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8 de agosto de 2018

¿Qué alimentos nos provocan gases y flatulencias?

Los gases son realmente molestos y dolorosos, por ello, las personas propensas a generarlos suelen tomar medidas como la reducción en la ingesta de ciertos alimentos. Según la Clínica Mayo, algunas verduras como las cebollas, las zanahorias, el brócoli, el apio, la coliflor, el repollo y las coles de bruselas, además de las legumbres, suelen producir gases. 

Las frutas con mucha azúcar, como las manzanas, los albaricoques y los plátanos, así como los zumos de uva o manzana, también favorecen las flatulencias. Lo mismo sucede con edulcorantes como el sorbitol y el manitol, presentes en muchos caramelos y chicles sin azúcar.

La comisa grasa y la comida frita, junto a las bebidas con gas, completan la lista. Un motivo más para decirle no a la comida chatarra, ¿no cees?

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Muy Interesante

18 de julio de 2018

¿Cuándo se instaló el primer semáforo?

El primer semáforo data de 1868. Ese año, el ingeniero John Peake Knight, especialista en señalización ferroviaria, culminó la invención de un artilugio que se colocó en un cruce londinense, frente al Parlamento británico. 

Su semáforo funcionaba mediante luces de gas, rojas y verdes, que se iluminaban solo de noche. Combinaba este sistema con el de zumbidos; un zumbido significaba que podían avanzar unos coches, y dos, que podían hacerlo los de la otra avenida. Duró poco, porque una noche explotó y mató a un policía. 

Pero la idea no cayó en el olvido. Medio siglo después llegó a Estados Unidos, se silenció el sonido y se incorporó la luz ámbar. Casi un siglo más tarde del accidente, en 1953, los primeros semáforos eléctricos comenzaron a poblar los cruces.

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QUO

11 de octubre de 2013

Conozca cómo Noruega convierte basura en combustible ecológico




Olvídese del carbón, la gasolina, el gas de esquisto (shale gas), incluso de la energía nuclear. La bolsa de la basura llena de desperdicios del hogar se ha convertido en Noruega en una de las fuentes de combustible.

Trate de imaginar el olor cuando pasa el camión de la basura en un caluroso día de verano. Respire por la nariz. ¿Hiede, cierto? Ahora multiplique ese olor por mil.
Eso es lo que se siente dentro de las instalaciones de la planta de recuperación de energía más grande de Noruega, la planta Klemetsrud. Un gran espacio de concreto lleno de basura.

Decenas de miles de toneladas de basura amontonadas. Una banda transportadora que cruje para verter más. Camiones de basura parquean en reverso hacia los enormes vertederos y depositan más bolsas repletas de desperdicios.

Una enorme garra industrial deciente. Sus pinzas recogen una tonelada de basura y la transportan hasta el otro extremo de la sala donde la deja caer. Una nube de polvo blanco se acumula y pronto inunda todo el lugar. No es bueno estar aquí por mucho tiempo.

Aquí es donde los residuos expulsados por millones de hogares de Noruega, el Reino Unido y en otros lugares se convierten en calor y electricidad para la ciudad de Oslo.

Calefacción barata

Planta Klemetsrud, Noruega

La planta Klemetsrud que convierte toneladas de basura en energía diariamente es la más grande de Noruega.

La basura es preseleccionada. Todo lo que se puede reciclar ha sido sacado ya. Sin embargo, todavía quedan más de 300.000 toneladas cada año.

Ellos no lo ven como un residuo, lo ven como energía.

"Cuatro toneladas de residuos tienen la misma energía que una tonelada de combustible", dice Pal Mikkelsen, director de la agencia Waste-to-energy -basura para energía, en español-, en Oslo.

"Es una gran cantidad de energía y nosotros usamos muy poca energía para transportarla", agrega.
"Cuatro toneladas de residuos tienen la misma energía que una tonelada de combustible"

Pal Mikkelsen, director de la agencia Waste-to-energy de Noruega.

Mikkelsen asegura que una tonelada de combustible de petróleo podría calentar una casa durante un año y medio. En otras palabras, tome una pequeña parte de la carga máxima de un camión recogedor de basuras británico, cargado en las ciudades de Lees o Bristol. Conviértalo en energía aquí y podrá calentar una casa en Oslo durante medio año.

El proceso es simple. Los residuos, tonelada por tonelada, caen en un incinerador. La temperatura se eleva a 850 grados. Al mirar a través de la ventanilla de cristal endurecido, se ve el fuego arder en color naranja mientras rugen las llamas.

Escuelas más verdes

No todo se quema. Quedan latas viejas y algunos resortes de colchones entre las cenizas y metales –que luego se reciclan-, y mucho calor.

El calor hierve el agua. El vapor impulsa una turbina que produce electricidad. Y el agua hirviendo se canaliza hacia fuera de la planta, a las casas y las escuelas públicas de todo Oslo.

Lo que significa que el gerente técnico de la escuela Bjoernholt Agnar Andersen, ya no tiene que preocuparse más por el suministro de combustible durante el duro invierno noruego.

"No tenemos que pensar en los aceites combustibles o en los combustibles fósiles. Están siendo eliminados de la última escuela este año", dice Andersen.

Con la capacidad completa la planta proveerá de calor y electricidad a todas las escuelas de Oslo y calor a 56.000 hogares.

Es el sueño de todos los ecologistas, debe estar pensando usted, pero no necesariamente, advierte Lars Haltbrekken, del Consejo de Amigos del Este de Noruega.

"La meta primordial desde una perspectiva ambiental debería ser reducir la cantidad de basura, reusar lo que se pueda reusar, reciclar y después, la cuarta opción es quemarla para producir energía.

"Hemos creado sobrecapacidad en las plantas de Noruega y Suecia. Y ahora dependemos de producir más y más basura".

Basura

Las ciudades británicas de Leeds y Bristol exportan residuos a Oslo para que los procese. Oslo hace energía a partir de ellos.

Mándenos su basura

Los entusiastas no están de acuerdo. Señalan que, usadas todas las plantas de conversión de basura de energía de Europa, sólo alcanzan a consumir el 5% del total de rellenos sanitarios. Aseguran que Noruega está ayudando a deshacerse de alguna de la basura de la mejor manera posible.

Esto es especialmente cierto en el caso de ciudades como Leeds y Bristol, en Reino Unido. Ambos exportan residuos a Oslo. En lugar de pagar por llevarlos a un vertedero de basura después de que los elementos reciclables han sido retirados, lo que hace es pagarle a Oslo para que se ocupe de ellos.

Así, Oslo recibe dinero por recibir la basura y obtiene además la energía a partir de ella.

La revolución de conversión de residuos en energía también se puede escuchar en las calles de la capital noruega, con el bus número 144. Está alimentado por biogás creado a partir de la materia orgánica en descomposición de la ciudad.

Un kilogramo de residuos de alimentos produce la mitad de un litro de combustible. Con todos los residuos orgánicos que tienen podrían darle energía a 135 buses durante un año entero en Oslo.

Si este proyecto fuera replicado en toda Europa Pal Mikkelsen cree que haría una gran diferencia.

"Significaría conseguir un mejor nivel de autosuficiencia en lo que respecta a la energía. Si se hace correctamente, sería además la recuperación de materiales y una fuerte disminución en los rellenos sanitarios", le dice Mikkelsen a la BBC.

Con los estrictos controles de limpieza de gases productos de la combustión, Oslo cree que convertir basura en energía ayudará a reducir a la mitad las emisiones de carbono en los próximos 20 años, haciendo de la ciudad en una de las ciudades verdes del planeta.

Fuente:

BBC Ciencia

22 de septiembre de 2013

Las bebidas gaseosas ¡que te harán volar hasta el techo!



