¿Qué es la entropía?

El término entropía lo introdujo el físico alemán Rudolf J. E. Clausius en 1850 para representar el grado de uniformidad con el que está distribuida la energía, sea ésta del tipo que sea.

Observó que cualquier diferencia de energía en un sistema tiende siempre a igualarse por sí sola.

Si un objeto caliente se coloca junto a uno frío, el calor fluye de manera que el primero se enfría y el segundo se calienta, hasta que ambos tienen la misma temperatura.

Y si dos depósitos de agua a diferente nivel se comunican entre sí, la energía gravitatoria hará que el nivel más alto disminuya y el más bajo aumente, hasta que los niveles de ambos depósitos se iguales.

Cuanto más uniforme sea la distribución, mayor será la entropía. Entonces, en ambos ejemplos ha aumentado la entropía.

Así también, cuando para un sistema en concreto la energía esté distribuida de manera perfectamente uniforme, diremos que la entropía es máxima para ese sistema.

Dice el primer principio de la termodinámica que “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”.

Y es de esa capacidad de transformación de la energía de donde proviene el concepto de trabajo, que no es más que el aprovechamiento de ese aumento de entropía. La energía sólo puede ser convertida en trabajo cuando, dentro del sistema en concreto, la concentración de energía no es uniforme.

Veamos un ejemplo. Tenemos un embalse de agua situado a una gran altitud. Como la concentración de energía es uniforme, la entropía es máxima. Ahora, abrimos las compuertas de la presa de ese embalse de agua y al hacerlo cambiamos el sistema de referencia al variar la distribución del agua a ambos lados de la compuerta. El agua fluye entonces con una gran energía gravitatoria y realiza un trabajo al hacer girar una turbina que convertirá esa energía gravitatoria en eléctrica.

Clausius afirmó que en la naturaleza era regla general que las diferentes concentraciones de energía tendían a igualarse con el tiempo.

De esta afirmación proviene el segundo principio de la termodinámica: “La entropía aumenta con el tiempo”.

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¿Por qué crujen los nudillos al presionarlos?

Al presionar sobre los nudillos de un puño cerrado o al entralazar los dedos y estirar las palmas de la mano, las articulaciones crujen con un característico y algo desagradable sonido.

¿Pero qué es exactamente lo que suena?

Veamos primero algo acerca de las articulaciones. Las que más fácilmente crujen son las que consisten en dos huesos unidos entre sí por superficies cartilaginosas, envueltas por una cápsula de fluido sinovial.

Se trata de una sustancia lubricante, que también sirve como fuente de nutrientes para las células cartilaginosas, y que contiene gases (oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono) disueltos.

Al crujir los dedos de las manos, se estira la cápsula de unión, pero el fluido no puede dilatarse a menos que la presión en el interior de la cápssula descienda. Entonces los gases disueltos pueden escapar del fluido sinovial, incrementando el volumen y la movilidad de la articulación.

Cuando la articulación recupera su posición, las burbujas de gases estallan produciendo el crujido. Pero no es la única causa, los tendones y ligamentos también juegan su papel.

Los tendones deben extenderse sobre la articulación para permitir el movimiento, así que también suenan cuando el tendón recupera su posición original.

 

 

Nota sabionda: Una articulación que haya crujido, no volverá a hacerlo hasta que los gases se hayan disuelto de nuevo en el fluido sinovial: entre 15 y 30 minutos.

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Las cuevas de Waitomo


¿El firmamento?

Eso puede parecer a simple vista, pero no… se trata del interior de una cueva.

Más concretamente del interior de las cuevas de Waitomo, situadas en la localidad del mismo nombre en Nueva Zelanda.

Son unas cuevas de roca calcárea que forman grutas que tienen como mayor particularidad la existencia de un gusano luminoso que se ubica en el techo de las mismas.

Este gusano bioluminiscente es el estado larvario de un insecto autóctono de Nueva Zelanda similar al mosquito, el Arachnocampa luminosa que emite una luz brillante con la que atrae su presa.

