Se deben manipular con guantes o con una esponjita o con un plástico, como el de la funda en las que suelen venir envueltas.
¿Y eso por qué? Pues porque se reduce su vida útil, se funden antes.
Pero para saber por qué ocurre esto, antes veremos cómo funcionan las lámparas.
Las lámparas de incandescencia —las bombillas de toda la vida— constan de una ampolla de vidrio que contiene un gas inerte (argón o criptón) y un filamento de wolframio. Y es el paso de la corriente eléctrica la que hace que el filamento de wolframio alcance altas temperaturas —que oscilan alrededor de los de 2000 ºC— que dan como resultado la emisión de luz visible.
Comoquiera que el color de esta luz es algo amarillento —como corresponde a la zona de menor energía del espectro visible— se hace necesario aumentar la temperatura del filamento para conseguir una luz más blanca. Pero el wolframio puede sublimar y el filamento hacerse más delgado en algunos puntos. Y es en estos puntos en los que puede fundirse, dando como resultado un filamento roto y una bombilla oscurecida por el wolframio enfriado y depositado. Decimos entonces que la bombilla se ha fundido.
Para obtener una luz más blanca se utilizan actualmente las lámpara halógenas, que permiten que el filamento alcance una temperatura más elevada sin que el wolframio llegue a fundir.
¿Y cómo lo consiguen?
Las lámparas halógenas además de su filamento de wolframio o tungsteno, contienen una atmósfera gaseosa formada por el gas inerte y por un halógeno (generalmente yodo o bromo), que consigue que el wolframio se mantenga más estable de la siguiente manera: cuando el wolframio pasa a estado gaseoso y entra en contacto con las paredes de la lámpara se enfría, combinándose con el halógeno para formar el halogenuro correspondiente. Por otra parte, en las zonas del filamento donde haya sublimado más wolframio, el conductor disminuye de grosor y por tanto aumenta la temperatura. Y es en estas zonas donde el metal se deposita sobre el filamento reparándolo.
Este ciclo regenerador permite una temperatura mayor de lo habitual y ofrece una luz más blanca, pero requiere de un compuesto de cuarzo —que soporta mejor las altas temperaturas— para la fabricación de la bombilla.
Pero el compuesto de cuarzo no se puede tocar con los dedos, porque restos de grasa corporal quedan adheridos a la superficie. Esta fina capa adherida se calienta y presenta diferente temperatura que el resto de la lámpara. Cuando el wolframio llega al cuarzo ya no se enfría y se rompe el ciclo regenerador. Además la huella de suciedad provoca una alteración química del cuarzo que es conocida como desvitrificación y que provoca su deterioro y contribuye a que el filamento se funda.
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Al someter el hierro al fuego de proporcionamos gran cantidad de calor. Esta energía suministrada hace que los átomos del metal se muevan con mayor intensidad y vibren aceleradamente.
Pero cuando no toda la energía puede ser admitida se pierde en forma de radiación lumínica mostrando el color rojizo característico del hierro calentado en la forja.
Pero… ¿por qué rojo y no otro color?
De hecho el rojo no es el único color. La luz roja tiene una longitud de onda larga, que se corresponde con una energía baja, y es el primer color adquirido por el hierro candente. Si intensificamos el calor, si aumentamos la temperatura, obtendremos emisiones lumínicas con unas frecuencias cada vez más altas y unas longitudes de onda más cortas. Y el color cambiará del rojo al amarillo, de ahí al blanco y finalmente al azul.
Y no solamente le pasa eso al hierro, podemos observar el mismo efecto en otras sustancias que con calor se vuelven luminosas.
Nota sabionda: El color ideal para el forjado es un blanco-anaranjado. Como deben ser capaces de apreciar las diferentes tonalidades, muchos herreros trabajan en lugares de baja iluminación.
Nota sabionda: La astrofísica utiliza esta relación entre los colores y la temperatura en su estudio de las estrella.