Sé positivamente que muchos de vosotros, al igual que yo mismo, guardáis en vuestro corazoncito un pequeño hueco para la nostalgia y seguro que recordáis películas que, siendo niños, os marcaron para siempre y aún os vienen a la memoria, de vez en cuando, en ciertos momentos de melancolía.
Una de esas cintas, para mí inolvidable, fue Un mundo de fantasía, también conocida como Willy Wonka y la fábrica de chocolate (Willy Wonka & The Chocolate Factory, 1971), a cuyo reciente “remake”, llevado a la pantalla por el indescriptible Tim Burton, dediqué no hace mucho una entrada en este mismo blog.
En esta segunda ocasión, me gustaría platicar alegremente acerca de un curioso pasaje que aparece en el libro de Roald Dahl, en el cual están basadas las dos películas arriba citadas. Os recuerdo que Charlie, en compañía de su abuelo Joe y del resto de invitados se encuentran en el interior de la fábrica de chocolate de Willy Wonka. En un momento dado, en el texto se puede leer, más o menos traducido al español, lo siguiente:
«BEBIDAS GASEOSAS QUE LEVANTAN», decía en la próxima puerta.

—¡Oh, ésas son fabulosas! —gritó el señor Wonka—. Te llenan de burbujas, y las burbujas están llenas de un gas especial, y este gas es tan potente que te levanta del suelo como si fueras un globo, y te elevas hasta que tu cabeza se da contra el techo, y allí te quedas.

—Pero, ¿cómo se vuelve a bajar otra vez? —preguntó el pequeño Charlie.

—Eructando, por supuesto —dijo el señor Wonka—. Haciendo un largo, vigoroso, grosero, eructo, con lo que el gas sube y tú bajas. ¡Pero no las bebáis al aire libre! No se sabe hasta dónde podéis ascender si lo hacéis. Yo le di un poco a un Oompa-Loompa una vez en el jardín y empezó a subir y a subir y a subir hasta que desapareció. Fue muy triste. Nunca más le volví a ver.

—Debía haber eructado —dijo Charlie.

—Claro que debía haber eructado —dijo el señor Wonka—. Yo le gritaba: «Eructa, tonto, eructa, o no podrás volver a bajar.» Pero no lo hizo, o no pudo hacerlo, o no quiso hacerlo. No lo sé. Quizá fuese demasiado educado. Ahora ya debe estar en la Luna.
Estaréis de acuerdo conmigo en que es un texto chupi, requetechupi y megaguay para explayarse y para aplicarle las cachondas y siempre sorprendentes leyes de la física (lo de los eructos es macanudo). Además, me recuerda a un relato breve del mismísimo H.G. Wells titulado “La verdad sobre Pyecraft” (no os contaré ningún detalle sobre el mismo y así puede que os dé por leerlo), el cual resulta estupendo para explicar, a los eternamente predispuestos al aprendizaje, estudiantes la diferencia entre masa y peso, dos conceptos que no siempre se distinguen claramente.

Pero retornemos rauda y velozmente cual felinos intrépidos al temita de Charlie y las “bebidas gaseosas que levantan”, unas viagras líquidas estupendas si uno las ingiere por el orificio adecuado. Permitidme, asimismo, advertiros que lo que me dispongo a desvariar a continuación me vino a la quijotera después de ver este mismo problema tratado en el libro Don’t try this at home, de Adam Weiner. Pero pasa lo que pasa casi siempre cuando comparo mi estilo con el de los demás divulgadores. Éstos últimos casi siempre cuentan las cosas en plan científico sabio, serio y formal, sin verle la gracia al asunto. Hasta el mismísimo Roald Dahl parece haber perdido el sentido del humor porque, además de los eructos, podría haber añadido los pedetes, que son otra estupenda y mucho más musical manera de evacuar gases molestos del interior del cuerpo humano. Un buen cuesco después de una comida pesada es mejor que cien eructos. Doy fe, mis queridos y apreciados lectores.
Al menos los que leéis este blog de forma habitual ya sabéis que podéis disfrutar de mi inconfundible estilo: genial, cachondo, gracioso, ameno, perfecto. Dicho esto con toda la modestia de la que he sido capaz, considero justo añadir que me parecería contradictorio y un tanto falso dedicar una entrada de mi blog a una cuestión idénticamente tratada por un colega y por eso también os digo que la verdadera razón por la que he decidido proceder es que albergo la opinión de que el señor Adam Weiner (con todos mis respetos para tan ilustre colega) resuelve el problema de una forma un tanto incompleta e incluso incorrecta, dependiendo de cómo se mire. Os aclararé esto a medida que vaya resolviendo la cuestión yo personalmente.
Bien, se trata de lo siguiente. En la primera de las dos películas basadas en el relato de Dahl, el abuelete Joe decide, muy traviesamente, hacer caso omiso de las advertencias del señor Wonka y, cual pérfida Eva bíblica, convence a su nieto para que él también beba de la bebida prohibida. Casi inmediatamente, ambos comienzan un ascenso vertiginoso hacia las alturas, donde un poderoso ventilador amenaza con despedazarlos. Sangre y vísceras se disponen a hacer su estelar aparición.
¿Se puede pegar un lingotazo a una botella de refresco gaseoso y salir flotando por los aires? Y, en caso afirmativo, ¿se puede descender de nuevo al suelo simplemente eructando (o ventoseando sin piedad)? Atentos, que la física tiene cosas muy interesantes que contarnos al respecto.
Sobre Charlie, su abuelo Joe o cualquier otra persona que se encuentre en un lugar más o menos normal, como es el caso de la fábrica del señor Wonka, actúan básicamente dos fuerzas (como siempre, despreciaré el rozamiento), que son el peso de la persona y el llamado empuje de Arquímedes. La primera tira hacia abajo, hacia el centro de la Tierra, más o menos, y la segunda empuja hacia arriba. Normalmente, no ascendemos  en el aire porque el peso de nuestro body depende de la masa de la persona, mientras que el empuje de Arquímedes depende de la masa del fluido que desaloja la persona y, en el caso particular del aire, el peso supera en mucho al empuje. Pero podríamos plantearnos, como hace el señor Weiner en su libro, cuál debería ser el volumen del cuerpo del abuelo Joe para que el empuje de Arquímedes fuese igual al peso del anciano y éste pudiese ser capaz de flotar como un globo. Un cálculo tan elemental no merece comentario alguno más y el valor obtenido (suponiendo que la masa del abuelillo graciosete es de 70 kg) resulta ser de unos 54 metros cúbicos (más o menos el de una esfera de 5 metros de diámetro). Como resulta que el volumen del cuerpo humano es muchísimo menor que este valor, se puede suponer que semejante volumen está compuesto enteramente por el gas especial y secreto que comenta Willy Wonka. Ahora bien, mi colega Weiner, en su libro, procede a continuación a determinar el número de moles al que equivalen los 54 metros cúbicos hallados antes. Suponiendo que el misterioso gas está a una temperatura de 20 ºC y a la presión normal de una atmósfera, le salen 2200 moles. Una cifra realmente increíble y aquí es donde vienen mis pegas (que pueden ser más o menos compartidas por vosotros o por el señor Weiner). ¿Cuánto pesan esos 2200 moles de gas X? 
Poniéndome en el caso más favorable, se me ocurre que el susodicho gas de mágicas propiedades podría ser el hidrógeno, que es el más ligero de todos los gases conocidos. Pues bien, 2200 moles de hidrógeno suman nada menos que 2,2 kg. Esto significa que tanto al peso del abuelo Joe como al de Charlie habría que añadirles otros 22 newtons más, con lo cual ahora sus nuevos pesos superarían al empuje de Arquímedes, anulando la condición que habíamos impuesto de que fueran idénticos. Por otro lado, se podría objetar, que 2,2 kg frente a 70 kg no es mucho, pero igualmete yo podría contraobjetar que he usado el gas más ligero de todos, el hidrógeno, altamente inflamable y nada recomendable, como pudieron comprobar los viajeros del tristemente célebre dirigible Hindenburg el 6 de mayo de 1937.
El segundo gas más ligero es el helio, cuya  masa atómica resulta ser cuatro veces mayor que la del hidrógeno, con lo cual ahora la cantidad de gas ingerida por nuestros desobedientes amigos ascendería hasta los 8,8 kg y la cosa continuaría empeorando cada vez más. ¿Cuál es la forma de solucionar esta especie de círculo vicioso?
Pues muy fácilmente, sólo se trata de incluir en el cálculo del volumen de gas ingerido el peso del mismo. De esta sencilla forma, se puede demostrar que la masa molecular de la sustancia X nunca puede superar los 32 g/mol, una condición que marca un límite muy claro a la hora de sintetizar la misteriosa pócima (he supuesto una presión de una atmósfera y una temperatura de 27 ºC). Y digo esto porque una bebida gaseosa común de vuestra marca favorita (de las otras también) contiene anhídrido carbónico disuelto a alta presión en una proporción de unos 8 gramos por cada litro de refresco. Desgraciadamente, el CO2 posee una masa molecular de 44 g/mol y, según lo anterior, no sirve para flotar alegremente en el aire.
Juguemos, pues, un poco con los números, que es lo divertido de toda esta parrafada. Cojamos el valor límite de 32 g/mol. ¡Horror! El volumen del cuerpo del abuelo Joe debería ser de 4268 metros cúbicos. La masa de gas de 5480 kg (nada menos que 171.250 moles) y su densidad de 1,28 kilogramos por cada metro cúbico, un valor ligeramente inferior al del aire, cosa lógica por otra parte, ya que ningún cuerpo podría ascender sumergido en un fluido cuya densidad fuese menor. Y todo lo anterior, con un solo trago de bebida, como puede verse en la película de 1971. Al menos podían haber disimulado un poquito bebiendo todo el contenido de la botella, aunque me temo que tampoco les habría servido de mucho, pues manteniendo la proporción de 8 gramos por litro de las bebidas gaseosas tradicionales, se hubiesen tenido que trincar casi 3,5 millones de botellas de 200 ml cada una. Os dejo como ejercicio la estimación del número de eructos y/o pedos necesarios para poder evacuar tan ingente cantidad de molesto gas X.
Llegados a este punto, cabe preguntarse, al igual que hace el profesor Adam Weiner, cuál sería la presión del gas ingerido por nuestros intrépidos visitantes de la fábrica de chocolate de Willy Wonka, suponiendo que el estómago, en su estado de máxima expansión, es una esfera de unos 8 cm de radio (por término medio) y que en lugar de hincharse como un globo, lo que ocurriese fuera un aumento paulatino de su presión interior. Utilizando la ecuación de los gases perfectos, se obtiene la nada despreciable cifra de 2 millones de atmósferas, es decir, algo parecido a tener el centro de la Tierra alojado a la altura del ombligo. Pobrecitos abuelo Joe y Charlie, van a tener una digestión pesada.



