, ambos tipos de carga están en equilibrio.
Un ejemplo relativamente sencillo: el neutrón. Suele
enseñarse en el colegio que el neutrón “no tiene carga” y punto. Y,
efectivamente, un neutrón que entra en un campo magnético o en un campo
eléctrico parece no sentir absolutamente ninguna fuerza, ¡pero sí la siente, sólo que varias veces!
La cuestión es que, aunque no suela mencionarse en la escuela, un
neutrón no es una especie de canica subatómica sin carga: está compuesto
de partículas más simples. Aunque para este artículo no son importantes
sus nombres ni la mayor parte de sus propiedades, esas partículas que
forman el neutrón (de una manera similar a como los protones, electrones
y neutrones forman el átomo) se llaman quarks, de los que hay varios tipos diferentes. El neutrón está formado por tres de estos quarks: dos de ellos son del tipo down (esto no es importante) y tienen carga roja (esto sí lo es). El tercero es del tipo up, y tiene carga verde que vale el doble de la de los otros dos rojos.
En total, existe un equilibrio en el neutrón entre la carga roja y la
verde y, como resultado, decimos que el neutrón “no tiene carga”, y
todos nos entendemos, pero no olvides lo que eso significa de verdad: que ambas cargas están en equilibrio entre sí, porque hay la misma cantidad de roja que de verde.
Neutrones, protones y quarks El Tamiz tiene una serie, Esas maravillosas partículas,
en la que recorremos muchas de las partículas fundamentales conocidas.
Entre ellas hablamos precisamente del neutrón, el electrón, el protón y
los quarks, sus tipos y propiedades, de modo que puedes leerla
para saber más sobre ellos, aunque no sea necesario para entender esta
entrada.
Desde luego, aquí puedes ver ya por qué utilizamos los nombres
“positiva” y “negativa” para ambos tipos de carga: así podemos trabajar
matemáticamente con ambos tipos “opuestos” de modo que la carga del
neutrón sea -1 (de un quark rojo) -1 (del otro) +2 (del verde con el
doble de carga) = 0. Pero la razón de que no hayamos empezado así es
que, al ver ese “0″, parece que no hay nada en el neutrón, cuando eso es una mentira tremenda, ¡claro que hay cargas! Eso sí, ¿cómo pensar en el equivalente de ese “0″, de esa cancelación de ambos tipos de cargas opuestas, en nuestro sistema de colores?
Empecemos a dibujar cargas rojas y verdes, pero con una peculiaridad: cuando tengamos cargas de ambos colores superpuestas, lo haremos de color negro.
Ese color negro, por tanto, será el equivalente gráfico del “0″ de ahí
arriba. Una partícula negra, por tanto, será una partícula con la misma
cantidad de carga roja que verde, y no notará aparentemente ninguna
fuerza electromagnética, es decir, “no tendrá carga” en el lenguaje
habitual. Imagina que los quarks que forman el neutrón (dos down rojos con la mitad de carga que otro up verde) son éstos, dibujados de un tamaño proporcional a su carga:
Si juntamos los dos quarks rojos con el verde…
Formamos, por fin, el neutrón:
Que es, evidentemente, negro, porque rojo y verde, al superponerse en nuestro sistema de colores, forman el negro… pero no es neutro porque no tenga cargas.
Algo diferente sucede, por ejemplo, con el fotón, que no tiene carga,
pero no porque esté compuesto de cosas más simples con cargas de
distintos colores, sino simplemente porque no la tiene. Y soy consciente
de que, visto “desde lejos”, no se nota la diferencia. Pero esto es
importante para entender a qué nos referimos cuando decimos que un
objeto macroscópico “tiene carga eléctrica”.
Aunque vayamos lentos, permite que “construya” un protón de manera similar. El protón está formado por dos quarks up y uno down, es decir, en nuestro código de colores, dos verdes grandes como el de ahí arriba y uno rojo pequeño:
Al unir los tres…
Obtenemos un protón que, al contrario que el neutrón, no es completamente negro ni mucho menos:
El electrón, por su parte, es (hasta donde sabemos) una partícula
fundamental, no formada por otras más simples, y su carga es, en
nuestros términos, roja, y tiene un valor tres veces mayor que la de un
quark down rojo del neutrón, es decir, en nuestros dibujos, un tamaño de tres cuadrados:
Cuando se unen un protón y un electrón para formar un átomo, éste es el resultado:
Y lo que se tiene entonces es un átomo de hidrógeno (el elemento de un protón en el núcleo), que es neutro:
Esta manera de ver el átomo “negro” es bastante útil cuando se lo
mira desde lejos, porque ambas cargas están en equilibrio, pero en la
realidad existen los dos tipos de carga en él (la positiva (verde) en el
núcleo y la negativa (roja) alrededor de él). Si miras el átomo de
cerca puedes ver, eléctricamente hablando, algo así (no está a escala ni
mucho menos):
Pero, dado que la materia que nos rodea está compuesta de átomos, al
mirarla desde lejos también suele ser “negra” como la hemos dibujado
antes, es decir, un solapamiento casi total de cargas rojas y verdes. Es
decir, nos parece que no notamos la carga de los objetos.