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Cuando la corriente eléctrica pasa por cualquier conductor se genera calor a causa del rozamiento de los electrones que forman la corriente eléctrica. Parte de la energía que transportan se disipa en forma de calor. Este efecto se conoce con el nombre de Efecto Joule.
Loe electrones ganan energía cinética en su libre circulación hasta que chocan con alguna partícula de las que componen el conductor y vuelven a iniciar su movimiento hasta el próximo choque. La energía que el electrón transmite a esta partícula se transforma en vibración al aumentar su estado energético. Los contínuos choque aumentan la energía acumulada en el conductor y se irradia en forma de calor.
El calor que se acumula en el conductor y que posteriormente se irradia, es mayor cuanto mayor sea la resistencia que el conductor opone al paso de la corriente. Esta resistencia variará en función del conductor, de su tamaño, forma y grosor.
Por ejemplo, un alambre grueso y corto ofrece poca resistencia al paso de la corriente eléctrica y, por consiguiente, se calentará poco. En cambio, un alambre fino y largo opondrá más resistencia y acumulará y desprenderá más calor. Un buen conductor desprenderá poco calor y un mal conductor desprenderá más.
La solución para obtener una buena cantidad de calor a partir de la corriente eléctrica es hacerla pasar por un no muy buen conductor muy estrecho y largo. Y generalmente dispuesto en espiral o zig-zag para comprimirlo y evitar que ocupe una superficie excesiva.
Muchos utensilios y pequeños electrodomésticos se basan en este principio elemental: estufas eléctricas, tostadoras, secadores de cabello, calentadores de agua…
Nota sabionda: La ley de Joule dice que “el calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente.
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Se ha convertido en un electrodoméstico habitual en muchos hogares, así que su giro constante nos es familiar.
Pero… ¿por qué gira?
El microondas tiene un magnetrón que emite radiaciones electromagnéticas de una determinada frecuencia, que excitan las moléculas de agua forzándolas a moverse.
El resto de moléculas, aunque no experimentan ninguna excitación, también se mueven junto con las moléculas de agua. Este movimiento o vibración molecular se traduce en calor.
Si la fuente de la radiación estuviera en un lateral y el alimento permaneciera inmóvil, tan solo se calentaría esa parte del alimento, quedando el resto frío. Es decir, tan solo se calentaría o cocinaría una parte del alimento.
Para que el alimento se caliente de manera homogénea es necesario que las radiaciones lo alcancen en su totalidad de manera uniforme. Y aunque su frecuencia está calibrada para que éstas penetren lo más profundamente posible, el plato giratorio es un añadido que contribuye a aumentar la posibilidad de que todas las moléculas sean irradiadas y que el alimento se caliente de una manera totalmente regular.
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Un espejismo es una ilusión óptica debida a la reflexión total de la luz, originada cuando ésta atraviesa capas de aire de distinta densidad. Así objetos lejanos ofrecen una imagen invertida como si se reflejasen en el agua, o bien aparecen flotando en el aire o sobre la superficie del mar.
Pero… ¿cuál es el mecanismo que los forma?
Ya se apuntaba en el primer párrafo: el cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio a otro de diferente densidad, que se mide con el índice de refracción, que no es más que la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio del que se trate.
Así, cuando la onda de luz incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios, y si éstos tienen índices de refracción distintos, se produce la refracción. El ejemplo clásico de este fenómeno es el de un lápiz y otro objeto semi-sumergido en un vaso con agua: la cuchara parece quebrada.
También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura (y por ello densidad), de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total.
Los espejismos pueden ser de dos tipos: superiores e inferiores, dependiendo de en qué lugar se encuentra la capa de aire caliente.
¿Cómo es eso?
Los espejismos superiores se producen cuando el aire que está cerca de la superficie es más frío (y por lo tanto más denso) que el aire que se encuentra justo encima. Esta inversión térmica se suele dar en latitudes altas donde los mares son fríos y la capa de aire cercana a la superficie del mar está más fría que la superior. La luz ascendente es refractada hacia abajo por la capa cálida produciendo una imagen invertida que parece flotar en el cielo.