Y, hablando de pesada, se me acaba de ocurrir una idea que no tiene gran relación con lo anterior, pero que me apetece contaros de todas formas. No sé cuántos de vosotros conocéis el célebre y castizo dicho éste de “Tienes los cojones como el caballo de Espartero”. El origen de semejante frase viene de la estatua ecuestre que se puede encontrar en la calle Alcalá de Madrid, la cual representa al general Espartero en magistral pose sobre una equina figura magníficamente dotada para las alegrías sexuales. Se me ocurre que con el valor hallado en el párrafo anterior para la presión en el estómago del abuelo del bueno de Charlie, se puede determinar lo que pesan las susodichas gónadas caballunas. Teniendo en cuenta que el famoso caballo se apoya sólo sobre tres de sus cuatro patas y asumiendo unos valores más o menos razonables para el peso del general Espartero y su montura, así como la superficie de las patas del caballo, si bajo éstas hubiese una presión de 2 millones de atmósferas, las partes pudendas de tan insigne animal deberían pesar algo menos de 1,2 millones de toneladas. Esto justifica sobradamente el dicho popular. Dicho lo cual, finalizo ésta mi entrada, a 9 de septiembre de 2013.
Fuente.

22 de agosto de 2013

¿Cómo irrita los ojos el gas lacrimógeno?

Molécula de gas CS

Molécula de gas CS

La forma más común de gas lacrimógeno usado por la policía de antidisturbios es el clorobenzilideno malononitrilo, conocido como gas CS en honor a los científicos que lo descubrieron, Ben Corson y Roger Stoughton.

Cuando entra en contacto con la piel húmeda, como la de los ojos, nariz, garganta e incluso la piel sudada, se disuelve y reacciona con los grupos funcionales sulfhidrilo presentes en muchas de las enzimas del cuerpo.

En particular, el gas CS afecta los canales iónicos -proteínas que actúan como compuertas frente a los estímulos- presentes en los nervios sensoriales de la nariz y el rostro.

La estimulación excesiva de esos nervios provoca una producción repentina de lágrimas y mocos, así como dolor urticante.

Fuente:

BBC Ciencia

13 de agosto de 2013

Emisión de CO2 durante el compostaje: Indicador de la actividad biológica del compost


Como sabemos, durante el compostaje la materia orgánica experimenta una serie de transformaciones de origen microbiológico que dan lugar a un composts con una materia orgánica estabilizada. Esta transformación incluye la generación de calor, vapor de agua, algunos nutrientes y sobre todo, CO2 como producto final de esta degradación. Por esto, este compuesto es muy estudiado como indicador de la actividad biológica de un compost ya que cuanto mayor sea la emisión de CO2 en un compostaje, mayor será la actividad biológica y viceversa.

¿Cuándo se emite más CO2?

Pues como ya hemos comentado, hay una relación directa entre su emisión y la actividad biológica por lo que es normal un comportamiento como el recogido en la Figura (a). Así, podemos observar una mayor emisión de CO2 durante la etapa que coincide con la fase termófila (la de mayor actividad biológica medida por una temperatura mayor) en las primeras 10 semanas de compostaje. 
Un comportamiento similar podríamos esperar del metano (CH4), aunque hay varios factores que influyen mucho en su emisión como el tipo de residuo que se composta, la generación de condiciones de anoxia y la proliferación de los microorganismos “metanogénicos”. En nuestro caso particular, se observa también un comportamiento similar a la emisión de CO2, durante la etapa termófila. 
CO2 and CH4 are the main gases generated by microbial degradation of OM during composting. In Fig. 3, the surface gas fluxes of both gases are shown and compared to the OM degradation pattern in the five composting mixtures. The emission of CO2 showed a similar pattern in the five piles. The higher CO2 production occurred at the beginning of the process, mainly during the initial 10 wk of composting, characterized by high temperatures (Fig. 2) and consequently higher microbial activity. Afterwards, CO2 fluxes were markedly reduced to levels lower than 200 g C m2 d1, by the end of the thermophilic phase (17 wk), and then CO2 emissions slowly decreased during maturation down to levels lower than 10 g C m2 d1, reflecting the stability of the mature compost. CO2 production has been extensively used as a respirometric index to measure microbial activity (Barrena et al., 2006). The evolution of the CO2 emissions in the five piles reflected the high stability degree achieved by the mature composts, which was confirmed by the changes in the stability and maturity indices used to assess the composting process (Table 1).