Las larvas son semitransparentes y miden unos 3 o 4 cm de longitud. Tejen un hilo mucoso que queda colgando del techo de la cueva, en el que disponen unas gotas pegajosas.

Estos hilos pegajosos son una trampa para obtener alimento, ya que los pequeños insectos atraídos por la luz quedan atrapados en los hilos de las larvas. Cuando esto ocurre, la larva desciende hasta el insecto para devorarlo.

Al final de su ciclo vital el gusano hace una crisálida y cuando sale con su forma de mosquito sólamente vive unos días en los que pone huevos en los techos de las cuevas.

Curiosamente muchos de estos mosquitos acaban sus días adheridos a los hilos pegajosos de otras larvas que se alimentarán de ellos.

Hay grutas con suelo seco y otras parcialmente inundadas. En estas últimas hay un embarcadero con unas barcas que los turistas utilizan para visitar las cuevas.

Estas barcas no llevan motor ni remos, se desplazan al ir tirando manualmente de una cuerda que traza el camino a seguir.

De esta manera el silencio y la oscuridad hacen más impresionante la peculiaridad de las cuevas y sus larvas luminosas.

 

 

Nota sabionda: La razón de su brillo es debida la reacción química de la luciferina, un componente producido por la enzima luciferasa. Cuanto más hambrienta se encuentra la larva más luciferina genera.

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Curiosidades del calendario

¿Por qué unos meses tienen 30 días y otros 31? ¿Y por qué febrero tiene solamente 28? ¿Y por qué son 29 en un año bisiesto? ¿Y cuáles años son bisiestos y por qué? ¿Y por qué no se añade ese día extra al final del año en diciembre en lugar de en febrero? ¿Y por qué se llama bisiesto ese año con un día más? ¿Eh? ¿Eh? ¿Por qué? ¿Por qué?

Estas y otras preguntas acerca del calendario seguro que se las ha planteado algún que otro/a curioso/a. Vamos a dar cumplida respuesta a continuación.

Antes de la reforma del calendario llevada a cabo por Julio César, el año romano comenzaba en el mes de marzo al relacionar el inicio del año con el “inicio” del ciclo de vida que supone la primavera. Y tenia 10 meses de 36 días, más 5 días al fin del mismo, dedicados a las fiestas de las saturnales.

Así septiembre era el séptimo, octubre el octavo, noviembre el noveno y diciembre el décimo. Nótese el uso de la raíz latina en el nombre del mes.

A partir de la reforma juliana, el año pasó a tener 12 meses —de 30 ó 31 días— incorporando a fin del mismo dos meses, que se llamaron enero y febrero. Los meses de 31 días eran los impares: marzo, mayo, quinto, séptimo, noveno y enero. Y los de 30 eran los pares: abril, junio, sexto, octavo y décimo. A febrero le correspondieron 29 (30 los años bisiestos) para obtener los 365 días.

A Cayo Julio César se le brindó el honor de designar un mes con su nombre, y el escogido fue el quinto mes, que a partir de la reforma juliana se llamó julio. Su hijo adoptivo, Cayo Julio César Octaviano, que fue designado emperador —con el título de augustus— asumió el poder absoluto dando origen al Imperio Romano. En su honor se llamó agosto al mes sexto, pero, dado que el mes sólo tenía 30 días y no podía ser que el Imperator Augustus tuviera un mes con un día menos que su padre, resolvieron agregarle un día más que tomaron del último mes, pasando febrero de tener 29 días a tener 28.

Como así habían tres meses seguidos con 31 días, se alteró la duración de los siguientes, pasando septiembre a tener 30, octubre 31, noviembre 30 y diciembre 31.

El año bisiesto fue una innovación del calendario juliano elaborado por el astrónomo griego Sosígenes de Alejandría por encargo de Julio César, que lo difundió por todo el Imperio Romano en el año 46 a.C.

Ocurre que existía un desfase entre el año solar (el tiempo que tarda la Tierra en orbitar alrededor del Sol es de 365 días y 6 horas) y el año cronológico de 365 días. Así, cada cuatro años se reúnen las horas suficientes para formar el día suplementario.

