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26 de diciembre de 2019

China emite un gas prohibido que destruye la capa de ozono

El incremento de triclorofluorometano (CFC-11) se produce en las áreas industriales de la zona este de China.


Un equipo internacional pudo determinar el origen de las emisiones de un peligroso gas que había sido prohibido desde hace años por considerarse un potente destructor de la capa de ozono. El año pasado, un observatorio de Hawái detectó el repunte de los niveles de triclorofluorometano o CFCs, pero los científicos ignoraban su procedencia. Ahora, una investigación publicada en la revista Nature afirma tener la respuesta a esta interrogante.

Al menos entre el 40 % y el 60 % del incremento de las emisiones en los últimos años de CFC-11 provendrían de la zona este de la China continental, según concluye la investigación. Todo parece indicar que el sector de la construcción del país asiático usa clandestinamente este producto, lo que podría ralentizar la recuperación de la atmósfera terrestre.

¿Qué es el CFC-11 y por qué es peligroso?

Se trata de tipo de CFCs, que es una serie de sustancias químicas desarrolladas inicialmente como refrigerantes en la década de 1930. Se utilizaron también para formar agujeros en productos de espuma blanda, como almohadas, alfombras acolchadas, cojines y asientos, rellenos en autos e incluso en la construcción de edificios. La utilización de productos de espumas aislantes aumentó en el último cuarto de siglo debido al interés con respecto a la conservación de energía.

A los científicos les llevó décadas descubrir que cuando los CFCs se descomponen en la atmósfera, liberan átomos de cloro que rápidamente destruyen la capa de ozono que nos protege de la luz ultravioleta. Recién a mediados de la década de 1980 se descubrió el gran agujero en este manto protector.

En 1996, los países más desarrollados dejaron de producir CFC-11 en aplicación del Protocolo de Montreal. Tras una moratoria para los países en vías de desarrollo, su producción se prohibió en todo el planeta en 2010.

El artículo completo en: El Comercio (Perú)

6 de diciembre de 2019

'Sarco': la cápsula de suicidio para "una muerte rápida y sin dolor"


Philip Nitschke, un activista australiano impulsor de la eutanasia creó algo que ha sido llamado "la máquina del suicidio", aunque su nombre real es 'Sarco', que es una abreviatura de 'sarcófago'. Y tal como su nombre lo indica, se trata de una cápsula que ofrecería la libertad para que sus usuarios se puedan suicidar.

El proyecto fue presentado a finales del 2017, y ahora durante la semana del diseño 2019 en Venecia su creador aprovechó para mostrar el que sería el diseño final de Sarco. La idea es que saliera a la venta este 2019, pero, según su creador, aún siguen negociando con algunas empresas y hospitales para su comercialización.

"Todos deben tener el derecho de morir cómo y cuándo quieran"

El diseñador holandés Alexander Bannink fue quien colaboró con Nitschke para dar forma a Sarco, que consiste en un ataúd desmontable montado en un soporte que contiene un recipiente de nitrógeno. Según explican, una vez que la persona está adentro, sólo deberá presionar un botón para liberar el nitrógeno.

Nitschke menciona que el nitrógeno provocará que la persona se sienta mareada hasta perder el conocimiento y muera, y es que asegura que Sarco es un dispositivo que "proporciona a las personas una muerte cuando desean morir". "Creo que (elegir cuándo morir) es un derecho humano fundamental. No es solo un privilegio médico para los muy enfermos"

Mas información en: Fayer Wayer y Xakata Ciencia

26 de noviembre de 2019

2019: los gases de efecto invernadero marcan un máximo histórico

La Organización Meteorológica Mundial (OMM) advierte de que la concentración de dióxido de carbono (CO2) es la más alta desde hace tres millones de años.


La humanidad suma otra página para la crónica del desastre: la concentración en la atmósfera de los principales gases de efecto invernadero —dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O)— marcó un nuevo récord durante 2018. La Organización Meteorológica Mundial (OMM) ha recordado este lunes (25 de noviembre de 2019) que en el caso del CO2, el principal de estos gases responsables del calentamiento global, hay que retroceder al menos tres millones de años para encontrar una concentración tan grande en la atmósfera. Y en aquel momento —en el que ni siquiera existía el ser humano—, la temperatura era entre dos y tres grados más cálida que ahora y el nivel del mar entre 10 y 20 metros mayor, ha advertido la organización. La OMM, un ente dependiente de la Naciones Unidas, ha presentado este lunes su boletín anual de concentración de gases de efecto invernadero, el decimoquinto que realiza.

Estos gases siempre han estado presentes en la atmósfera terrestre e impiden que parte del calor que desprende la Tierra tras ser calentada por el Sol se pierda en el espacio. Gracias a ellos el planeta tiene una temperatura agradable que lo hace habitable para el hombre. Pero el equilibrio que ha existido durante miles de años se ha roto y la OMM tiene claro el responsable: "Hay múltiples indicios de que el aumento de los niveles atmosféricos de CO2 está relacionado con la quema de combustibles fósiles", es decir, con el empleo por parte del ser humano del carbón, el gas natural y el petróleo.