La fuente:
Sánchez-Monedero, M., Serramiá, N., Civantos, C., Fernández-Hernández, A., & Roig, A. (2010). Greenhouse gas emissions during composting of two-phase olive mill wastes with different agroindustrial by-products Chemosphere, 81 (1), 18-25 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2010.07.022

Tomado de:

Compostando

7 de julio de 2013

Agua contaminada en los pozos cercanos al 'fracking'

El 'fracking' es ya uno de los temas más polémicos de la escena energética española incluso antes de haberse perforado un solo pozo ni siquiera para la investigación de su potencial en el territorio nacional. Pero el interés mostrado por algunas autonomías como País Vasco y por el ministro de Industria, Energía y Turismo, José Manuel Soria, y la prohibición de este tipo de extracción de gas natural en otras regiones como Cantabria han situado esta técnica en boca de todos.


No obstante, es EEUU el país que tiene experiencia en esta nueva forma de extraer gas para la que hay que romper estratos rocosos de pizarra en el subsuelo, usando agua a presión mezclada con arena y sustancias químicas contaminantes. Y es allí donde se están estudiando en detalle los riesgos ambientales, geológicos y para la salud pública que puede implicar. El último de ellos se acaba de publicar en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS) y revisa precisamente una de las mayores amenazas para la salud pública: la contaminación de las aguas subterráneas para consumo humano.

El equipo de investigadores de la Universidad de Duke que firma el trabajo analizó 81 nuevos pozos de agua cercanos a puntos de extracción de gas con la técnica de 'fracking' y añadió esos resultados a los que ya se habían realizado previamente en otros 60 pozos. Las principales conclusiones a las que llegaron es que la concentración de gas metano en el agua de consumo humano era seis veces mayor de lo normal y la de etano llegaba a ser hasta 23 veces superior en los pozos situados a un kilómetro de la prospección.

Todos los puntos analizados estaban situados en el noreste de Pennsylvania, en un yacimiento de gas de pizarra llamado Marcellus. La contaminación de las aguas subterráneas con metano es algo que ya se había demostrado con anterioridad y que otros estudios aseguraban que era producida por causas naturales. Pero, según el autor principal, Robert Jackson, los resultados sobre el etano y el propano (encontrado también en 10 de los pozos analizados) son "nuevos y muy difíciles de refutar".

La polémica está servida

"No hay una fuente biológica de etano y propano en la región que estudiamos y el gas de Marcellus es rico en ambos gases", explica Jackson. Los investigadores, además, realizaron análisis isotópicos de los átomos de carbono para comprobar la procedencia de los gases encontrados. "Los datos sobre el metano, el propano y el etano y las nuevas evidencias obtenidas de los isótopos de los hidrocarburos y del helio sugieren que las perforaciones han afectado al agua de algunas viviendas cercanas", asegura el investigador del departamento de ciencias ambientales de la Universidad de Duke (EEUU).

"En una minoría de casos, el gas incluso se parece mucho al de Marcellus, probablemente debido a una construcción defectuosa del pozo", dice Jackson. Sin embargo, desde Shale Gas España, la plataforma que aúna a las empresas interesadas en extraer este combustible en España, dudan de la fiabilidad de los resultados obtenidos por Jackson y su grupo. "Que hayan encontrado estos gases en aguas de pozos de agua no demuestra nada. En esa zona de Pennsylvania hay contaminación de las aguas de forma natural porque estos gases están a muy poca profundidad y están realmente mezclados", explica Rafael López, geólogo de Shale Gas España.

Según este portavoz de la industria del 'fracking', para saber realmente si la contaminación tiene que ver con este método de extracción habría que hacer muchas más pruebas geológicas. En su opinión aún hace falta mucha más investigación para "llegar al fondo del asunto".

Fuente:

El Mundo Ciencia

7 de mayo de 2013

Si nos entierran vivos, ¿moriremos por falta de oxígeno?


Seguramente, muchos de los que habéis visto películas como Kill Bill o Buried, o habéis leído obras de terror gótico de Edgar Allan Poe, os habréis preguntado qué os pasaría si os despertarais en el interior de un ataúd enterrado en las entrañas de la tierra. ¿Moriríais por falta de oxígeno?

Siento comunicaros que moriríais muchísimo más rápido que lo que cuentan las novelas góticas de terror, pero que no lo harías necesariamente por falta de oxígeno, sino por otro motivo.

La falta de oxígeno es importante, cierto, pero en el proceso de la respiración hay otros gases implicados, como el dióxido de carbono. Cuando respiramos, convertimos el oxígeno inhalado en dióxido de carbono, que liberamos al ambiente. El problema es que el dióxido de carbono, en exceso, es tóxico, como bien saben los submarinistas, que se entrenan no tanto para respirar correctamente como para eliminar bien el dióxido de carbono.

Es decir, que al pobre enterrado vivo le sobrevendría la muerte mucho antes por el exceso de dióxido de carbono acumulado por la respiración que por la escasez de oxígeno: el enterrado vivo se mata a sí mismo debido a su propio proceso de respiración.

Afortunadamente, antes de que esto pudiera ocurrir probablemente el enterrado vivo perdería el conocimiento porque el cerebro se quedaría sin el oxígeno necesario para seguir funcionando normalmente.

Fuente:

Xakata Ciencia

22 de abril de 2013

'Tierra prometida', la nueva película de Matt Damon, aviva el debate sobre el 'fracking'

Explotación de gas mediante fracking en Dakota del Norte (EEUU). | Reuters

Explotación de gas mediante fracking en Dakota del Norte (EEUU). | Reuters
La nueva película de Gus Van Sant, 'Tierra prometida', producida por Matt Damon, está calentando el debate sobre el 'fracking' en España. El tema ya tuvo su momento de gloria en los Oscar de 2011 con el documental 'Gasland'. Pero esta nueva forma de extraer gas para la que hay que romper estratos rocosos de pizarra en el subsuelo, usando agua a presión mezclada con arena y sustancias químicas contaminantes, no sólo está resultando polémica en el cine de EEUU. En España esta técnica también está levantando ampollas y enfrentamientos políticos en algunas regiones antes incluso de que se haya iniciado ninguna prospección.

El Parlamento de Cantabria -presidido por el Partido Popular- aprobó recientemente por unanimidad una ley que prohíbe el 'fracking' en la comunidad autónoma. Pero apenas 24 horas después, el ministro de Industria, Energía y Turismo, José Manuel Soria, aseguraba que España no puede permitirse el lujo de perder de esta forma la carrera para la obtención de gas natural. De hecho, también sugirió que la propuesta de inclusión del 'fracking' en la ley de hidrocarburos hará que la normativa sobre esta técnica afecte a todas las comunidades autónomas. La polémica estaba servida.

La defensa de Soria de la técnica va siempre acompañada de la coletilla de que cualquier permiso de exploración necesita una declaración de impacto ambiental favorable. "Es positivo que se obligue a que la fractura necesite una declaración de impacto ambiental con independencia del volumen que se vaya a extraer. Pero la ley que se está tramitando en Industria también trata de quitarle competencias a las autonomías", asegura Paco Ramos, de Ecologistas en Acción. Esta organización y Amigos de la Tierra han organizado estos días un preestreno de la nueva película de Damon con pases especiales.

Retrasos para la industria

Para la industria, la necesidad de informes ambientales retrasa los plazos para solicitar autorizaciones para investigar el potencial gasístico de una zona de los cuatro meses que se tardaba hasta ahora, a los 18 meses que tardarán en lo sucesivo.

Sin embargo, para los ecologistas esto no es suficiente. "La ley de Cantabria no es garantía definitiva de que no se hará 'fracking'", asegura Héctor de Prado, responsable del área de Cambio Climático y Energía de Amigos de la Tierra. "Suena a moratoria. Incluso los promotores de la norma admiten que podría ser algo temporal hasta que se consigan las salvaguardas ambientales necesarias", explica. De momento, la nueva legislación prohíbe los nuevos permisos, pero no se han derogado las seis autorizaciones que ya hay concedidas en la región.