Los espejismos inferiores son más comunes, y se producen cuando el aire que está más cerca de la superficie es más caliente (y por lo tanto menos denso) que el aire que se encuentra justo encima. Este fenómeno se observa preferentemente en los desiertos donde el espejismo puede dar la apariencia de un lago o mar desde cierta distancia y, en un ejemplo mucho más cercano, en el asfalto recalentado de las carreteras, con la apariencia de una superficie líquida que refleja imágenes, como un charco. Pero cuanto más se avanza hacia esa zona más parece alejarse, hasta que de repente desaparece.
Veamos algunas imágenes más:
Nota sabionda: Si hace mucho calor y el asfalto de la carretera está muy caliente, incluso se puede apreciar a simple vista como asciende el aire caliente. Y la diferente densidad de ese aire ascendente provoca que llegue una imagen borrosa al observador, pues el diferente índice de refracción hace que la luz se refracte de forma continua al atravesar las distintas capas de aire y se curve.
Nota sabionda: Una cosa parecida ocurre al repostar el automóvil. Si el día es soleado se puede observar en los alrededores de la entrada al depósito, un efecto óptico, una distorsión de imagen. En este caso provocada por los gases desprendidos por el combustible. De una densidad diferente al la del aire circundante y por ello provocadores de refracción.
Respuesta a una consulta de Leonel Domínguez Quijano
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La temperatura del polo, sí… pero… ¿de cuál?
Porque en contra de lo que podría pensarse, las temperaturas del Polo Norte y del Polo Sur difieren notablemente entre sí.
El Polo Sur es el más frío de los dos. En la estación rusa Vostok se ha llegado a registrar la temperatura más baja medida alguna vez en la Tierra: -89,2 ºC el 21 de julio de 1983. Y en la base norteamericana Amundsen-Scott, es común registrar temperaturas por debajo de los -50 ºC, que es la temperatura promedio anual para el continente.
En cambio, en el Polo Norte, si bien las temperaturas descienden por debajo de los -40ºC, no llegan a los extremos del Polo Sur, manteniéndose la media anual alrededor de los -30 ºC.
Esta diferencia climática se debe a que la Antártida es un continente helado y el Polo Norte un mar congelado en el centro del Océano Ártico, en la llamada cuenca de Nansen.
La Antártida es un continente donde el hielo y la nieve cubren una enorme masa de tierra hasta una altitud media de 2.835 m sobre el nivel del mar y una altitud puntual de hasta 4.000 m. Como se estima que el espesor de la capa de hielo es de unos 2.700 m, la tierra estaría prácticamente a nivel del mar.
Entonces… ¿cuáles son los mecanismos que causan esta diferencia térmica?
El agua posee un alto calor específico, lo que significa que para calentar una determinada cantidad de agua se necesita un aporte de energía mayor que el que requieren otros elementos. Tarda más tiempo en calentarse y también más en enfriarse.
Así, los océanos se calientan muy lentamente y también tardan más tiempo en desprenderse del calor que han acumulado, dando como resultado un clima más suave. Y eso es lo que ocurre en el Polo Norte.
En cambio, en el Polo Sur existe un clima continental sin que se sienta la acción reguladora del océano, por lo que el frío es más extremo, al desprenderse más rápidamente del calor acumulado durante el día. La altitud también contribuye, ya que a mayor altura la temperatura desciende. Y es allí precisamente, en los puntos más altos, donde se registran las temperaturas más extremas.
Nota sabionda: La Antártida es el único continente que no tiene una población humana permanente.
Nota sabionda: No hay una razón a priori para posicionar el Polo Sur en un huso horario, pero por una razón de conveniencia práctica, la Base Amundsen-Scott mantiene el tiempo de Nueva Zelanda.
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Es realmente molesto un parabrisas empañado. Y peligroso cuando se empaña de repente y las condiciones atmosféricas son adversas: lluvia, nieve… o simplemente es de noche.