La utilización de esos combustibles fósiles se disparó a partir de la Revolución Industrial y, con ello, las emisiones de gases de efecto invernadero. En el caso del CO2, la concentración alcanzó en 2018 las 407,8 partes por millón (ppm), lo que supone casi un 47% más que el nivel preindustrial (en 1750, cuando la concentración era de 278 ppm). El metano atmosférico alcanzó las 1.869 partes por mil millones (ppb) en 2018, casi un 159% más que el nivel preindustrial. Y en el caso del óxido nitroso su concentración atmosférica fue de 331,1 ppb, un 23% más que en 1750. Estos son los resultados de las más de 100 estaciones de medición repartidas por el planeta que sirven para elaborar el boletín de esta organización.

Más información en: El País (Ciencia)
 

6 de mayo de 2019

¡A cazar el CO2!

El calentamiento global necesita que se frenen las emisiones de gases contaminantes y también retirar los que ya están en la atmósfera.



El calentamiento global es el gran reto medioambiental de este siglo. La previsión de aumento de la temperatura se debe a la concentración de gases contaminantes, principalmente metano y dióxido de carbono (CO2). El Acuerdo del clima de París se comprometió a reducir estas emisiones, pero los expertos indican que no es suficiente. “Hay que retirar el CO2 que ya está en la atmósfera”, asevera el profesor de Química ambiental de la Universidad de Barcelona (UB), Xavier Giménez. Su equipo de investigación trabaja en el desarrollo de materiales porosos que capturen este gas. El docente también es autor del libro Matemáticas y cambio climático. Cuidar el planeta con cálculo superior, que pertenece a la colección de EL PAÍS Grandes Ideas de las matemáticas.

La atmósfera contiene un 0,04% de CO2. Parece muy poco, pero Giménez advierte que impera deshacerse de él. “Es muy complicado porque estamos hablando de muy poco y limpiar algo que casi está limpio, cuesta mucho energéticamente hablando”. Su grupo se encuentra analizando qué materiales retienen mejor este gas mediante simulaciones computacionales. La propuesta de uso será la de crear grandes árboles que configuren un bosque artificial. “Si se exponen al viento, al pasar a través del material, se capturaría el CO2”, explica. Este gas puede utilizarse como aditivo para bebidas o componente de combustibles, entre otras opciones.

El desarrollo de este tipo de soluciones se viene investigando desde hace décadas, aunque la captación de dióxido de carbono no compensaría su emisión. La clave, además de dar con un compuesto capaz de absorber el gas, sino que no sean precisas grandes cantidades de energía. Tampoco productos contaminantes, como las aminas, compuestos derivados del tóxico amoniaco, que actualmente se emplean en técnicas que evitan las emisiones de carbono.

Algunas industrias que liberan este gas con su actividad han implementado acciones para retenerlo y devolverlo a su origen. En 1996 se inauguró el proyecto Sleipner CCS (carbon capture and storage), en Noruega, el primero que tenía como objetivo almacenar CO2. La empresa Statoil Hydro comenzó a explotar un yacimiento de gas natural, el cual contiene hasta un 9% de este compuesto. La compañía lo depura y vuelve a inyectarlo bajo el lecho marino de la zona, de donde extrae el gas natural.

A nivel mundial se capturan más de 30 millones de toneladas de CO2 anualmente gracias a instalaciones de este tipo, según datos de la Agencia Internacional de Energía (IEA en sus siglas en inglés). Más del 70% de estas capturas ocurre en Norteamérica. La IEA calcula que los costes de extracción varían desde los 20 dólares por tonelada (unos 17,50 euros) —si la fuente es de alta pureza, como un yacimiento de gasta natural— hasta los 100 dólares por tonelada (87,70 euros). EE UU, frente a la paradoja negacionista del cambio climático de su presidente, Donald Trump, impulsó el pasado abril ventajas fiscales para quienes aplicasen estas técnicas.

 El origen es químico

La comprensión del funcionamiento del cambio climático, así como el desarrollo de soluciones para combatirlo tiene su origen en la química y las matemáticas. “La química participa en toda una serie de casos y procesos absolutamente críticos para poder entender cómo se comporta el clima”, explica el profesor Giménez. “Sin conocer la estructura química de los gases invernadero y su comportamiento no se puede entender el problema”.

Una vez identificados estos fenómenos, la formulación físico-química se produce en lenguaje matemático. “Es lo que permite tener capacidad predictiva”, apunta Giménez. Los modelos no son infalibles y solo se demuestra su eficacia con el tiempo. En los años 70 se describió el desarrollo del deterioro de la capa de ozono. Las siguientes décadas fueron las que confirmaron que los modelos eran correctos. Por este motivo los modelos matemáticos que estiman un aumento de temperatura de entre 1,5 y 2 grados se revisan continuamente. “Se puede discutir si son más acertados o no, pero el cambio climático existe, eso es incuestionable”, zanja. Reconoce que lo que no se puede asegurar es cuánta culpa tiene la acción del ser humano sobre él, pero matiza que este “no puede perturbar el ambiente de tal forma que pueda llegar a causar un problema grave”.

Giménez considera que todos los problemas de este tipo “o se han resuelto o están en vías de hacerlo”. Aunque advierte: “Excepto el calentamiento global. Es el único problema que aún no tiene un horizonte de solución y eso es porque aún no estamos haciendo lo suficiente”.

