Desafiando a la Termodinámica

El titular de la noticia, publicada el 22 de abril de 2019, se las trae: desafío a la Física ya que un aparato funciona sin consumir energía. Todo el mundo sabe que el calor fluye espontáneamente entre dos cuerpos que están a temperatura distinta, desde el que está a mayor hacia el que está a menor, hasta que sus temperaturas se igualan. 

Pues parece ser que se ha conseguido que el proceso funcione al revés sin gastar energía (consumiendo energía eléctrica ya tenemos los frigoríficos).

Habrá que esperar para ver si es una falsa alarma como ha pasado otras veces con noticias sobre superar la velocidad de la luz, bajar del cero absoluto de temperaturas y más historias por el estilo.

Un dispositivo que desafía a la Física enfría sin consumir energía

"Un simple dispositivo que permite que el calor fluya temporalmente desde un objeto frío a uno caliente sin una fuente de alimentación externa ha sido desarrollado por físicos de la Universidad de Zurich. Curiosamente, el proceso inicialmente parece contradecir las leyes fundamentales de la física. 

Si se coloca una tetera con agua hirviendo sobre la mesa de la cocina, se enfriará gradualmente. Sin embargo, no se espera que su temperatura caiga por debajo de la de la mesa. Es precisamente esta experiencia cotidiana la que ilustra una de las leyes fundamentales de la física, la segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía de un sistema natural cerrado debe aumentar con el tiempo. O, más sencillamente: el calor puede fluir solo de un objeto más cálido a uno más frío, y no al revés. 

Los resultados de un experimento reciente llevado a cabo por el grupo de investigación del profesor Andreas Schilling en el Departamento de Física de la Universidad de Zurich (UZH) parecen cuestionar la segunda ley de la termodinámica. Los investigadores lograron enfriar una pieza de cobre de nueve gramos desde más de 100 ° C hasta una temperatura significativamente inferior a la de la habitación sin una fuente de alimentación externa. "En teoría, este dispositivo experimental podría convertir el agua hirviendo en hielo, sin usar energía", ... dice Schilling en un comunicado.

Para lograr esto, los investigadores utilizaron un elemento Peltier, un componente comúnmente utilizado, por ejemplo, para enfriar los minibares en las habitaciones de los hoteles. Estos elementos pueden transformar las corrientes eléctricas en diferencias de temperatura. Los investigadores ya habían utilizado este tipo de elemento en experimentos anteriores, en relación con un inductor eléctrico, para crear una corriente de calor oscilante en la que el flujo de calor entre dos cuerpos cambiaba de dirección de manera perpetua."

Lámpara centrípeta

Pues es ya la tercera lámpara que tengo con la misma forma pero contenidos diferentes: de lava (con masas gelatinosas que suben y bajan), de convección (con confetti brillante que se mueve por convección) y esta de tornado, que lleva un motor inferior que al girar produce un tornado en el que las bolitas de porexpan se mueven hacia el centro del tubo. Además, las luces led van cambiando de color para ambientar el asunto. 

Es una forma muy sencilla de visualizar la fuerza centrípeta.

¡Tu cuerpo conduce la corriente eléctrica!

No hay aparato más claro para ver la conducción de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano. Es muy sencillo y barato, pero cuando se gasta su batería hay que tirarlo. 

En los vídeos se ve como funciona: en lugar de dos personas se pueden poner unas cuantas más y se sigue apreciando la conducción de forma visual con lámparas led y sonora.

Por cierto, Volta, el inventor de la pila eléctrica, la presentó a Napoleón y se dice que hizo pasar la corriente a través de unos cuantos de sus húsares.

Velocidad relativa saltando en la cama elástica

Cuando saltas hacia arriba en una cama elástica fija, tu movimiento es vertical. Pero ¿y si la cama elástica se mueve con velocidad constante?

En el vídeo el observador se mueve con la misma velocidad que el tractor que tira del remolque que lleva la cama, pero ¿qué vería si estuviera ocupando una posición fija en el exterior?

¡Y parece que no te mueves!

Una de las cabezonadas más en boga últimamente es negar que el hombre llegó a la Luna, y eso que el año 2019 que acaba de terminar se ha celebrado nada menos que el 50 aniversario de ese hecho. 

Tampoco se queda atrás afirmar que la Tierra es plana. Claro que es difícil apreciar su curvatura a simple vista, pero para eso están las imágenes desde los satélites (¡que algunos dicen que están trucadas!).

Pero lo que casi nadie se plantea es que cuando estamos sentados tranquilamente en realidad llevamos una velocidad de giro debida a la rotación de la Tierra, además de velocidad de traslación alrededor del Sol. ¡Que además tienen unos valores impresionantes!

En cuanto a la rotación, considerando que el radio ecuatorial es de 6378 km  y que se da una vuelta completa cada 24 horas, la velocidad de un punto situado en el Ecuador es de 1670 km/h (ya sabes, 2 pi R km en 24 h), que son 463 m/s.¡No está nada mal!