Este añadido hace que el año bisiesto tenga 366 días. Este día extra se añade al final del mes de febrero, por lo que este mes pasa a tener 29 días.

Y este día extra se le añade al mes de febrero, no solamente por ser el más corto, sino por ser el último del año. Así Julio César decretó que el 23 de febrero, día de Terminalia, tuviese 48 horas cada cuatro años.

Comoquiera que los romanos nombraban los días de los meses en referencia a las calendas (primer día de cada mes) y los idus (día 15 de marzo, mayo, julio y octubre, y 13 de los demás meses), el día suplementario se conoció como bis-sextus dies ante calendas martii (repite el sexto día antes del primero de marzo). El nombre es demasiado largo, así que lo de bis-sextus derivó a bisiesto.

Posteriormente, el calendario gregoriano, introducido por el Papa Gregorio XIII en el año 1582, modificó la periodicidad de los años bisiestos para regularizar el desajuste acumulado desde la implantación del calendario juliano, para lo que dispuso 97 años bisiestos cada 400 años. Ocurre que la duración del año solar es exactamente de 365 días, 6 horas, 13 minutos y 59 segundos 365 días, 5 horas, 49 minutos y 12 segundos, así que, con el calendario juliano resultaba un año civil de 365,25 días y, por lo tanto, sólo 0,0078 días más largo que el año solar verdadero.

La modificación introducida en la regla de los bisiestos, y que redujo la diferencia a 0,0003 de día, fue seguir considerando bisiestos los años múltiplos de cuatro excepto el último de cada siglo cuyas centenas no sean múltiplo de cuatro. Así que el año 2000 lo fue, pero no lo será el 2100. La regla gregoriana de los años bisiestos se podría enunciar como sigue: “Un año es bisiesto si es divisible por 4, a menos que sea divisible por 100 y no por 400″.

 

 

Nota sabionda: El calendario gregoriano es el utilizado en la actualidad por las naciones cristianas, a excepción de las que siguen el cisma griego que utilizan el calendario juliano, al igual que las naciones musulmanas.

Nota sabionda: El calendario juliano que entró en vigor el 1 de enero del 45 a.C. supuso que el año 46 a.C. —conocido como “el año de la confusión”— tuviera 15 meses. Concretamente se le añadieron 85 días, distribuidos en dos meses entre noviembre y diciembre (uno de 33 días y otro de 34 días) y otro mes intercalado en el mes de febrero. Con ello consiguieron que el calendario se correspondiera con las estaciones, cosa que ya no ocurría merced al desfase.

Nota sabionda: Para que la fiesta de Pascua coincidiera con la llegada de la primavera, el calendario gregoriano restó 10 días al año 1582, de tal manera que a al 4 de octubre no le siguió el 5 de octubre, si no el día 15 de octubre. Así, en el año 1583, el equinoccio vernal tuvo lugar el 21 de marzo.

Nota sabionda: El calendario gregoriano no se adoptó en Gran Bretaña hasta 1752, en Rusia hasta 1918 y en Turquía hasta 1927.

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¿Por qué algunos deportistas entrenan en la montaña?

Entrenan en alta montaña, a elevada altitud, para mejorar su rendimiento físico.

¿Y cómo mejora su rendimiento la altitud?

La altitud, por sí sola, obliga a nuestro organismo a realizar unos cambios adaptativos. Pero con un adecuado entrenamiento, estos cambios pueden mantenerse y favorecer el rendimiento deportivo.

El cuerpo humano tiene su punto óptimo de funcionamiento a nivel del mar, donde la presión equivale a 1 atmósfera y la concentración de oxígeno en el aire es de un 20,9%. En un individuo sano se satura de oxígeno la hemoglobina de los glóbulos rojos.

Pero la presión atmosférica decrece exponencialmente con la altitud y la cantidad de oxígeno que somos capaces de capturar con una inspiración también decrece.Esta falta de oxígeno crea problemas al cuerpo, que modifica su comportamiento para adaptarse.