Tomado de: El País (España)

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?

Fuente:

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.

Fuente:

QUO

12 de noviembre de 2014

ONU pide a los países que eliminen las emisiones de gases de efecto invernadero para el 2100

  • El informe sobre cambio climático servirá de guía maestra para la cumbre de París e 2015

  • Los 800 científicos que han participado piden reducir a cero las emisiones de CO2

  • "Se dice que la acción climática nos va a costar mucho, pero si no actuamos costará más"






"No hay un plan B, porque no tenemos un planeta B", ha sentenciado Rajendra Pachauri, presidente del Panel Científico para el Cambio Climático de Naciones Unidas (IPCC, por sus siglas en inglés). La presentación en Copenhague (Dinamarca) del informe científico de síntesis elaborado por más de 800 científicos durante los últimos 13 meses no ha dejado espacio para la duda ni oportunidad alguna para la inacción. "Con este informe en las manos, la ignorancia ya no puede ser un argumento para justificar la inacción", ha asegurado Michel Jarraud, secretario general de la Organización Meteorológica Mundial.


El documento jugará un papel principal en las negociaciones internacionales del más alto nivel que se sucederán de ahora en adelante para tratar de firmar un acuerdo mundial, un nuevo Protocolo de Kioto, en al cumbre del clima de Naciones Unidas que tendrá lugar en París en 2015. Algo en lo que la comunidad internacional, con presencia de líderes de la talla de Barack Obama (EEUU) o Hu Jintao (China) entre otros, ya falló en la cumbre de Copenhague en 2009. "Este informe es más preciso, más fuerte y el nivel de confianza que ofrece es mucho mayor", ha explicado Jarraud. "Ya no hay excusas para la inacción", ha dicho. 

La influencia del ser humano sobre los sistemas climáticos es clara y está creciendo, y sus impactos pueden notarse ya en todos los continentes. Si no se hace nada al respecto, "el cambio climático aumentará las probabilidades de sufrir impactos severos, generalizados e irreversibles para la gente y para los ecosistemas", según el trabajo. Pero, hay opciones al alcance de la comunidad internacional para adaptarse al cambio climático y para realizar acciones de mitigación que puedan asegurar que los impactos del aumento de temperatura media global permanecen en en un rango manejable.

"Tenemos los medios para limitar el cambio climático", ha dicho Pachauri durante la presentación del informe, que ha podido ser seguido en vídeo por internet. "Las soluciones son muchas y permitirán el desarrollo económico y humano. Todo lo que necesitamos es la voluntad de cambio, y confiamos en que será motivada por el conocimiento y la comprensión de la ciencia del cambio climático", sentenció Pachauri.

El artículo completo en:

El Mundo (España)

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

20 de agosto de 2013

Los efectos del calentamiento global durarán 200.000 años

Dos estudios sobre el cambio climático sostienen que el calentamiento global podría ser una catástrofe mayor de lo que se imaginaba y que sus efectos durarán cientos de miles de años.


El primer estudio, publicado por investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía en California, explica cómo serían nuestros océanos si no se frena la emisión de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO2), y la descripción es preocupante. Los científicos examinaron fósiles que existieron en condiciones de efecto invernadero hace unos 50 millones de años, cuando la concentración de CO2 en la atmósfera era más del doble que en la actualidad, y concluyó que estas condiciones climáticas acabaron con numerosos arrecifes oceánicos.

Debido al calentamiento de las aguas, los arrecifes de coral, también denominados bosques marinos, fueron reemplazados por "aparcamientos de grava", dijo el investigador Richard Norris al portal de Internet Red Orbit. A continuación se produjo probablemente una extinción masiva de especies debido a la falta de plancton, agregó.

Aunque los efectos del calentamiento de ese periodo afectaron especialmente a las profundidades del mar, lo realmente sorprendente es el tiempo que duró: nada menos que 200.000 años. Y esos niveles de concentración de CO2 podrían alcanzarse en nuestro planeta en tan solo 80 años, señala el portal Quarzt.

Otra investigación realizada por el oceanógrafo Richard Zeebe, de la Universidad de Hawái, alerta también de que los efectos del cambio climático podrían durar mucho más de lo que sospechábamos.

Zeebe descubrió que, con el tiempo, la Tierra puede llegar a ser más vulnerable a los gases de efecto invernadero, lo que significa que un aumento relativamente bajo de CO2 puede incrementar de manera significativa las temperaturas.

El pasado mes de mayo se confirmó que la concentración de CO2 en la atmósfera ha alcanzado un nuevo máximo en la historia de las mediciones científicas. La presencia de CO2 en el aire llegó a las 400 partes por millón de moléculas en los registros de la estación atmosférica Mauna Loa (Hawái), considerada el epicentro mundial del estudio de los gases de efecto invernadero desde que comenzó a operar en 1958.

Fuentes:
 
RT Actualidad

TeleSur

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 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

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:

20 de marzo de 2013

¿Cómo explotan las palomitas de maíz?

Palomitas, pipocas, pororó o pochoclo.

Palomitas, pipocas, pororó o pochoclo.