Así que es necesario desempañarlo lo antes posible y mantenerlo así para tener visibilidad y facilitar la conducción.
Pero para saber la mejor forma de hacerlo es conveniente saber primero por qué se empaña.
Tanto el parabrisas como el resto de lunas del coche se empañan cuando el aire está húmedo y el cristal está suficientemente frío para que el vapor de agua se condense sobre él. Como lo más habitual es que haya más humedad dentro del habitáculo cerrado del coche que en el exterior y que la temperatura interna sea más elevada que la externa, el cristal se empaña por dentro.
Y la razón de esta diferencia de humedad y de temperatura son los propios ocupantes del vehículo. El vapor de agua que exhalamos con la respiración, la evaporación de agua de las prendas y objetos por la temperatura corporal… Por eso se empañan más rápidamente cuanto más ocupantes hay en el vehículo.
Sabiendo que el factor determinante es la humedad, es fácil deducir que lo que se debe hacer para desempañar el cristal es secar el ambiente. ¿Y cómo?
No es cuestión de dejar de respirar, así que bastará abrir un poco las ventanas para que el aire del menos húmedo del exterior penetre y los seque, o poner en marcha el aire acondicionado dirigido al parabrisas para secarlos más rápidamente. Pero ¿aire caliente o frío?
En realidad no importa la temperatura del aire porque no se empañan por diferencia térmica. Se empañan por condensación de humedad, así que hay que secar los cristales, no enfriarlos o calentarlos. Por ello tomaremos la solución más cómoda, y si en el exterior hace frío no abriremos las ventanas ni pondremos el aire frío para congelarnos, si no que usaremos la calefacción. Y si en el exterior no hace excesivo frío y en el interior hace calor, abriremos las ventanas o pondremos el aire frío. O ambas cosas a la vez.
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Es habitual poder ver a estas gráciles aves zancudas mantenerse sobre una sola de sus delgadas patas. Pero… ¿por qué lo hacen? ¿no es una postura incómoda?
Mantienen esta curiosa postura para regular su temperatura corporal.
El plumaje de las aves mantiene la temperatura de su cuerpo al funcionar como aislante, pero el pico y las patas, al carecer de plumas, son zonas del cuerpo por las que se pierde calor.
Pérdida que se acrecienta cuando el flamenco se encuentra en el agua, por lo que adopta en ella con mayor frecuencia la mencionada postura, replegando una de su largas patas (con mucha superficie de contacto) bajo el cobijo de su plumaje. Así la pérdida de calor se reduce a casi la mitad.
Este mecanismo es utilizado por otras aves zancudas como las cigüeñas.
En cuanto a la incomodidad, esta no es tal. Nos parece una postura incómoda a nosotros porque nos es difícil de mantener sin perder el equilibrio, pero las patas del flamenco possen un mecanismo de bloqueo que encaja la articulación de la pata de apoyo, de tal manera que el animal no realiza ningún esfuerzo muscular para mantenerse así.
Un mecanismo similar al que evita que los pájaros se caigan de las ramas en las que se posan.
Nota sabionda: Los flamencos se alimentan de crustáceos y algas. Los carotenoides que obtienen de su comida son los que tintan su plumaje: desde el blanco de las crías al rosa o rojo luminoso de los adultos sanos.
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Algodón de azúcar: una imagen ligada a la infancia y a las ferias. Tan mágico en su creación y tan etéreo como dulce.
¿Qué curioso no se ha preguntado cómo se hace? Sí, todos hemos visto las hebras y como el vendedor las enrolla alrededor del palito hasta conseguir la gigantesca masa que nos entrega. Pero… ¿cómo se transforman los granos de azúcar en ese algodón?
Ante todo decir que lo de algodón es por el parecido tacto y aspecto, por nada más.
Para fabricarlo se utiliza una máquina especial que consta de un recipiente circular (como un barreño) y de un pequeño núcleo que gira por el efecto de un motor. En este núcleo hay un pequeño cuenco con una gran cantidad de diminutos agujeros y con una fuente de calor bajo él.