Uno de los aspectos que más preocupa a los colectivos ecologistas es la posibilidad de que las aguas subterráneas cercanas a las explotaciones resulten contaminadas. Este tipo de gas no convencional se encuentra impregnado en la roca en pequeñas burbujitas y no en bolsas, como es habitual, por lo que su extracción es más difícil y costosa. Para lograrlo, la industria tiene que perforar túneles de hasta 5.000 metros de profundidad e introducir agua a presión mezclada con arena, productos químicos y, en ocasiones, incluso pequeños explosivos.

En España, el 80% de los permisos de investigación pedidos o concedidos está situado sobre acuíferos. Y, según un informe de Ecologistas en Acción, de ese 80%, el 56% son acuíferos calcáreos, mucho más sensibles a esta técnica debido a la capacidad de esta roca para que el agua circule.

Puede producir terremotos

La industria, representada por Shale Gas España, asegura que la fractura hidráulica se realiza a mucha más profundidad de la que alcanzan los acuíferos y que la parte superior se protege con tubos de acero y cemento de alta calidad para evitar la contaminación. Sus portavoces reconocen que el líquido que se recupera es un porcentaje menor del que se inyecta, pero aseguran que éste no tiene impactos sobre el terreno.

Otro de los posibles riesgos del 'fracking' es la capacidad que tiene la técnica para interferir en la sismicidad de una zona. No obstante, Shale Gas España asegura que estos riesgos se pueden controlar haciendo estudios geológicos y evitando las zonas inestables.

En España hay multitud de permisos solicitados y concedidos para investigar el potencial gasístico. La industria estima que el 'fracking' podría cubrir las necesidades de gas españolas actuales durante 70 años. Para los ecologistas esa cifra es muy optimista y creen que en realidad no cubriría ni 35 años. La polémica ya ha salido de la gran pantalla.

Fuente:

El Mundo Ciencia

9 de abril de 2013

¿Por qué nos empuja el viento?


El aire, invisible, ejerce fuerzas tremendas. Mueve barcos, olas, molinos, y llega a causar destrucción generalizada. ¿Cuáles son los mecanismos del viento?

Desde el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa de Alcobendas, Cosmocaixa, El profesor Antonio Ruiz de Elvira explica que, como en una pelota al rebotar, la fuerza es la interacción de unos cuerpos con otros que hace cambiar sus velocidades, que produce aceleración. Si cambian dirección y sentido de un objeto que se mueve, es porque otro objeto produce sobre él una fuerza, y consecuentemente, el primero produce otra fuerza de la misma magnitud sobre el segundo.

Las moléculas de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y otros gases (es decir, el aire) cuando chocan y rebotan sobre los objetos, producen fuerzas sobre ellos. Si los módulos de las velocidades de esas moléculas son altos, y en las otras caras de los objetos las velocidades son bajas, las fuerzas llegan a ser enormes.

Dependiendo de las diferencias de presión sobre el objeto, este se moverá de manera irregular, como el paraguas descontrolado ante los cambios de dirección y presión del viento en un temporal.

Tomado de:

El Mundo Ciencia

21 de marzo de 2013

Un gas misterioso en Titán

La luna Titán, orbitando el planeta Saturno. | NASA

La luna Titán, orbitando el planeta Saturno. | NASA
El análisis de los datos obtenidos por la misión espacial Cassini en dos sobrevuelos realizados en 2007 ha dado lugar a un sorprendente hallazgo: en la alta atmósfera de Titán, entre los 600 y los 1.250 kilómetros de altura, existe un gas oculto hasta la fecha cuya presencia se manifiesta por una intensa radiación en el infrarrojo cercano cuando el satélite está iluminado.

El descubrimiento, que se publicará en la revista Geophysical Research Letters, lo han logrado conjuntamente investigadores del CNR de Italia y del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

Gracias a la misión Cassini (NASA/ESA), en activo desde 2004, la atmósfera de Titán se encuentra bien caracterizada (98,4% nitrógeno, 1,6% metano, 0,1-0,2% hidrógeno y pequeñas cantidades de otros compuestos), de modo que el hallazgo de un componente atmosférico no catalogado anteriormente ha constituido una sorpresa.

"Se conocen bien los principales gases de la alta atmósfera de Titán y ninguno de ellos es capaz de generar una emisión tan intensa como la encontrada", señala Manuel López-Puertas, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) participante en el estudio.

Según explica en un comunicado el IAA, el hallazgo ha sido posible gracias a los datos del espectrógrafo VIMS, a bordo de Cassini. "Una molécula de gas, por ejemplo de metano, puede absorber la luz solar, excitarse y, posteriormente, emitir la luz en una longitud de onda característica de dicha molécula. Así, analizando las emisiones de una atmósfera, de la de Titán en este caso, identificamos los compuestos presentes", ilustra el investigador.

La detección de esta nueva especie ha sido, no obstante, muy difícil, ya que su señal se hallaba oculta bajo la fuerte emisión precisamente del metano, uno de los compuestos mayoritarios de esta atmósfera. Gracias a un sofisticado modelo de excitación vibracional del metano, realizado previamente por los investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía, pudo aislarse la huella de este misterioso gas, situada en la parte infrarroja del espectro, a 3,28 micras.

Señal muy intensa

La emisión de ese compuesto sin identificar, que produce una señal muy intensa, se halla presente durante el las horas diurnas de Titán desde los 600 hasta los 1.250 kilómetros de su superficie, con un pico especialmente intenso a los 950 kilómetros. El hecho de que se desvanezca de noche indica que debe tratarse de un compuesto que se excita bajo condiciones de iluminación solar o bien es destruido durante la noche lo que, junto a su clara firma espectral, acota el número de potenciales candidatos.

Tras descartar una serie de compuestos, los investigadores han aislado aquellos que mejor se ajustan a la señal: "La forma espectral de la emisión nos hace pensar que puede deberse a los hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos (PAHs) o, quizás, a los compuestos aromáticos heterocíclicos (HACs), es decir, compuestos formados por cadenas de benceno con, quizás, algún átomo de carbono reemplazado por uno de nitrógeno. Sin embargo, cómo estos compuestos pueden producir una emisión tan intensa como la del metano constituye, a día de hoy, un misterio", concluye López-Puertas (IAA-CSIC).

Con una densa atmósfera y un ciclo de metano similar al hidrológico terrestre (con nubes, lluvia y líquido en superficie) caracterizado por una bajísima temperatura -unos 180 grados bajo cero en superficie-, se cree que Titán presenta unas condiciones similares a las que pudo tener la Tierra primigenia antes de la aparición de la vida.

Sin embargo, y a pesar de su evidente interés, no se obtuvo información en profundidad sobre Titán hasta 2004, año en que la misión Cassini (NASA/ESA) pudo no solo atravesar su anaranjada atmósfera y cartografiar su superficie mediante radar sino, además, enviar una sonda que aterrizó sobre ella, la sonda Huygens.
Fuente:

17 de marzo de 2013

Mecánica de Fluidos: Líquidos, gases y plasmas

Mecánica de Fluidos - Segunda Parte

En la introducción a la mecánica de fluidos hablamos sobre la diferencia fundamental entre sólidos y fluidos: la capacidad de cambiar de forma, es decir, de fluir. Sin embargo, aunque todos los fluidos tengan esta característica en común, existen otras diferencias en su comportamiento que merecen un capítulo aparte. Aprovecharemos, además, para adquirir una idea general sobre cómo y por qué fluyen este tipo de medios, y para definir un concepto que nos será utilísimo más adelante: la densidad.

  • ¿Preparado?

La mejor manera de entender las diferencias entre los distintos estados de agregación es empezar con uno y luego ir modificando las propiedades poco a poco. En mi opinión, una de las formas más intuitivas de hacerlo es empezar con los sólidos para luego caer por la “escalera del caos” hacia estados menos ordenados.