Las explosiones se producen cuando hay una expansión súbita de gas: eso es lo que sucede cuando las palomitas de maíz estallan. Una palomita de maíz consiste en un centro de almidón húmedo encerrado en una capa exterior dura.

Esta capa impide que los gases se escapen, por lo tanto cuando se lo pone al fuego, el agua interior no se evapora, sino que se se sobrecalienta por encima de su punto de ebullición normal. Cuando el recubrimiento finalmente se rompe por la presión, el agua se evapora.

La mezcla de almidón se expande porque de repente está llena de pequeños agujeros de vapor. Llamamos palomitas de maíz –o pochoclo, pipocas, pororó o popcorn- a esta espuma cocida de almidón. Para experimentar en casa, trate de perforar la capa de algunos granos de maíz. Esto detendrá la explosión.

Fuente:

BBC Ciencia

17 de marzo de 2013

Mecánica de Fluidos: Presión

Mecánica de Fluidos - Tercera Parte

En el anterior capítulo del bloque hablamos sobre las diferencias entre los tres tipos de fluidos –líquidos, gases y plasmas–. También pusimos de manifiesto algo en lo que los esos tres estados se parecen: en el hecho de que, dado que pueden fluir, la interacción con ellos no se produce como si fueran un todo, sino sólo con la parte del fluido en contacto con cualquier otra cosa. Esa característica hace muy útil una magnitud fundamental en mecánica de fluidos, a la que nos dedicaremos hoy: la presión.

Sin embargo, como siempre, antes de entrar en faena detengámonos un momento para hablar sobre la respuesta al desafío planteado al final del anterior artículo.


Respuesta al Desafío 1 – Densidad

Cálculos aparte, recuerda que lo esencial es comparar los valores obtenidos con los que tienes más o menos asimilados –agua y aire, por ejemplo– para ver si tienen sentido y qué significan las densidades calculadas.
La bola de goma era fácil: un 80% de la densidad del agua, que es 1000 kg/m3, no es más que 800 kg/m3.
El anillo de oro requería simplemente buscar la densidad del oro –ya que no importa si es un anillo, un martillo o un bloque del tamaño de tu casa, la densidad del oro es la que es–: unos 19 300 kg/m3. Dicho de otro modo, casi veinte veces la densidad del agua –el oro es un metal muy pesado–.

En el caso del tornillo hacía falta emplear la fórmula que define la densidad: masa entre volumen. Además, era necesario utilizar unidades del Sistema Internacional para poder comparar con el resto –kilogramos y metros cúbicos–. El tornillo tenía una masa de 10 gramos, es decir, 10-2 kg, y un volumen de 10-6 m3. Dividiendo uno por el otro obtenemos su densidad, 10 000 kg/m3, diez veces la densidad del agua.

Finalmente, el trozo de madera tenía las unidades ya en el Sistema Internacional, de modo que no hacía falta más que dividir su masa –0,5 kg– entre su volumen –0,8 m3–: 0,625 kg/m3. Pero, ¡ah!, qué madera más curiosa, ¿no? Tiene menos densidad que el aire, lo cual es imposible. No olvides nunca que esto no son matemáticas, sino física — imagina resultados comparándolos con realidades que conoces para ver si la cosa encaja o no encaja.

Así, la ordenación que se nos pedía debería ser: madera imposible, bola de goma, tornillo y anillo.

De sólidos perfectos a otros menos sólidos

Como dijimos en la entrada anterior, la interacción con un fluido es, por su propia naturaleza, sólo con parte de él. De ahí que magnitudes muy útiles en otros campos de la mecánica, como la fuerza, no lo sean tanto aquí. Aunque parezca extraño, creo que la manera más fácil de verlo no es precisamente con fluidos sino con un sólido que no se comporte como uno ideal — de modo que hagamos el tránsito desde un sólido rígido de verdad a uno que no lo sea.

Imagina que tienes frente a ti un bloque de un sólido perfecto, cuyas partículas están unidas por fuerzas tan enormes que es imposible deformarlo ni tampoco destruirlo. Todas y cada una de las partículas que forman el sólido se mueven como un todo. La única manera de interaccionar con este cuerpo es, por tanto, con todas las partículas a la vez. Si ejerces una fuerza sobre él, por ejemplo, tal vez puedas moverlo y tal vez no, pero no podemos ir más allá de eso; de hecho, el comportamiento de este bloque es muy simple comparado con el de un fluido.

Pero imagina ahora que el cuerpo se “reblandece” hasta convertirse en una especie de escayola. Ahora la fuerza que puedas ejercer sobre él es importante, pero puedes lograr otras cosas además de empujarlo. Por ejemplo, si concentras una gran fuerza en la punta de un clavo, tal vez puedas perforar el bloque. La clave, claro está, es que ahora es posible mover unas partículas respecto a otras.

Así, si pones la punta de un clavo sobre la superficie del bloque y luego le das un golpe a la cabeza del clavo, es irrelevante lo que haya lejos del clavo: la interacción que nos importa es fundamentalmente la que hay entre la punta del clavo y las partículas del bloque en contacto con ella. ¿Ves como esto se va pareciendo a un fluido?