Fíjate en que no digo “no notamos la carga”, porque ¡desde luego que la
notamos!, pero no la reconocemos como lo que es. De eso hablaremos en un
momento, cuando discutamos sobre la Ley de Coulomb.
En el resto del bloque alternaremos la nomenclatura tradicional
(positiva/negativa) con la que hemos empleado en este epígrafe
(verde/roja); utilizaremos la segunda, sobre todo, cuando nos sirva para
desterrar alguna idea preconcebida causada por la nomenclatura normal.
Mi recomendación: en uno u otro caso, intenta traducir en tu cabeza a la
nomenclatura contraria, por si una de las dos te ayuda a comprender
mejor una cuestión.
Malcom Brown (izq.) es un pionero en el campo de la nanocelulosa.
Es ocho veces más resistente que
el acero inoxidable, transparente, ligero, conduce la electricidad y
algunos aseguran que este material "maravilla", como lo llaman algunos,
transformará la agricultura tal y como hoy la conocemos.
Hablamos de la nanocelulosa cristalina, un
material que se obtiene a partir de la compresión de fibras vegetales o
se cultiva usando microorganismos como las bacterias.
La nanocelulosa cristalina es
considerada por algunos como una opción más ecológica y asequible que el
publicitado grafeno, y sus aplicaciones incluyen la industria
farmacéutica, cosmética, biocombustibles, plásticos y la electrónica. Según estimaciones del gobierno estadounidense, en 2020 su producción moverá una industria de unos US$600.000 millones anuales.
Transformará la agricultura
Hasta hace poco una de las mayores
preocupaciones de los adeptos a la nanocelulosa era cómo producirla en
grandes cantidades y a un bajo costo, pero científicos creen que por fin
han dado con la técnica para cultivar este material de forma abundante
usando algas genéticamente modificadas. El investigador Malcom Brown, profesor de
biología de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos, y uno de
los pioneros en el mundo en este campo de investigación, explicó
recientemente durante el Primer Simposio internacional de Nanocelulosa,
cómo funcionaría el nuevo proceso.
"Tendremos plantas para producir nanocelulosa abundantemente y de forma barata"
Malcom Brown, biólogo
Se trata de un alga de la familia de las mismas
bacterias que se usan para producir vinagre, conocidas también como
cianobacterias. Unos organismos, que para su desarrollo sólo necesitan
luz solar y agua, y que tendrían la ventaja de absorber el exceso de
dióxido de carbono en la atmósfera, causante del efecto invernadero. "Si podemos completar los últimos pasos,
habremos completado una de las mayores transformaciones potenciales de
la agricultura jamás llevadas a cabo", dijo Brown. "Tendremos plantas para producir nanocelulosa
abundantemente y de forma barata. Puede convertirse en un material para
la producción sostenible de biocombustibles y muchos otros productos".
Nanocelulosa cristalina
Se cree que el nuevo método tendría muchas aplicaciones en distintos campos de la ciencia.
La celulosa en sí es uno de los productos más
abundantes del planeta, presente en muchos tipos de fibras vegetales.
Pero en escala nano las propiedades de este material cambian por
completo. Como pasa con el grafito, material con el que se
producen los nanotubos de grafeno (más resistentes que el diamante), en
este caso la fibras nano de la celulosa pueden encadenarse en largas
fibras, lo que se conoce como celulosa "nanocristalina". El material resultante es tan resistente como el
aluminio y puede usarse tanto para confeccionar chalecos de protección
ultraligeros, como para pantallas de dispositivos electrónicos e incluso
para cultivar órganos humanos.