Precisamente estos días ha aparecido en los medios de comunicación una noticia relacionada con la traslación alrededor del Sol, ya que el 5 de enero la Tierra se ha encontrado a la mínima distancia del Sol, y, por tanto, moviéndose a su máxima velocidad según las leyes de Kepler, superior a los 100000 km/h, y eso sí que es una barbaridad.

Transcribo la noticia tal como aparece en el ABC digital.

"Aunque ahora mismo se encuentre inmóvil, sentado en una silla, lo cierto es que se está moviendo a una velocidad endiablada. Concretamente, a 110700 kilómetros por hora. A 30,75 kilómetros por segundo. Y a pesar de que no haya notado nada, este domingo día 5 de enero de 2020 la Tierra, donde se aposentan sus pies, se encuentra moviéndose alrededor del Sol a «máxima potencia». ¿Y a qué se debe?

La respuesta es su órbita elíptica: nuestro planeta tiene un recorrido ovalado en el que el Sol no está exactamente en el centro. Este domingo, justo a las 8.48 (hora peninsular), la Tierra alcanza el perihelio, que es el punto más cercano a la estrella. En concreto, nuestro planeta se encontrará a algo más de 147 millones de kilómetros. La gravedad que ejerce el Sol sobre la Tierra, que es mayor al estar más cerca, provoca la mayor velocidad orbital, con una aceleración de 3420 kilómetros por hora respecto a la velocidad media de nuestro planeta, que se sitúa en los 107280 kilómetros a la hora.

Por el contrario, en el momento del afelio -cuando la Tierra está en el punto más alejado del Sol- y que este año tendrá lugar el 4 de julio-, su velocidad será de dos kilómetros por segundo menos. Es decir, «desaceleraremos» nuestra velocidad orbital. Y,a demás, estaremos unos a unos 5 millones de kilómetros de distancia más lejos de lo que actualmente nos encontramos.

Este fenómeno fue descubierto por el matemático Johannes Kepler, quien gracias a las notas de uno de sus maestros, el astrónomo danés Tycho Brahe, quien se percató de la órbita elíptica de la Tierra. Esto le llevó a definir la que hoy se conoce como primera ley de Kepler: «Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, que ocupa uno de los focos de la elipse».

Pero siguió más allá y en la segunda Ley de Kepler enunció que «la línea que une a uno de los planetas con el sol barre áreas iguales en tiempos iguales». Esto explica cómo varía la velocidad de un planeta en los diferentes puntos de su órbita y cómo aumenta su velocidad cuanto más cerca está de la estrella.

Así, la velocidad orbital de un planeta será menor, a mayor distancia del Sol, y a distancias menores la velocidad orbital será mayor. La distancia media del Sol es en promedio de 150 millones de kilómetros. En el afelio alcanza los 152,09 millones de kilómetros y en el perihelio baja a 147,10 millones de kilómetros de distancia."

El árbol de Navidad más químico

Este arbolito tan friki lo ha hecho una antigua compañera que ahora anda por Valencia con la oposición ya superada, y nos lo ha enviado como felicitación de Navidad. Para el año que viene ya se me ha ocurrido una variante que puede quedar muy chula, pero habrá que esperar hasta entonces ...

Así que Felices Fiestas y un estupendo 2020, en el que igual hay suerte y tenemos gobierno.

¡Esto SI que es una REACCIÓN a lo BESTIA!

La reacción de descomposición catalítica del agua oxigenada genera una buena cantidad de oxígeno, que al burbujear a través de una mezcla jabonosa produce una espumación que se conoce como "la pasta de dientes del elefante".

Ya hay una entrada sobre este asunto en este blog y también en el blog de reacciones químicas.

En el vídeo aparece la reacción grabada en el laboratorio del IES Domingo Miral; queda espectacular, pero, eso sí, a escala de laboratorio.

En otras condiciones, con permanganato de potasio como catalizador y con la mezcla caliente, la reacción es bastante más rápida, y hay proyecciones importantes.

Pero mi colaboradora habitual encuentra por la web las noticias más curiosas, esta vez me ha dejado a bolos con este vídeo en el que la reacción se produce a lo bestia: un recipiente de reacción enorme y en condiciones de rapidez óptimas. ¡El resultado da miedo! ¡Debe ser récord mundial de animaladas hechas con una reacción química!

A partir del minuto 7:30 se ve cómo organizan el asunto y el resultado producido. ¡Que como además la reacción es fuertemente exotérmica, mejor que el personal salga del recinto a escape!

Cursillo acelerado de física cuántica, por el Nobel Serge Haroche

En la revista XL Semanal de mitad de agosto pasado aparece un artículo divulgativo sobre la física cuántica y el gato de Schrödinger (¡sí, sí, otra vez el dichoso misino!). Como es cortito, lo transcribo íntegro.

El Premio Nobel de Física Serge Haroche nos da un pequeño cursillo para entender qué es la física cuántica y cuáles han sido sus grandes hitos

UN GATO VIVO Y MUERTO A LA VEZ

El físico Erwin Schrödinger ideó el experimento mental que sirve para entender las leyes de la física cuántica. Imaginemos un gato dentro de una caja opaca y cerrada donde también hay una botellita con gas cianuro y un mecanismo con un martillo que, en cuanto detecta un electrón, rompe la botellita. Puede que el mecanismo capture el electrón, el martillo rompa el frasco y el gas letal se esparza. En tal caso, si abrimos la caja, el gato aparecerá muerto. O puede que no. Y el gato aparecerá vivo. Hasta aquí todo es lógico. Estamos en el terreno de la física clásica, pero la cuántica nos desconcierta.