Pero ahora la fuerza ya no es lo único que importa: no es lo mismo que hagas una fuerza determinada sobre una punta de clavo muy afilada que sobre otra que no lo sea. Por lo tanto, a diferencia del caso del bloque sólido perfecto, la fuerza no es tan útil como antes para predecir el comportamiento del bloque. Otros ejemplos en los que esto sucede con sólidos no perfectos son la nieve, el barro, una pared de yeso, etc. Cuanto menos “sólido” sea el cuerpo, menos importante será la fuerza como magnitud única, ya que menos interaccionamos con el cuerpo en su conjunto y más con las partes de él que tocamos.

Resulta entonces muy útil introducir un concepto nuevo que describe justo lo que necesitamos: no la fuerza total ejercida sobre algo, sino algo así como la fuerza que corresponde a cada partícula del cuerpo, ya que las interacciones que nos interesan no son entre cuerpos completos, sino entre partes en contacto. Y ese concepto es precisamente el de presión.

Concepto de presión

Como solemos hacer, permite primero que te dé la definición estricta de presión para luego hablar sobre lo que significa realmente.
La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
Hagamos entonces algo también muy común en estos bloques: una analogía absurda. Imagina, paciente y estimado lector, que en una habitación hay un grupo de gente. Se trata de cien personas cuyos lazos de unión son intensísimos: tanto que nunca jamás hacen algo por su cuenta, sino que actúan todos a la vez o no actúan en absoluto. Se trataría de algo análogo al sólido perfecto de antes.

Si quieres modificar el comportamiento de este grupo de gente, por lo tanto, no tienes más remedio que hacerlo en grupo. Supongamos que deseas, por ejemplo, que trabajen para ti haciendo algo. El problema estaría entonces en que no puedes modificar el comportamiento de uno solo, sino únicamente de todos a la vez; así, si cada uno está dispuesto a trabajar por 100€, te costaría nada menos que 10 000€ hacer que trabajaran, pues debes compensar a los cien para que actúen.

Como puedes ver, para predecir el comportamiento de este grupo la única magnitud relevante sobre lo que haces es el dinero total que empleas: en el caso del sólido perfecto, la fuerza con la que empujas el bloque rígido. Pero supongamos que la situación es distinta.

Hay un segundo grupo de personas menos ligadas unas a otras: cada una hace un poco lo que le da la gana. El comportamiento del grupo ya no es común. Puedes, por ejemplo, emplear una cantidad de dinero pero no para todo el grupo, sino sólo para unos cuantos — de modo que algunos actúen de una manera y otros de otra. Por ejemplo, puedes emplear 500€ para intentar que trabajen para ti.

Pero ¿basta con saber la cantidad de dinero que empleas? No. Cuando el comportamiento de un grupo –o de un cuerpo– no es tan simple como antes, hace falta más información. Ahora no tienes por qué interaccionar con todo el grupo, sino sólo con parte, y eso determina lo que sucederá en el futuro. Lo importante no es el dinero total que empleas –la fuerza con la que empujas– sino otra cosa que merece su propio párrafo.

Lo importante es el dinero que corresponde a cada miembro del grupo. En términos físicos, lo importante es la fuerza por unidad de superficie, es decir, la presión.

Por ejemplo, podrías emplear esos 500€ para convencer a cincuenta miembros del grupo de que trabajasen, pero naturalmente se negarían, ya que a cada uno –y recordemos que estos tipos son individualistas y lo que les importa es lo que les toca a ellos– le corresponderían 10€. Sin embargo, si ofreces ese dinero sólo a cuatro de ellos cada uno recibiría 125€, con lo que trabajarán gustosos.

La primera magnitud –el dinero que empleas– es el análogo a la fuerza. Por ejemplo, al intentar clavar un clavo en una pared de yeso, se trata de la fuerza con la que golpeas el clavo. Naturalmente, a más fuerza en el golpe mayor probabilidad de conseguir clavar el clavo, pero hace falta saber algo más.

La segunda magnitud –el número de miembros del grupo a los que ofreces ese dinero– es el análogo a la superficie en la que repartes esa fuerza. En el caso del clavo, la interacción es clavo-pared, luego se trataría del área de contacto entre la punta del clavo y la pared. Evidentemente, a menor número de miembros del grupo a los que ofrezcas el dinero –a menor superficie de contacto– más le toca a cada uno. Y lo que importa es el dinero por persona, es decir, la fuerza por unidad de superficie: la presión.

Raquetas de nieve
 

Minimización de la presión: raquetas de nieve (Burtonpe/Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0).

En este ejemplo nuestro propósito era modificar el comportamiento, clavar el clavo, pero a veces queremos justo lo contrario. Por ejemplo, si tienes que caminar sobre una superficie cubierta de una espesa capa de barro, no quieres hundirte en ella. Por lo tanto, lo que deseas es minimizar la presión: ejercer una fuerza lo más pequeña posible por una parte y repartirla sobre una superficie lo más grande posible por otra. Tal vez puedas controlar ambas magnitudes, tal vez sólo una –por ejemplo, si quieres caminar sobre la nieve y no estás dispuesto a adelgazar–, pero conociendo el efecto de la relación entre ambas puedes adaptarte mejor al mundo que te rodea.