Fábrica natural
Aunque actualmente ya existen plantas dedicadas a
la producción de nanocelulosa cristalina, los elevados costos de
producción todavía frenan el crecimiento de esta industria. La producción de este material generalmente
entraña la compresión de fibra vegetal, o el cultivo de grandes tanques
de bacterias, que tienen que ser alimentadas con costosos nutrientes. Pero ahora las investigaciones de Brown y su
equipo, apuntan al uso de este alga azul-verdosa capaz de generar
nanocelulosa naturalmente aunque en pequeñas cantidades. Por ello, el
equipo plantea modificarla artificialmente, introduciendo genes de la
bacteria Acetobacter xylinum usada para producir vinagre.
De este modo, el alga podría producir el
material en grandes cantidades y sin necesidad de aportar nutriente
alguno, más allá de suministrarle agua y exponerla a la luz del sol. Hasta el momento, observó Brown, el equipo de
investigación ha logrado que este alga cree una larga cadena de
nanocelulosa, pero ahora trabajan para que el organismo sea capaz de
producirla directamente en su estado cristalino, cuando es más estable y
fuerte. Fuente: BBC Ciencia Contenido relacionado
Para entender Jay Silver, hay que volver 10 años, a
una noche que pasó volando cometas en la playa en su nativa Florida con
la mujer que se convertiría en su esposa.
Ella le preguntó si sabía cómo escuchar al viento. Siendo ingeniero, él
respondió que el viento produce sólo ruido blanco y el ruido blanco no
contiene información. Pero él la amaba, así que abrió su mente y le dio
una oportunidad. "Y sentí una profunda alegría", dijo Silver durante una
reciente charla en la conferencia PopTech. "Y entonces dejé de buscar
los datos y la eficiencia, y cambió de rumbo mi vida y empecé a
practicar rituales de la alegría". Este sentido infantil de juego, la
curiosidad y el descubrimiento – que mucha gente pierde al hacerse
adulta – ha motivado la vida y el trabajo de Silver desde entonces.
Jugando con la tecnología ha logrado cosas increíbles, estas son algunas
de ellas. Durante la conferencia muestra a la audiencia ojiplática clips de vídeo
de niños que encuentran la nieve por primera vez o alucinados bajando
por una escalera mecánica. Jay Silver, a sus 33 años, es algo así como
un niño grande. Subió al escenario en PopTech con camiseta, pantalones
cortos y una gorra de surfista, más parecido a un skater que alguien con
un doctorado del MIT. Es un destacado defensor de la "máquina de movimiento," la cultura
del hágalo usted mismo de la invención, la piratería y la creación de
prototipos que inspira a muchos jóvenes ingenieros en los campos de
tecnología.
En el Laboratorio de Medios del MIT, Silver ha estudiado cómo hacer
herramientas que fomenten el espíritu creativo. Una de sus primeras
creaciones fue Drawdio, un lápiz electrónico que te permite hacer música
mientras dibuja. El siguiente fue algo con el nombre de Silveresque Makey Makey, un
kit invención desarrolló en el MIT con su compañero de estudios Eric
Rosenbaum. Financiado por Kickstarter (que fijó un límite entre 25.000 y
568.000 dólares), es un kit de electrónica simple que contiene una
placa de circuito, pinzas y cables USB y ayuda a cualquiera convertir
objetos cotidianos en paneles táctiles que se pueden utilizar para
interactuar con un ordenador. La gente sujeta las pinzas a un objeto y luego se conectan a través
del kit a su equipo. Al tocar el objeto produce una conexión eléctrica
pequeña, que el ordenador interpreta como una pulsación de tecla o el
movimiento de un ratón. Los kits cuestan 50 dólares y como dice en la
caja del kit: "¡El mundo es tu kit de construcción!". Desde que se
empezó a distribuir el verano pasado, gente de todo el mundo lo han
utilizado para controlar los programas informáticos con todo lo que
puede conducir la electricidad: frutas, plantas, agua, incluso con
animales domésticos. Un estudiante de la Universidad Metodista del Sur
ganó un concurso de talentos, enganchando Makey Makey a platos llenos de
comida y comiendo. Makey Makey parece un juguete, y los educadores lo han utilizado para
jugar o enseñar a los niños sobre los circuitos eléctricos básicos.