¿Por qué? Porque el electrón es al mismo tiempo onda y partícula. Para entenderlo, sale disparado como una bala, pero también como una onda. Es decir, toma distintos caminos a la vez. Y, además, no se excluyen. Por eso, el electrón será detectado y el gato morirá. Y, al mismo tiempo, no será detectado y el gato seguirá vivo. A escala atómica, ambas probabilidades se cumplen de forma simultánea. El gato acaba vivo y muerto a la vez, y ambos estados son igual de reales.

«Un ordenador cuántico no es más que una caja con un gato muy gordo en su interior», ironiza Serge Haroche, Premio Nobel en 2012.

Repasamos con el físico francés los hitos de la mecánica cuántica

Año 1865 / Y SE HIZO LA LUZ

«La historia de la física cuántica nace con una pregunta que la humanidad se hace desde siempre. ¿Qué es la luz? Las primeras respuestas fueron de tipo religioso. Hasta que Maxwell describe la luz como una onda electromagnética –explica Haroche–. Afirma que fuera del espectro de la luz visible hay fenómenos invisibles».

1905 / LA DUALIDAD ONDA-PARTÍCULA

Cuando un objeto se calienta, irradia luz. El Sol, por ejemplo. En teoría, a mayor frecuencia, más energía irradiada. Con las ondas cortas (rayos infrarrojos) salen las cuentas, pero con las largas (ultravioletas) los resultados son disparatados. «Einstein se percata de que la física clásica no puede explicarlo. Y propone que en la luz, además de ondas, viajan paquetes de energía (fotones). Abre así la caja de Pandora».

1925-28 / LAS SUPERECUACIONES

Schrödinger, Heisenberg y Dirac desarrollan las ecuaciones de la teoría cuántica. El sentido común nos dice que una partícula no puede estar en dos posiciones a la vez. Y que dos partículas separadas por millones de años luz no deberían adivinarse los movimientos y ‘copiarse’ una a otra como si estuvieran frente a un espejo. «Pero es así. Las matemáticas salen. Desafían nuestra lógica, pero es la teoría más exitosa y potente que ha desarrollado la mente humana».

1926 / LOS DADOS DE DIOS

Los padres de la física cuántica no terminan de asimilar sus propias teorías. «Hay que tener en cuenta que no podían ver los átomos como nosotros…». Además, sus postulados solo funcionan a un nivel microscópico. «Eso es algo que fastidiaba a Einstein. Es como si hubiera tenido dos hijas: la teoría de la relatividad, su favorita, y la física cuántica, con la que no estaba nada contento. Por eso decía que Dios no juega a los dados». La metáfora es una crítica a la mecánica cuántica, que rechazaba por su aleatoriedad.

1960 en adelante / ¡CALLA Y CALCULA!

Una nueva generación de físicos empieza a aplicar las ecuaciones cuánticas en el mundo real. Total, si funcionan… Se inventa el rayo láser, la fibra óptica, los relojes atómicos, etcétera. «En mi época en la facultad, si alguien divagaba, el profesor le decía: ‘¡Calla y calcula!’. La gran paradoja es que esas leyes se basan en la aleatoriedad, pero dan resultados muy precisos. Un reloj atómico marca la hora con una exactitud de una fracción de segundo desde el Big Bang».

2001: una odisea del espacio ... y del tiempo

Igual es que con esto de la jubilación el cerebro se te acartona, la capacidad de comprensión y la tolerancia disminuyen y vas directo a convertirte en un típico abuelo Cebolleta. ¡O que como tienes tiempo disponible te fijas en detalles que antes te pasaban inadvertidos!

El caso es que me he encontrado con una de mis antiguas cintas de VHS rota y como la película la tengo en DVD, fui a tirarla, con caja y todo. Y entonces  me fijé en lo que ponía. Ahí van las fotos.

"Años luz por delante de su tiempo" Toma, toma y toma. ¡Con lo fácil que hubiera sido decir simplemente ¡Por delante de su tiempo! Pero el años luz la lía parda: ¿qué es eso de comparar años luz (distancia) con tiempo?

En fin, qué se le va a hacer. Debe ser que padezco tiquismiquitis aguda.

Panorama para matar ... de risa

Los traductores de las películas filmadas en inglés a veces se cubren de gloria, sobre todo si tratan temas científicos y no han contado con los asesores adecuados.

A continuación puedes ver un trailer en inglés de la película "Panorama para matar", una de James Bond con Roger Moore haciendo de 007 que se filmó en 1985.  Después va un trailer diferente en castellano. ¡A ver qué te llama la atención!

Por si se te ha pasado, te pongo un corte de poco más de un minuto en el que todo queda explícito. Como dice un amigo, ¡es para ir a mear y no echar gota!