Unidad de presión – El pascal

Dado que la presión es la fuerza por unidad de superficie y ambas magnitudes tienen sus propias unidades, las de la presión son unidades derivadas: vienen dadas al dividir las unidades de fuerza y las de área. La fuerza se mide en newtons (N) en honor al ínclito Sir Isaac Newton, y la superficie se mide en metros cuadrados (m2), con lo que la presión se mide en newtons por cada metro cuadrado (N/m2).

Sin embargo, esto es más soso que yo –que ya es decir–, con lo que en 1971 le dimos un nombre propio a esta unidad. Dado que uno de los padres de la mecánica de fluidos en general y de la presión de fluidos en particular es el francés Blaise Pascal, el N/m2 recibió precisamente su nombre:
Un pascal (Pa) es la presión correspondiente a una fuerza de un newton repartida sobre una superficie de un metro cuadrado.
De modo que lo mismo da decir quinientos pascales (500 Pa) que quinientos newtons por cada metro cuadrado (500 N/m2). Pero ¿eso es mucho o poco? Como siempre, nos hace falta comparar estos números con otros que podamos hacer asimilables a nuestro sentido común. Para ello tendrás que creerme, ya que no vamos a estudiar aquí en profundidad las unidades de fuerza (eso lo hicimos en un bloque diferente que no es necesario para entender éste).

El peso de un objeto de 100 gramos de masa es más o menos de 1 newton. Si repartimos esa fuerza sobre una superficie cuadrada de 1 metro de lado, la presión resultante sería justo de un pascal: un newton sobre un metro cuadrado. Sin embargo, eso puede no decirte nada, de modo que utilicemos un ejemplo diferente pero equivalente a éste.

Si en vez de 1 N y 1 m2 utilizásemos 0,5 N y 0,5 m2, el resultado sería exactamente igual que antes: medio newton sobre medio metro cuadrado es la misma presión que un newton sobre un metro cuadrado. De modo que podemos tomar algo como un billete (cuyo peso es alrededor de 0,01 N) y depositarlo sobre una mesa. El peso del billete se reparte sobre la superficie del propio billete, que es alrededor de 0,01 m2, con lo que la presión vuelve a ser la misma: 0,01 N sobre 0,01 m2, es decir, 1 Pa.

Un pascal, billete
 

Una presión aproximada de un pascal.

Así, para asimilar la magnitud del pascal puedes imaginar lo siguiente: un pascal es la presión que ejerce un billete sobre una mesa. Como puedes comprender, se trata de una unidad minúscula — pero recuerda que no la hemos elegido, debe necesariamente valer lo que vale para que el Sistema Internacional sea coherente, ya que es una unidad derivada de otras.


¡Ojo! Peso ≠ Presión

El ejemplo del billete tiene un peligro: que al mirarlo pienses que la razón de que su presión sobre la mesa sea muy pequeña es que el billete pesa muy poco. Recuerda siempre que la presión depende de dos cosas diferentes: fuerza (en este caso, el peso del billete) y superficie (en este caso, la del propio billete ya que es donde presiona contra la mesa).

Las buenas noticias son que es muy fácil librarse de esa falsa idea pensando en lo siguiente: como vimos antes, 0,01 N sobre 0,01 m2 es exactamente la misma presión que 1 N sobre 1 m2. Así, en vez de imaginar un billete sobre la mesa, imagina cien billetes idénticos sobre la mesa, uno al lado del otro. El peso total es de 1 N, la superficie total es la de cien billetes, es decir, 1 m2.

La presión sigue siendo de 1 Pa, exactamente la misma que la que ejercía un solo billete.

La clave de la cuestión, claro, es que si usamos más de un billete aumentamos el peso, pero también aumentamos la superficie de manera proporcional, con lo que realmente no cambia nada respecto a la presión sobre la mesa. Y entender eso es básicamente entender el concepto de presión: podríamos poner cien millones de billetes uno al lado del otro y la presión sería la misma que la que hace un solo billete.

Sí, soy pesado y no me importa serlo: la presión es la relación entre fuerza y superficie, de modo que un objeto muy pesado puede ejercer una presión muy pequeña o viceversa. Peso y presión no son lo mismo.

Sin embargo, la consecuencia inmediata del pequeño tamaño de 1 Pa es que muy a menudo utilizamos múltiplos de esta unidad. Un kilopascal es el equivalente a mil pascales (1 kPa = 1 000 Pa), un megapascal el equivalente a un millón de pascales (1 MPa = 1 000 000 Pa), etcétera. Desgraciadamente, dependiendo de dónde y cuándo a veces se utilizan también otras unidades que no son del SI como las atmósferas y los milibares, pero de ellos hablaremos en su momento.

Presión en líquidos

La manera más fácil de comprender el concepto de presión, en mi opinión, es hacerlo utilizando sólidos apoyados sobre algo, como acabamos de hacer. Sin embargo, como hemos visto en el capítulo anterior, los sólidos y los fluidos no se comportan igual debido a la capacidad de fluir de unos y la ausencia de esa capacidad en los otros. Como siempre, un ejemplo tonto es la mejor manera de ver esta diferencia.
Imagina un objeto con un peso de 100 N (que, con la gravedad terrestre, es el peso aproximado de un objeto de 10 kg), apoyado sobre una mesa. ¿Qué presión ejercerá?