Pero Silver cree que su equipo también puede ayudar a conceptos
ingenieros de pruebas y prototipos de forma más barata. "Algunas personas están haciendo el chorra (con los kits). Pero hay
quien lo usa para que su hijo con parálisis cerebral pueda tener acceso a
navegar por la Web", dijo. "No sé cuál de las dos cosas en realidad es
más importante. Ambos son, para mí, realmente valiosas". Silver, ahora científico de investigación en los laboratorios de
Intel, espera que Makey Makey despierte el impulso creativo en las
personas y animarlas a hacer frente a sus propios proyectos de
bricolaje. "I think when you make something, you're kind of making meaning and
purpose. You're kind of making the world what it is. You're voting with
your hands - not in a booth but making change, right now, that really
happens in your own space." "En este momento, en la cultura, hay una sensación de que tenemos que
hacer (las cosas). Y yo creo que es porque durante la revolución
Industrial no lo hicimos por un tiempo", dijo. "Creo que cuando haces
algo manualmente, cobra un significado muy fuerte, es como ser capaz de
lograr el cambio con tus propiar manos, eres el actor protagonista de la
transformación de tu entorno", explica. Mucho antes de aquella noche en la playa, la imaginación rugiente
Silver ya estaba inventando cosas. "Como cualquier buen hijo de los 80,
vi a un montón de capítulos de 'MacGyver'". Cuando era un niño en Cocoa
Beach, Florida, inventó con un tenedor y un taladro de mano un sistema
para comer espaguetis. En cuarto grado, descubrió por casualidad que sus
walkie-talkies comunicaban con la misma frecuencia que su coche de
control remoto. Así que combinó el coche, un bote de basura al revés y
algunas otras cosas para hacer un robot que controlaba con ciertos
sonidos en los walkie-talkies. Le fascina la idea de combinar o remodelar objetos, al igual que su
girador de espagueti, para crear los usos para los que no estaban
previstos. Es el mismo impulso que lleva a los niños a jugar con el
embalaje en lugar del juguete que se incluye dentro. En el MIT, Silver pasó a formar parte de un grupo llamado Lifelong
Kindergarten, que busca fomentar adultos creativos a través de un
"estilo de aprendizaje de jardín de infancia", que hace hincapié en el
diseño, la experimentación y la exploración. Fue una gran experiencia
para él porque le enseñó a no temer a fracasar, y seguir intentando
cosas diferentes. Hoy en día, Silver vive en Santa Cruz, California, con su esposa,
Jodi, artista y su hijo, Roble, de 2 años. Su trabajo en Intel le lleva a
festivales y eventos como la Maker Faire Bay Area, donde dirige
talleres creativos en actividades tales como la fabricación de circuitos
digitales dibujando con un lápiz. A cambio, él toma un poco de lo que
aprende acerca de prototipos que lleva a los laboratorios de Intel,
donde realiza investigaciones en diversos campos de computación
futuristas. También sigue promocionando el Makey Makey. Su compañía de
producción, JoyLabz, ha distribuido cerca de 20.000 kits. "La razón por
la que estoy haciendo este kit es que estoy totalmente emocionado sobre
lo que puedo hacer con él y lo que otros pueden hacer con él", dijo.
"Espero que la gente lo use de una manera que los haga sentir vivos". Le el artículo completo en: CNN
El fenómeno eléctrico que desencadena los relámpagos forma un camino en zigzag.
El recorrido en zigzag de los rayos tiene sus orígenes en procesos que aún no se comprenden del todo. Comienza con fuertes corrientes de
aire ascendentes que crean una carga eléctrica estática a través de un
efecto de fricción, parecido al que se obtiene al restregar un globo
sobre un tejido.
Esta carga genera un campo eléctrico que acelera
a los electrones libres del aire circundante, haciéndolos chocar contra
las moléculas cercanas, y, de esta forma, liberando aún más electrones. Si son lo suficientemente violentas, estas
colisiones hacen que el aire bajo la nube se convierta en conductor, lo
que permite el paso de la corriente eléctrica. Esto calienta el aire hasta alrededor de los
30.000º C, desencadenando el característico rayo de luz que sigue el
zigzag que forman las colisiones. Ese calor además causa una repentina expansión del aire, que suena como el trueno. Fuente: BBC Ciencia
Energía y potencia son
dos conceptos que hemos utilizado infinidad de veces en Nergiza, aunque
parecen dos definiciones sencillas, nos hemos dado cuenta que incluso los medios de comunicación las confunden, así que vamos a tratar de explicarlos de forma que todo el mundo los pueda entender.
A. Ruiz de Elvira | Edición vídeo: M. Viciosa y| D. Izeddin |
Estamos en un cuarto donde la luz rellena totalmente la habitación. Decidimos apagar. Pulsamos el interruptor. La luz desaparece del espacio que nos rodea, aunque se mantiene unos instantes cierta luminosidad en los tubos de las lámparas de bajo consumo.