Sí, este bloque no está dedicado a los sólidos, pero como verás más adelante los usaremos como referencia varias veces, de modo que permite que nos detengamos un momento en ellos antes de zambullirnos –qué chispa tengo, ¿eh?– en líquidos y otros fluidos aún más interesantes.


Sólidos

Es imposible comprender las causas del distinto comportamiento de sólidos, líquidos, gases y plasmas sin entender cuál es su estructura microscópica, ya que ésa es la razón de que se comporten de diferente manera. Desde luego, aquí no vamos a dar un tratado sobre fuerzas intermoleculares y vamos a simplificar bastante las cosas, pero es necesario conocer el modelo básico de cada estado.

Como seguro que sabes, toda la materia a nuestro alrededor está formada por partículas microscópicas: pueden ser moléculas, átomos o incluso protones, neutrones y electrones sueltos, pero ahora mismo eso nos da igual. Lo esencial es la naturaleza discreta de la materia, a pesar de que nos sea imposible discernir esa naturaleza discreta y podamos considerar, en nuestras ecuaciones, que muchos objetos son continuos, como ya vimos en la introducción al bloque.

Lo que distingue unos medios de otros es, fundamentalmente, cómo están asociadas esas partículas. Puedes imaginar cada una de ellas como una minúscula canica de un metal enormemente denso, y cada objeto como un conjunto de billones de esas minúsculas canicas.

Para imaginar un sólido y su comportamiento, intenta visualizar la siguiente escena: la miríada de pequeñas canicas están unidas unas a otras mediante pequeñas barras metálicas, finísimas pero increíblemente resistentes. Cada canica está soldada a las barras que la rodean, que a su vez están soldadas a más canicas. El resultado es una gran red formada por infinidad de canicas unidas unas a otras mediante esas barras metálicas.

Sólido

Modelo microscópico de un sólido ideal (fdecomite / CC 2.0 Attribution License).

Desde luego, en la realidad no hay “barras”: lo que mantiene las partículas que forman el sólido en esas posiciones son fuerzas eléctricas entre ellas, pero es más sencillo imaginarlos así para nuestro propósito en este bloque, que es estudiar cómo se mueven unas partes del objeto respecto a otras. En el caso de un sólido nada se mueve por su lado: es posible mover el objeto como un todo, pero las posiciones y distancias relativas de las partículas que lo constituyen no cambian jamás.

 

 ¿Y la temperatura?

Si sabes algo de termodinámica tal vez estés arqueando la ceja ante ese jamás tan categórico… y sí, tienes razón.

Dado que la temperatura de un cuerpo está relacionada con la velocidad con la que se mueven sus partículas, estrictamente hablando el único cuerpo en el que las distancias entre “canicas” no cambian nunca sería uno a la temperatura más baja posible, el cero absoluto. En un sólido real las partículas vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio tanto más rápido cuanto más caliente está el cuerpo.

Sin embargo, dado que en este bloque nos preocuparemos por el movimiento macroscópico de las cosas, esos movimientos microscópicos tan nimios no son importantes. Si quieres profundizar un poco más en esa parte del comportamiento de los cuerpos es mejor que leas el bloque dedicado a ese asunto, Termodinámica I.
En lo que a nosotros respecta al estudiar la mecánica de los cuerpos, lo esencial de un sólido ideal es que se mueve como un todo. Permíteme que ponga un ejemplo un poco tonto para luego modificarlo al hablar de los otros estados. Imagina un cubo sólido de 1000 kg de masa y un metro de lado; imagina ahora, paciente y estimado lector, que pongo ese cubo de 1 m3 sobre tu cabeza. El desenlace sería bastante desagradable para ti, y creo que no hace falta que entre en más detalles –lo haré cuando modifiquemos el ejemplo al hablar de líquidos y gases–.

En nuestro modelo de “canicas y barras”, lo que distingue a unos sólidos de otros en su interacción con los fluidos es básicamente la masa de las canicas y la longitud de las barras: es posible, por ejemplo, que las distancias intermoleculares –si las partículas que forman el objeto son moléculas– sean muy grandes, de modo que las canicas estén muy separadas unas de otras, o que por el contrario estén muy cerca; es posible que cada canica tenga una gran masa, si se trata de un elemento muy pesado, o que cada canica sea muy ligera si es un elemento ligero.

Pero, independientemente de la causa, es posible cuantificar esta propiedad de un modo bastante sencillo, definiendo una magnitud que nos diga cuánta masa hay en un volumen determinado del sólido, ya sea por la distancia entre partículas, por la masa de cada partícula o una combinación de ambos factores. Y esta magnitud, que utilizaremos mucho a lo largo del bloque, no es otra que la densidad.


Densidad

El origen de la densidad como concepto es muy antiguo, y la base del concepto es la necesidad de comparar lo pesados que son los distintos materiales.

La clave de la cuestión es precisamente ésa: comparar materiales, no cuerpos concretos. No vale tomar un trozo de acero de 1 kg y un trozo de madera de 500 kg y deducir, por tanto, que la madera en general es más pesada que el acero en general: eso no tendría ningún sentido. Tampoco lo tiene comparar 1 kg de plomo con 1 kg de paja y concluir que la paja pesa, como material, lo mismo que el plomo. Por un lado no queremos comparar objetos concretos sino los materiales en sí, independientemente del objeto; pero por otro lado no podemos pesar “plomo en general” y “madera en general”, sólo podemos pesar objetos concretos.

La solución es simplemente tomar objetos del mismo volumen. Así, si comparamos dos objetos de 5 m3, uno de acero y otro de corcho, el de acero pesará muchísimo más que el de corcho. Pero si tomamos objetos de los mismos materiales y de 10 m3 sucederá lo mismo, e igual si comparamos cualquier par de objetos del mismo volumen, uno de acero y otro de corcho. De hecho, la relación numérica entre las masas de ambos objetos –siempre que los dos tengan el mismo volumen, claro– se mantendrá constante para cualquier volumen: si un trozo de corcho pesa 1 kg y el trozo de acero del mismo tamaño pesa 20 kg, entonces si tomamos un trozo de corcho de 1 tonelada el trozo de acero del mismo tamaño que él pesará 20 toneladas.

Puesto que da igual qué volumen se tome siempre que sea el mismo para todos los objetos, tiene todo el sentido del mundo emplear como “volumen de referencia” la unidad de volumen, es decir, el metro cúbico. Así, la densidad de un material se define del siguiente modo:
La densidad es la masa por unidad de volumen.
Por lo tanto, para conocer la densidad de un material basta con obtener un objeto de 1 m3 de ese material, pesarlo y listo. Naturalmente, también es posible obtener un objeto de 10 m3, pesarlo y luego dividir la masa por diez para conocer la masa por cada metro cúbico, o pesar un objeto de tan sólo 0,1 m3 y luego multiplicar su masa por diez. Lo esencial es siempre utilizar como referencia final el metro cúbico, de modo que el tamaño del objeto que estemos estudiando no influya en el resultado.


Unidad de la densidad – El kilogramo por metro cúbico

Puesto que la densidad es la masa por unidad de volumen, sus unidades son precisamente ésas: las de masa entre las de volumen. A pesar de que es una magnitud muy utilizada, no ha recibido un “nombre propio”, como sucede con otras unidades que veremos en este mismo bloque. Esto hace que su definición sea un tanto perogrullesca:
Un kg/m3 es la densidad de un objeto de masa 1 kg que ocupa un volumen de 1 m3.
Sin embargo, ¿cuánto es eso? ¿mucho, poco o regular? Si vas a aprovechar este bloque debes tener, al menos, una idea aproximada de qué significa una densidad concreta, ya que como veremos es una magnitud esencial para conocer lo que le sucede a las cosas inmersas en un fluido.