A estas alturas estoy seguro de que estás levantando una ceja: hombre, depende, responderás. ¿Cómo de grande es la superficie en la que se apoya ese peso? Y tendrías razón, por supuesto. Si el objeto es un martillo, no sería lo mismo depositarlo sobre la mesa apoyado horizontalmente, de modo que el mango repose sobre la mesa a lo largo, que hacerlo de manera que la cabeza del martillo sea el único contacto con la mesa. En el primer caso la superficie es mayor que en el segundo, luego la presión será menor.

Pero ¿y si el objeto no fuera sólido, sino un fluido? Entonces no sería tan fácil controlar esa superficie de contacto. Si no encerrásemos el fluido en un recipiente, se desparramaría por toda la mesa –y, si fuera un gas, por toda la habitación–. El comportamiento de los fluidos, una vez más, es más complejo que el de los sólidos.

Un líquido, si tiene suficiente espacio para fluir y desparramarse tanto como sea necesario, siempre terminará formando una película infinitamente fina (con un límite tan extremo que, en lo que respecta a este bloque, podemos considerar cero). El propio peso del líquido tiende a llevarlo hacia el suelo y, dado que las partículas no ocupan posiciones fijas, todas ellas terminarán contra el suelo. Puedes imaginarlo así: si viertes agua sobre el suelo con una jarra, el agua forma un charco sobre el suelo. Si el agua fuera un fluido perfecto, ese charco sería infinitamente fino y extenso.

Por tanto, en esas condiciones ideales –un fluido perfecto y una superficie tan grande como sea necesaria– la presión que ejerce el líquido al final será cero, independientemente de la cantidad de líquido, ya que se habrá esparcido infinitamente. Podríamos decir –horrible afirmación, pero si te ayuda bienvenida sea– que cada parte del líquido tienden a ocupar el lugar más bajo posible, de modo que el grosor final sea cero y la presión también lo sea.

Si evitamos que esto suceda, por ejemplo, encerrando el líquido en un recipiente, entonces el líquido seguirá este comportamiento hasta donde puede: ocupará primero la base del recipiente como en el caso anterior pero, cuando ya no quede sitio en el fondo, irá rellenando el resto del recipiente hasta que todo el volumen de líquido esté “apoyado” o bien sobre el fondo o bien sobre el resto de líquido y las paredes.

Como consecuencia, casi toda la presión que los líquidos ejercen se debe a su propio peso, y casi toda esa presión se debe a que “forzamos” al líquido a ocupar el recipiente en vez de desparramarse infinitamente, que es lo que tiende a hacer por la combinación de su propio peso y la capacidad de sus partículas de fluir unas sobre otras. Desde luego, si el líquido se mueve a gran velocidad (por ejemplo, saliendo de la boca de una manguera) puede ejercer presión que no tiene nada que ver con su peso, y de ello hablaremos en su momento.
Sobre cuánto vale esa presión dependiendo de cuánto líquido hay, cómo es el recipiente y cuál es la naturaleza del líquido hablaremos en el siguiente capítulo, ya que es algo con la suficiente miga como para merecer una explicación cuidadosa. Pero ¿y los gases? ¿forman también charcos en el suelo?

Presión en gases y plasmas

Como vimos al hablar de los distintos tipos de fluidos, los gases y plasmas se diferencian de los líquidos en que no mantienen un volumen constante, ya que las partículas que los forman no sufren interacciones tan intensas como aquéllos. Esta “libertad” supone un comportamiento diferente respecto a la presión.
Hay algo en lo que gases y plasmas sí se parecen a los líquidos: como ellos, su propio peso tiende a hacerlos fluir hacia abajo y llegar al suelo. Así, en casi todos los casos el comportamiento en este sentido es parecido al de los líquidos, tanto más cuanto más denso sea el gas. Cuando se trata de un gas suficientemente denso se comportará casi igual que un líquido, como sucede con el hexafluoruro de azufre.

Sin embargo, por un lado los gases suelen ser –aunque no siempre lo sean, ni tenga esto que ver con la definición de gas– menos densos que los líquidos, con lo que el efecto de la gravedad se nota menos sobre ellos. Por otro, la libertad de movimiento molecular es tan grande que la velocidad de cada molécula es muy grande. Como consecuencia hay gases lo suficientemente ligeros como para que la gravedad terrestre, por ejemplo, no sea suficiente para retenerlos, como es el caso del helio. En estos casos la presión debida al peso es casi inapreciable.


¿Por eso los globos flotan?

No –aunque sí tenga que ver con el hecho de que el helio es muy poco denso–. El responsable principal es el aire que rodea al globo, que lo empuja hacia arriba de acuerdo con el principio de Arquímedes. Pero, dado que en este mismo bloque dedicaremos un capítulo entero a hablar de ese principio, permite que aquí simplemente te diga que no, los globos no flotan porque el helio sea capaz de escapar de la gravedad de la Tierra.

Como ejemplo, el aire caliente de los globos aerostáticos, dependiendo de su temperatura, puede seguir siendo suficientemente denso como para no poder escapar de la gravedad terrestre pero sí ser lo bastante ligero como para que el aire de alrededor lo sustente. Lo que hace que un globo flote es precisamente el hecho de que sea menos denso que el aire que lo rodea — el helio es, además, tan ligero que podría escapar incluso sin aire alrededor.