¿Por qué? ¿Adónde se va esa luz cuando apagamos? La respuesta es
sencilla. El catedrático de Física Aplicada Antonio Ruiz de Elvira lo
explica desde una de las estancias más oscuras de Cosmocaixa, el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa de Alcobendas.
La luz no es más que una onda electromagnética de las muchísimas que nos rodean
constantemente. Vivimos en un mar denso de radiaciones
electromagnéticas. Solo vemos una parte minúscula de ellas a las que se
han adaptado nuestros ojos; lo que llamamos 'luz visible'.
Cuando apagamos la luz, los electrones de los átomos que solo emiten luz visible dejan de excitarse, y solo emiten radiación en otras frecuencias.
La luz que 'vemos', los colores, son re-radiaciones de esos electrones
de los átomos que responden con unas frecuencias propias a la energía
que reciben. Cuando apagamos, la energía que hemos dado a los objetos vuelve a salir de ellos, ahora como una especie de 'luz' (en realidad, otras frecuencias) que no vemos.
El "material particulado 2,5" es, al parecer, el nuevo enemigo del pueblo en China.
Estas diminutas y dañinas porciones de materia
de hasta 2,5 micrones de diámetro (MP2,5, para abreviar), son demasiado
pequeñas para percibirlas a simple vista, pero lo suficientemente
grandes como para colarse en el discurso final del primer ministro chino
saliente ante el parlamento esta semana.
En su despedida después de una
década en el poder, Wen Jiabao señaló que el gobierno comenzó a publicar
cifras del MP2,5 y que aún queda mucho por hacer para lograr controlar
el grave problema de la calidad del aire chino. Así es que, con el tema de la contaminación
presente en la agenda de la sesión parlamentaria anual, algunos se
preguntan cuáles son las soluciones posibles. Una de ellas bien podría ser darle un nuevo impulso a la industria de los automóviles eléctricos.
Algunos informes indican que a las cinco
ciudades que actualmente forman parte del plan de generosos subsidios
para vehículos impulsados a batería se le agregarán otras veinte. Pero hasta ahora ningún país del mundo ha logrado que el sueño de conducir sin emisiones se haga realidad.
A pesar del noble ideal, el coche eléctrico
hasta ahora ha dado resultados decepcionantes y representa sólo el 1% de
las ventas mundiales de automóviles. Eso mismo ocurre en China. Hay un objetivo de
poner cinco millones en las carreteras en 2020 pero el consumidor chino
está, por el momento, muy poco convencido.
Por el momento, el coche eléctrico es caro.
Ansiedad
Sin embargo, la empresa BYD Auto, de la ciudad
sureña de Shenzhen, es una de las fabricantes de vehículos eléctricos
que anhelan que llegue el momento de que el gobierno intensifique sus
esfuerzos. La compañía saltó a la fama mundial en 2008, cuando el inversor Warren Buffett compró una participación del 9,9%. Él apostaba a que si hay alguien que puede hacer que la tecnología funcione son los planificadores de China.
De hecho, lo han intentado. En Shanghái, por
ejemplo, el importe total de la subvención que se ofrece, incluyendo una
exención del costoso sistema de matrículas, asciende a hasta US$30.000.
La polución preocupa a los chinos.
Pero todavía hace falta pagar 40.000 dólares para poder conducir un BYD modelo e6. Los coches eléctricos no son baratos y los compradores tienen otras preocupaciones además del precio.
"Creo que la gente se entusiasma con los
vehículos eléctricos, pero cuando se les pregunta si quieren comprar
uno, se ponen nerviosos", dice Isbrand Ho, de la división de
exportaciones de BYD. "A eso lo llamamos 'la ansiedad de la autonomía'". ¿Hasta dónde me va a llevar el vehículo?" La respuesta, en el caso de un e6, es más de 300 km. con una sola carga. Ese es el tipo de número que podría empezar a
atraer a los menos exigentes con los precios, pero en China todavía no
hay estaciones de carga suficientes como para hacer que el coche sea una
opción práctica.
El año pasado, BYD vendió sólo 1.700 coches
eléctricos en China. Isbrand Ho dice que en ese volumen el coche es
inherentemente costoso, debido a la economía de escala. Lo que se necesita, dice, es conseguir que la producción sobrepase un cierto umbral, y entonces los costos bajarán. Lea el artículo completo en: BBC Ciencia