1 metro cúbico

Un metro cúbico de hormigón (Rama/Creative Commons Atribution Sharealike 2.0 France).

En este caso es posible estimarlo sin demasiados problemas: 1 kg es la masa de un paquete de arroz típico, y 1 m3 es un cubo de un metro de ancho, un metro de largo y otro de alto. Si repartes el arroz en todo ese volumen, la densidad resultante es 1 kg/m3. En resumen, la unidad de densidad es muy pequeña, y la mayor parte de los objetos a nuestro alrededor tienen densidades bastante mayores.

Como siempre, la mejor manera de visualizar unidades es precisamente con ejemplos de la vida real. La densidad del hierro es de unos 7 000 kg/m3, la del hormigón de unos 2 400 kg/m3 y la del cartón unos 700 kg/m3. Más importante aún es conocer la densidad aproximada de los dos fluidos más importantes en nuestra vida –tan importante es que son las únicas dos densidades que exijo memorizar a mis alumnos–: el agua y el aire. Pero hablaremos de ellas al hacerlo de cada uno de esos dos tipos de fluido.

 

¡Ojo! Los sólidos no son más densos que los fluidos

Es muy común caer en el error de pensar que un sólido, por el hecho de serlo, es más denso que un líquido, y que los líquidos son a su vez más densos que los gases. Esto es, sin embargo, una mentira como un piano de cola.

La razón de que tengamos esta idea en la cabeza es que, efectivamente, en los objetos a nuestro alrededor sucede muy a menudo: un clavo es más denso que el agua, y el agua es más densa que el aire. Sin embargo, la densidad del mercurio líquido a temperatura ambiente es de unos 13 500 kg/m3, de modo que es unas cinco veces más denso que el hormigón.

No: lo que distingue a unos de otros no es lo densos que son o dejan de ser, sino la movilidad de sus partículas unas respecto a otras. Es posible tener partículas en posiciones fijas pero bastante alejadas o viceversa.


Líquidos

Ya hemos visto qué tienen en común los estados fluidos de la materia: la carencia de forma propia. En todos ellos, las partículas que forman el medio no se encuentran en posiciones fijas, como sucedería en un sólido, sino que pueden deslizarse y moverse unas respecto a otras. En términos de nuestras canicas y barras, aquí no hay barras, sino canicas que no tienen posiciones fijas.

Ahora bien, ¿en qué se diferencian los tres estados fluidos? Tener clara esta diferencia hará mucho más fácil atacar problemas teóricos más adelante; por eso, aunque sea algo razonablemente sencillo, quiero dejarlo bien asentado antes de seguir con el bloque. No hace falta que diga que un fluido real no se adecúa perfectamente a las características de ninguno de los tres estados ideales que son, precisamente, “moldes teóricos” de comportamiento.

De los tres estados, el líquido es el más parecido a un sólido. Puede fluir, desde luego, pero la distancia entre moléculas apenas cambia. Es algo parecido a harina extremadamente fina: los granos siempre están tocándose, pero pueden deslizarse unos sobre otros de modo que la harina tome una forma u otra.

En términos de las canicas, es algo así como un montón de pequeñas bolas imantadas: pueden moverse y adaptarse a la forma del recipiente que las contenga, pero no se alejarán unas de otras, sino que permanecerán en contacto –orientándose además según los polos magnéticos de cada una, pero eso nos da igual ahora mismo–. Como puedes ver, es un paso hacia el caos y la flexibilidad respecto a los sólidos: en aquéllos no cambia ni forma ni volumen, pero aquí puede cambiar la forma (por eso es un fluido), aunque todavía no el volumen (por eso es un líquido y no otro fluido).

Dicho de otra manera, un líquido ideal tiene siempre el mismo volumen, es decir, es incompresible (no incomprensible, por cierto, salvo que sea un fluido que se explica muy mal). Por mucho que intentes expandirlo o comprimirlo no podrás, ya que hacer eso significaría alterar la distancia entre moléculas: apretar unas contra otras o alejar unas de otras. Y eso no puede suceder por la propia definición del líquido. La razón de que los líquidos se comporten así, por cierto, es que las fuerzas intermoleculares son lo suficientemente intensas como para mantener ese statu quo de distancia.

Puedes pensar en ello así, aunque sea una simplificación: en un líquido, las moléculas están lo más cerca que pueden estar, “tocándose”. Por tanto, no pueden acercarse más. Además, esas moléculas sienten la suficiente atracción unas por otras como para no alejarse, con lo que la consecuencia conjunta de ambas cosas es que la distancia siempre permanezca igual.

Gota de agua

Gota de agua (Fir0002/Flagstaffotos/Gnu Free Documentation License 1.2).

Si volvemos al ejemplo del objeto de 1 000 kg de masa y 1 m3 de volumen que yo ponía sobre tu cabeza, imaginemos ahora que no es un sólido, sino un líquido. De hecho imaginemos que es el líquido más importante para nosotros, el agua, ya que ésa es precisamente la densidad del agua: 1 000 kg/m3. Ya sé que puede parecer un número muy grande, pero recuerda que la unidad de densidad es muy pequeña, y que un metro cúbico de agua –es decir, mil litros– es mucha agua.

¿Qué te sucedería si pusiera ese cubo de agua sobre tu cabeza –sin paredes ni recipiente, claro–? Pues muy poco. El agua se deslizaría sobre ti, caería al suelo y te mojaría, pero poco más: algo muy diferente del caso anterior en el que poníamos un bloque sólido sobre tu testa. Sé que esto puede parecer una obviedad, pero para afrontar el siguiente bloque, piensa en ello así: tu cabeza no ha interaccionado con toda el agua ni ha recibido el peso de todo el bloque de agua, sino sólo parte de él.

En el caso del sólido, aunque sólo algunas moléculas tocaban tu cabeza, la fuerza que hacía el bloque sobre ella era mucho mayor, porque unas moléculas “tiraban” de otras, al tener posiciones fijas, obligando al bloque a comportarse como un todo empujando, cayendo y moviéndose. Pero ahora la cosa no es igual: unas moléculas del agua pueden empujar tu cabeza, otras pueden caer deslizándose… la libertad de movimiento de las moléculas en el líquido cambia completamente su comportamiento, y de eso hablaremos en el siguiente capítulo del bloque.


Gases

Un gas supone un paso más hacia el caos: ahora ni siquiera la distancia entre partículas es constante. En términos de nuestras canicas es algo así como tener las bolas moviéndose a gran velocidad, al azar, rebotando en las paredes de una habitación. Por lo tanto, un gas es un fluido compresible: es posible forzar las partículas a acercarse unas a otras o alejarse unas de otras.

La primera consecuencia de esto es que la densidad de un gas puede variar con gran facilidad, a diferencia de sólidos y líquidos. Un ejemplo muy fácil es un globo: si aprietas las paredes, el gas dentro se comprime. Por eso es más difícil hablar de la densidad de un gas en general — siempre hace falta especificar a qué presión y a qué temperatura. Para ahorrar palabras, es común hablar de la densidad de un gas en condiciones normales, con lo que nos referimos a la presión atmosférica normal y una temperatura de 0 °C.

El gas más importante para nosotros, sin duda, es el aire. Químicamente es, desde luego, una mezcla de cosas, fundamentalmente nitrógeno molecular y oxígeno molecular, pero ahora mismo eso nos da igual, ya que lo que nos interesa es su comportamiento mecánico. La densidad del aire que te rodea ahora mismo, salvo que estés en un sitio un poco raro, seguramente es de unos 1,2 kg/m3, es decir, tan sólo un poco superior a la unidad de densidad, y unas ochocientas veces menos denso que el agua. Pero, como he dicho antes, no es difícil variar esta densidad si cambia la temperatura o la presión.