Podrías pensar entonces que los gases apenas ejercen presión, sobre todo si son ligeros, pero la propia libertad de movimiento de sus partículas hace que ejerzan un tipo de presión que los líquidos apenas ejercen: la debida a los choques de esas moléculas con cualquier cosa que se encuentre cerca.

Un líquido es algo así como un conjunto de bolas bastante pesadas que siempre se mantienen juntas y apenas pueden moverse: si estás bajo ellas notarás la presión, pero si estás por ejemplo a un lado no notarás nada. Un gas o un plasma, por el contrario, consta de bolitas mucho más ligeras pero que se mueven caóticamente, chocando unas con otras y saliendo disparadas en todas direcciones con mucha facilidad. Así, si estás debajo apenas notarás el peso de esas bolitas, pero si estáś a un lado –o debajo, o encima– notarás los golpecillos constantes de todas las bolitas.

Dado que esta agitación de las bolitas –una agitación molecular a nivel microscópico, aunque aquí tratemos a los fluidos como continuos– depende de la temperatura del gas, aquí tienes otra gran diferencia en la presión de líquidos y gases/plasmas. Al calentar un líquido apenas se nota diferencia en la presión que ejerce, ya que aunque cambie la temperatura, el movimiento molecular sigue siendo muy leve ya que las moléculas mantienen sus distancias más o menos fijas. Sin embargo, los gases y plasmas que se calientan, al moverse sus partículas más deprisa, golpean todo lo que los rodea más violentamente, con lo que su presión aumenta proporcionalmente con la temperatura. Puedes leer más sobre este efecto –que en este bloque no trataremos más– en el dedicado a la termodinámica.

Pero claro, imagina que tienes sobre ti una cantidad ingente de gas: entonces, aunque cada bolita sea muy ligera, una acumulación gigantesca de bolitas sobre tu cabeza sí ejercerá una presión considerable. Como siempre, es difícil poner etiquetas a las cosas que no simplifiquen demasiado el asunto: dependiendo del sistema físico concreto que estemos estudiando podremos despreciar algunos efectos y no otros. Si estudias la presión ejercida por el helio dentro de un pequeño globo, por ejemplo, la presión debida al peso del helio es muy pequeña. Si estudias la presión ejercida por todo el hidrógeno del Sol sobre su núcleo, la presión debida al peso es tan grande que te trituraría como una cucaracha, con lo que sería una estupidez despreciarla.

Lo bueno es que la presión es la que es independientemente de sus causas: puede deberse fundamentalmente al peso del propio fluido, como suele suceder en los líquidos, o al movimiento de sus partículas en gases o plasmas, pero su descripción y sus consecuencias son idénticas.

Ideas clave

Para seguir el bloque con garantías debes haber asimilado los siguientes conceptos fundamentales:
  • La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
  • La unidad de presión es el pascal (Pa). Un pascal equivale a una fuerza de 1 newton repartida sobre una superficie de 1 m2.
  • La presión en los líquidos suele deberse a que los encerramos en un recipiente sobre cuyas paredes y fondo se apoyan, de modo que el peso del propio líquido es la causa de la presión.
  • La presión en los gases y plasmas suele deberse al movimiento de las partículas que los forman, aunque si hay suficiente cantidad pueden ejercer presión debida al peso como los líquidos.
  • Tanto en un caso como en otro, si el fluido se mueve en una determinada dirección puede aparecer una presión adicional que no tiene que ver ni con el peso ni con la agitación molecular.

Hasta la próxima…

Imagino que ya sospechas de qué va a ir el desafío de este capítulo: de calcular presiones. Dado que hemos explicado el concepto básico utilizando sólidos, con ellos seguiremos; en la siguiente entrega nos dedicaremos específicamente al cálculo de la presión en fluidos. Recuerda, como siempre, comparar lo que obtienes con resultados que tengas asimilados, para ver si tienen sentido o has metido la pata.


Desafío 2 – Presión

El desafío de hoy tiene dos partes, y te aviso de que hay que hacer algunas operaciones matemáticas. ¡Qué se le va a hacer!

Imagina, pacientísimo lector, que has decidido hacer un picnic sobre un campo nevado. La nieve puede soportar una presión máxima de 5 kPa, y sobre ella has puesto una mesa de 20 kg (recuerda que, en la gravedad terrestre, el peso de algo en newtons es diez veces su masa en kg). La mesa se apoya sobre cuatro patas de base cuadrada y 20 cm de lado cada una.

La primera pregunta es, ¿se hundirá la mesa en la nieve? La respuesta, por cierto, es que no –o esto no tendría gracia– pero el objetivo es, naturalmente, que consigas demostrarlo.

La segunda pregunta es, si empiezas a poner bocadillos de 250 gramos cada uno sobre la mesa, ¿cuántos bocadillos podrás poner sobre ella antes de que se hunda en la nieve?

Como siempre, os pido que no contestéis a estas preguntas en comentarios, ya que el objetivo es que cada uno piense por su cuenta y si respondes aquí fastidias al resto. En la siguiente entrega, como siempre, hablaremos sobre la respuesta a este desafío.

Fuente:

El Tamiz
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