Cuando esta falta disminución de oxígeno es detectada, el cuerpo segrega una hormona, la eritropoyetina —también llamada EPO— que estimula la formación de glóbulos rojos en la médula ósea. Con este mayor número de glóbulos rojos el organismo logra capturar la misma cantidad de oxígeno.

Tras una o dos semanas de entrenamiento, el cuerpo ya ha asimilado el esfuerzo muscular a las nuevas condiciones de oxigenación. Entonces… ¿qué pasa si volvemos a nivel del mar?

Pues que al regresar a una zona en la que respiramos más oxígeno, contando ahora con mayor número de glóbulos rojos, los tejidos musculares reciben un mayor aporte de oxígeno que los hace más resistentes rápidos y fuertes.

Claro que el organismo se adapta de nuevo a la anterior situación, pero se pueden contar con un par de semanas en las que el efecto montaña se mantiene.

 

 

Nota sabionda: Si se sigue subiendo, a mayores alturas se pueden presentar problemas por insuficiencia de oxígeno. Los alpinistas denominan “zona de la muerte” a la región ubicada sobre los 8000 m en la que ningún cuerpo humano puede aclimatarse.

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¿Los peces beben agua?

A juzgar por el famoso villancico… “pero mira cómo beben los peces en el rio… beben y beben y vuelven a beber…” se diría que sí.

Pero, amigos y amigas, curiosos y curiosas, los peces del río no beben. En el sentido más amplio: no beben ni agua. Otra cosa son los peces marinos; ésos sí que beben agua.

¿Y a qué obedece la diferencia?

Los peces marinos viven en un medio hiperosmótico, un medio que tiene una mayor concentración de sales que el propio cuerpo del pez. Como el agua siempre fluye, por ósmosis, de las concentraciones menos salinas a la más salinas, el cuerpo del pez pierde agua y sufre una progresiva deshidratación.

Así que se ve obligado a beber agua con el fin de separar de la solución salina el agua pura que les permita satisfacer sus necesidades metabólicas.

Pero al pez de agua dulce le sucede lo contrario. Su concentración salina es superior a la del medio y por ello deben eliminar el agua dulce que contínuamente ingresa en sus cuerpos. Y, por supuesto, no necesitan beber, puesto que agua dulce les sobra.

Resumiendo: ¿los peces beben agua? Los de agua salada, sí. Los de agua dulce, no.

 

 

Nota sabionda: Los peces de algua dulce toman a través de las branquias las pocas sales presentes en el agua que les rodea. Los peces marino excretan el exceso de sal a través de las branquias y de algunas glándulas rectales.

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Fotografía curiosa (7)

Curiosa y sorprendente imagen. ¿Qué es?

Pues es una macrofotografía de un ojo humano. Una imagen del fotógrafo armenio Suren Manvelyan, correspondiente a una serie que ha titulado Your beautiful eyes.

Unas imágenes de extraordinaria belleza, alguna de las cuales se muestran a continuación.




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¿Cuántos sabores conoces?

Si tu respuesta es: 4, salado, dulce, amargo y ácido… bien, estás aprobado; es la respuesta clásica que de niños aprendimos en el colegio.

Si tu respuesta es: 5, salado, dulce, amargo, ácido y umami… mucho mejor, o eres japonés o lo tuyo es de nota.

Vale, vale, pero… ¿umami?

Umami es una palabra compuesta japonesa que significa ‘sabor delicioso’ pues así es la sensación gustativa, difícil de describir pero sabrosa y duradera, que se experimentaba al tomar determinados alimentos.

Y el nombre es japonés porque fue un japonés el primero en ponerle nombre, el primero en identificar ese sabor sutil como único y no como mezcla o ausencia de los otros cuatro.

En 1908 Kikunae Ikeda —químico y profesor de la Universidad Imperial de Tokio— detectó un sabor común a los espárragos, el tomate, el queso y la carne, que no era dulce, ni ácido, ni amargo ni salado. Y era un sabor muy intenso en un plato típico japonés, una sopa de algas llamada kombu dashi.