Pero… ¡si el aire no pesa!

Ésta es una idea que muchos tenemos en la cabeza: que el aire no pesa. En algunas ocasiones la idea se refiere a otros gases distintos del aire, como el helio: el helio sube, luego no pesa. Esto es, desde luego, más falso que Barrabás.

Cualquier cosa con masa sufre la acción de la gravedad y, por tanto, tiene peso. A consecuencia de ello, es atraído hacia el centro de la Tierra con una fuerza que depende de su masa –una fuerza que se llama, no por casualidad, peso–. Por lo tanto, todo lo que tiene masa tiene peso.

Si el aire, por ejemplo, no pesara, no habría nada que lo retuviese sobre la superficie de la Tierra, escaparía al espacio a lo largo del tiempo y todos estaríamos muertos. Puesto que tanto tú como yo estamos vivos y respirando, el aire pesa y por eso sigue aquí, apretado contra la superficie de la Tierra y proporcionándonos oxígeno.

Respecto al helio y otros gases más ligeros, puesto que tienen masa, también pesan: de la razón de que parezca que no pesan hablaremos al hacerlo de la flotabilidad. Por si tienes curiosidad, la densidad del helio es de unos 0,18 kg/m3, casi siete veces más ligero que el aire.

Si soltásemos un objeto gaseoso de 1 000 kg de masa y 1 m3 de volumen sobre tu cabeza –y para conseguir algo así tendríamos que comprimirlo mucho– la situación no sería muy distinta de la del líquido anterior: puesto que el gas fluye, no interaccionarías con todo el cubo de gas, sino sólo con la parte que toca tu cabeza. Además, la libertad absoluta de movimiento de las partículas del gas seguramente haría que muchas salieran disparadas en todas direcciones, de modo que ni siquiera se acercarían demasiado a ti.
Las partículas que forman los gases suelen moverse a tal velocidad y con tal libertad que tienden a ocupar todo el espacio disponible para ellas –salvo que pasen ciertas cosas, pero de eso hablaremos más adelante–. Los gases son, por lo tanto, bastante más difíciles de retener y mantener bajo control que los líquidos: enseguida se escapan de los recipientes que los contienen. Es posible, por ejemplo, tener un líquido en un recipiente y verterlo sobre otro, pero hacer lo mismo con un gas es mucho más complicado, salvo que sea un gas más denso que el aire. Hace bastante tiempo hicimos aquí mismo un experimento en el que se ponía de manifiesto precisamente eso en el caso del dióxido de carbono.


Plasmas

Aunque en este bloque nos dedicaremos principalmente a los fluidos más comunes a nuestro alrededor –líquidos y gases–, no está de más tener una idea del comportamiento del tercer tipo de fluidos, los plasmas. En muchas cosas se parecen a los gases, pero en otras son completamente distintos de cualquier otro estado de la materia.

Las cosas que nos rodean están formadas por moléculas o átomos sueltos. Tanto unas como otros, a su vez, están compuestos de partículas más pequeñas –electrones, protones y neutrones–, algunas de las cuales tienen carga eléctrica. Pero, en cualquier sólido, líquido o gas normal, las cargas eléctricas están compensadas en cada molécula o átomo. Por poner un ejemplo concreto: el átomo de hidrógeno más simple que existe está formado por un protón (con carga positiva) y un electrón (con carga negativa). Por lo tanto, cada átomo de hidrógeno no tiene carga neta, ya que ambas se compensan.

Si tienes un montón de hidrógeno formado por billones de átomos, la cosa no cambia: sigue habiendo billones de protones unidos a billones de electrones, con lo que la carga neta de cada átomo es nula. Pero ¿qué pasaría si consiguieras separar los protones de los electrones? Haría falta calentar mucho el gas, o bien someterlo a campos electromagnéticos muy intensos, pero es posible hacerlo (de hecho, lo hacemos todo el tiempo en varios de nuestros aparatos tecnológicos). ¿Qué tendríamos entonces?

Lo que tendríamos sería el mismo número de protones y electrones de antes pero, en vez de unidos en parejas protón-electrón sin carga eléctrica, estarían todos sueltos, protones y electrones libres moviéndose cada uno a su albedrío. En palabras más técnicas, tendrías un gas ionizado –puesto que las partículas con carga eléctrica no nula se llaman iones–, es decir, un plasma.

Gas y plasma

En otras palabras, un plasma es algo así como una sopa de cargas eléctricas. Es un paso más hacia el caos; puede parecer que es básicamente lo mismo que antes, pero no es así. Hay multitud de cosas que pueden sucederle a las cargas eléctricas “sueltas” cuando se las somete a campos eléctricos y magnéticos que las cargas “compensadas” no notan. Si se somete un plasma a un campo electromagnético más o menos intenso, en él pueden formarse corrientes eléctricas, remolinos y muchos otros fenómenos bastante complicados.

Por esa razón es bastante más complicado estudiar los plasmas que los gases, aunque se parezcan en otras cosas. De hecho, es muy difícil estudiar plasmas empleando únicamente la mecánica, ya que el electromagnetismo es fundamental para entender su comportamiento, al ser tan sensibles a él. Ésa es la segunda razón de que en este bloque no hablemos mucho de los plasmas: hace falta combinar mecánica con otras partes de la Física para entenderlos, pero éste es un bloque introductorio. ¡Algún día!

Al principio he dicho que los fluidos más comunes a nuestro alrededor son líquidos y gases, y esto es cierto. Sin embargo, si abrimos la mirada al Universo entero, la cosa cambia mucho: casi todo lo que existe es un plasma. De hecho, podríamos decir que el Universo es un plasma de hidrógeno con impurezas. Y nosotros, claro, somos una de esas impurezas. La razón es que las estrellas son básicamente hidrógeno en forma de plasma, y gran parte de la materia interestelar e intergaláctica está también ionizada.

Plasma en la superficie del Sol

El Sol, alias “inmensa bola de plasma” (NASA).


Ideas clave

Para afrontar el resto del bloque deben haberte quedado meridianamente claras las siguientes ideas:
  • En un sólido no cambian nunca ni las posiciones ni las distancias entre las partículas que forman el cuerpo.
  • Un líquido es un fluido incompresible, por lo que cambian las posiciones pero no las distancias de las partículas.
  • Un gas es un fluido compresible en el que pueden cambiar tanto posiciones como distancias de partículas que componen el cuerpo.
  • Un plasma es un gas ionizado en el que las cargas están sueltas, con lo que su comportamiento viene determinado en gran parte por el electromagnetismo.
  • La densidad de un medio es su masa por unidad de volumen.
  • La unidad de densidad es el kilogramo por cada metro cúbico (kg/m3).


Hasta la próxima…

En la próxima entrega haremos énfasis en algo que hemos mencionado hoy: el hecho de que no interaccionas con un fluido en su totalidad, sino sólo con parte de él. Nos dedicaremos, por tanto, a hablar de la presión. Mientras tanto, ya que volveremos a ello en un par de capítulos, practicaremos un poco con la densidad.




Desafío 1 – Densidad

Aunque en este tipo de bloques no hagamos demasiados cálculos, es importante asimilar el concepto de densidad con números, sobre todo al comparar densidades con las del agua (recuerda, 1 000 kg/m3) y el aire (1,2 kg/m3). De manera que hagamos exactamente eso…

El objetivo de este pequeño desafío es que ordenes los siguientes objetos del menos denso al más denso:
1. Una bola de goma cuya densidad es el 80% de la del agua.
2. Un anillo de oro (búscate la vida).
3. Un tornillo de 10 gramos y 10-6 m3.
4. Un trozo de madera de 0,5 kg y un volumen de 0,8 m3.

Fuente:

El Tamiz