El azúcar —y el colorante rosa— se vierten en el cuenco giratorio. El calor derrite el azúcar y por efecto de la fuerza centrífuga el dulce sale despedido por los orificios en forma de hilos que, antes de recogerlos, hay que esperar a que se enfríen y solidifiquen.
Y es por efecto del calor que el azúcar pierde su estructura cristalina para hacerse amorfa, lo que permite que forme una fibra tan suave y flexible, a la que se pueden enrollar más fibras de azúcar, hasta formar la nube algodonosa que se vuelve pegajosa con la humedad y que se deshace rápidamene en la boca.
Nota sabionda: El algodón de azúcar se hizo popular en 1904 y sigue siéndolo en la actualidad, asociándose a ferias, espectáculos circenses y actividades festivas en general. Aunque las raciones son de gran volumen y realmente enormes para un niño, no son especialmente calóricas, pues la ración se limita a una cucharada de azúcar y aire. Eso sí, mucho aire.
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En esta entrada se trató acerca de la temperatura más baja que se puede alcanzar: el cero absoluto. Ahora, el buen curioso se pregunta: ¿Y la más alta?
La energía interna es la energía que una sustancia contiene en su interior debido al hecho de que sus átomos y moléculas están en movimiento. Y la temperatura es un concepto inventado por el hombre para asignar un número a esa energía, de manera que podamos comparar o establecer aumentos o disminuciones.
Entonces una mayor temperatura se corresponderá a una mayor velocidad de vibración, de desplazamiento y de choque de los átomos y moléculas que forman la sustancia. Y si existe límite a la temperatura que se puede alcanzar vendrá determinado por un máximo de velocidad.
¿Existe ese límite de velocidad para el desplazamiento de las partículas atómicas? Veamos antes qué sucede al calentar un sólido añadiéndole energía calorífica.
En primer lugar se operará un cambio de estado y el sólido se fundirá en un líquido, situación en la que las moléculas gozarán de más libertad de movimiento y podrán seguir aumentando su velocidad. Después se operará un nuevo cambio de estado físico y el líquido se evaporará convirtiéndose en vapor o gas, en una condición en la que sus átomos y moléculas se moverán rápida y libremente en todas direcciones.
Si la sustancia está compuesta de moléculas, tarde o temprano éstas se desharán en fragmentos más pequeños o en átomos como resultado de las violentas colisiones y la elevada velocidad. Incluso los átomos se romperán a una temperatura lo suficientemente alta, con los electrones arrancados de sus órbitas y los núcleos atómicos disgregados, dando como resultado un hirviente y fluido infierno de electrones libres y fragmentos atómicos cargados, que conocemos con el nombre de plasma y que muchos califican de cuarto estado de la materia.
¿Podemos seguir calentándolo? Sí, pero hasta un límite. Hasta que esas partículas alcancen la máxima velocidad posible en el Universo: la velocidad de la luz en el vacío. Una velocidad fijada en 1.080 millones de Km/h (300.000 Km por segundo).
La Teoría de la Relatividad de Einstein nos explica que cualquier objeto, un electron por ejemplo, puede aproximarse a la velocidad de la luz pero no alcanzarla. También que conforme una partícula se mueve más rápidamente se vuelve más pesada. Así que ha de existir un límite antes de que las partículas de un plasma alcancen la velocidad de la luz y un peso infinito. Consideraciones teóricas sitúan esa temperatura en 14×10^31 grados.
No se puntualiza si Fahrenheit o Celsius, pero a esos niveles… ¡qué más da!
Nota sabionda: Este estado de agregación fue identificado por primera vez por Sir William Crookes en 1879, y fue denominado plasma por Irving Langmuir.
Nota sabionda: El estado de plasma es más corriente de lo que parece. De hecho, la mayor parte de la materia del Universo visible se encuentra en estado de plasma. La materia de las estrellas y las nebulosas, por ejemplo, se encuentra en ese estado merced a las elevadas temperaturas.
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