De estas algas extrajo el compuesto responsable del sabor: el glutamato sódico, que además de poseer un sabor característico potencia también otros sabores haciendo más apetitosos los alimentos.

Algunos alimentos con sabor umami son pescados, mariscos, carne curada, champiñones, verduras como los champiñones, tomates y espinacas, algunos quesos fermentados y… ¡el jamón ibérico!

 

 

Nota sabionda: El primer encuentro de los humanos con el sabor umami se da al probar la leche materna.

Nota sabionda: Este sabor no se tuvo en consideración durante mucho tiempo porque no se habían identificado los receptores gustativos específicos. Fue en el 2000 que científicos de la Universidad de Miami descubrieron unos receptores específicos de glutamato en las papilas gustativas.

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Dragones azules

¿Dragones azules? Dragones azules, sí.

Así se conoce a los Glaucus Atlanticus, unas babosas marinas de la familia Glaucidae, que constituyen la única especie del género Glaucus.

El porqué del nombre queda claro solamente con echarles la vista encima.

Estos especímenes miden entre 5 y 8 cm y se les puede encontrar en las aguas templadas y tropicales de cualquier parte del mundo.

Como dato realmente curioso cabe citar que es capaz de alimentarse de las medusas conocidas como Carabelas portuguesas, ya que es inmune a su veneno.

Pero no tan solo es inmune sino que acumula los nematocitos en el estomago, para pasarlos posteriormente a los extremos de sas prolongaciones plumosas y usarlos para su propia defensa.

Veamos a continuación algunas imágenes más.

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¿Por qué nos tambaleamos después de dar muchas vueltas?

Todos hemos jugado a eso de niños (y si no lo has hecho pruébalo). Dar vueltas y vueltas, girar sobre nuestro propio eje repetidas veces y después parar de repente e intentar caminar en línea recta.

¡No se puede! ¡Es imposible! Nos tambaleamos de un lado a otro sin poder de mantener la dirección. E incluso nos caemos al suelo, incapaces de mantener la verticalidad.

Y no hablemos si utilizamos un giroscopio como el de la imagen: peor todavía.

Pero… ¿por qué ocurre esto? se preguntará algún curioso.

Para ello es necesario saber cómo hacemos para mantener el equilibrio, cómo funciona nuestro oído interno, que es el lugar en el que reside nuestro sentido del equilibrio.

El aparato vestibular se compone de la cóclea o caracol, tres conductos semicirculares y el sáculo y el utrículo, que son un par de pequeñas vejigas del laberinto membranoso del oído interno. El utrículo está en comunicación con los canales semicirculares, y el sáculo se comunica con la cóclea.

En su interior se encuentra la endolinfa, un fluido producido por las células epiteliales que recubren la parte interna de estas estructuras.

Al producirse movimiento, este líquido se desplaza y su movimiento en detectado por unos cilios extremadamente sensibles que se encuentran en las paredes internas de las estructuras que forman el oído interno.

El sáculo y el utrículo perciben cualquier aceleración sea cual sea su dirección, y los conductos semicirculares, merced a su posición, detectan los movimientos hacia arriba, abajo, delante, detrás así como de un lado a otro, registrando en todo momento la posición del cuerpo respecto a su entorno.

Cuando damos vueltas y vueltas, cuando nos vemos sometidos a giros reiterados, la endolinfa también gira con nosotros. Pero al pararnos de repente, la inercia provoca que el líquido siga girando durante cierto tiempo.

Así, en esos instantes, nuestro cerebro recibe informaciones contradictorias: los ojos le indican que el movimiento ha parado, al igual que la piel que no detecta el roce del aire, al igual que la musculatura que indica reposo; pero por otro lado, el oído interno le sigue señalando el movimiento de giro.

Esta discrepancias en las señales confunden al cerebro, provocando una sensación de mareo y pérdida de orientación. Como resultado, durante unos instantes nos tambaleamos porque nos es difícil permanecer de pie, y mucho más caminar en línea recta.

 

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