Conejos de chocolate que te enseñan física

Conejos de chocolate que te enseñan física


Uno de los problemas principales con los que nos encontramos cuando queremos intentar entender el mundo, es que es muy difícil lograr aislar un fenómeno en particular del resto. En la vida real, nos encontramos con que se dan múltiples sucesos, cada uno con diferentes causas y consecuencias de forma simultánea. Y ese es el problema principal de las Ciencias Sociales: las variables en juego son infinitas y generalmente resulta inviable o antiético realizar un experimento para comprobar una hipótesis.

Por suerte, en otras ramas de la ciencia la cosa es mucho más fácil, la física por ejemplo, estudia a los cuerpos y sus interacciones, y muchas veces es fácil realizar un experimento aislando un fenómeno de otro. Pero de todas formas, nos encontramos con el problema de que una persona que no estudia esta materia, suele verla como algo difícil e infranqueable. Por otro lado, muchas personas con mentalidad científica suelen analizar más cosas de las necesarias y ver el mundo más o menos así:



Muchas veces los colegios fallan en enseñar las herramientas básicas a sus alumnos para que entiendan algo tan simple como es la transmisión de calor. Puede parecer una tontería, pero tener estas cosas en mente nos ayudan en muchos aspectos de la vida: desde pensar en cómo abrigarnos eficientemente dependiendo del clima, hasta para elegir el color del techo de nuestra casa, o para conservar fría una cerveza. Queramos o no, la ciencia está en todos lados. O mejor dicho, necesitamos de una cierta base de conocimientos científicos para interactuar de forma más eficiente con el Universo.

El calor, para la física, es el la transferencia de energía de un cuerpo que tiene más temperatura, a uno que tiene menos. Contrariamente a lo que muchos creen, calor no es temperatura, sino transferencia de la energía (que lleva a un cambio de temperatura de los cuerpos). Así que la frase misma "transmisión de calor" sería una redundancia, pero se usa igual. Cuando decimos que el agua está caliente, estamos queriendo decir que tiene mucha energía térmica. Esto significaría que sus moléculas están vibrando mucho, así que si lo tocamos, nos transmitiría esas vibraciones a nuestras manos, y dependiendo de qué tan potente sean, podrían hacernos daño.

Tocar un cuerpo caliente no es la única forma de transferir energía térmica, hay tres formas. Ésta sería la conducción, también existen la radiación y la convección, pero en la mayoría de los casos (sino en todos) se dan las tres situaciones de forma simultánea, con algunas en mayor medida que otras. Por eso, estos tres conejos de chocolate se han sacrificado para mostrar cada una de la forma más aislada posible.




link: http://www.youtube.com/watch?v=E5chWfVLmHk

Conducción

En el primer caso, vemos que un asesino coloca una plancha caliente sobre el conejo de chocolate. La temperatura de fusión del chocolate es de cerca de 36º (para que se nos derrita en la boca), y la plancha seguramente está por encima de los 100º, así que las moléculas de la misma tienden a transmitir parte de su temperatura al chocolate, derritiéndolo de a poco, mientras que ella se enfría lentamente. Desde luego que no podemos percibir (en el video) el cambio temperatura del acero si pasa de 150 a 145º, pero existe y se puede medir.
La conducción se produce cuando dos sustancias entran en contacto, y se produce un intercambio térmico del de más temperatura al de menos, hasta que el sistema queda en equilibrio térmico. Este fenómeno sucede principalmente entre sólidos, y en menor medida en líquidos. En los gases, la conductividad térmica es mínima porque las moléculas se encuentran muy separadas entre sí.


Radiación

En el segundo caso, se le aplica al conejo una dosis de radiación infrarroja. Sucede que la radiación no es sólamente lo que tienen las bombas atómicas, sino que son simplemente partículas muy pequeñas, sin masa, que se comportan como ondas de diferente frecuencia.
Dependiendo la frecuencia que tengan, representan a las ondas de radio, las infrarrojas, la luz, rayos ultravioleta, rayos X. Cada una con diferentes propiedades y características, los conos y bastones de nuestros ojos tienen la capacidad de interactuar con lo que llamamos luz. Los rayos X pueden atravesar la carne, pero no tanto otras cosas más densas como los huesos o los metales. La radiación infrarroja interactúa con casi toda la materia, y cuando llega desde la lámpara hasta la superficie del chocolate, aumenta su temperatura.
Todos los cuerpos emiten radiación infrarroja, mientras mayor sea su temperatura, más emitirán. Esta es una de las razones por las que los cuerpos tienden a "enfriarse", o quedar en equilibrio térmico con el ambiente. Aunque no esté en contacto con nada, un cuerpo perderá energía en forma de radiación infrarroja.


Convección

Finalmente, el tercer conejo sufre el ataque de un secador de pelo. Un chorro de aire caliente impacta sobre su cara. Habíamos dicho que los gases no tienen buena conductividad térmica, porque las moléculas del mismo interactúan débilmente entre sí. Pero si generamos un gran movimiento del mismo, lograremos que muchas partículas hagan contacto con el conejo. De esta forma, el aire perderá temperatura, y el chocolate ganará, equilibrándose.
En termodinámica, la convección es la transmisión de calor gracias al movimiento de un fluído, en otras ramas de la física, como en la mecánica de fluídos, se le llama convección al simple movimiento de fluídos, sin interesar si hay o no transmisión de calor.

Vida cotidiana

En la vida real, podemos utilizar estos conceptos para comprender cómo hace un termo para mantener la temperatura del líquido que almacena. Todos los que hayan roto uno alguna vez, sabrán que están hechos de una doble capa de vidrio espejado. El espejado sirve para no perder temperatura por radiación, ya que los rayos infrarrojos se reflejan en las superficies espejadas, y no salen del recipiente.
El espacio entre las dos capas de vidrio, es para que no se transmita calor por conducción: los de mejor calidad tienen "vacío", o aire a muy baja presión. Decíamos que la conducción de los gases es mínima porque sus moléculas interactúan muy poco. Pues bien, cuanto menos moléculas haya, menos interacción habrá. Si se pudiese lograr un vacío perfecto, la transmisión por conducción sería nula.
Un termo también conserva temperaturas menores a la ambiental. Sería lo mismo respecto a la conducción, y el espejado serviría para que la radiación infrarroja que emana nuestro cuerpo, no sea absorbida por el mismo.

Respecto a la radiación, en otro artículo veíamos cómo muchos habitantes de zonas más tropicales, pintaban el techo de sus casas de blanco, para que el calor del Sol, en forma de radiación infrarroja, no sea tan absorbido por los materiales de la construcción. Lo ideal sería utilizar algún material espejado, pero la relación costo/beneficio no sería tan beneficiosa.

Muchos cuestionan la utilidad de ciertos conocimientos e investigaciones, pero la historia ha demostrado que tarde o temprano, todo conocimiento sirve para algo y tiene beneficios en áreas que nadie hubiera pensado. Y la cantidad de aplicaciones útiles de estos conocimientos tan simples es inimaginable, así que no cuesta tanto aprenderlos y tenerlos en mente.

Fuente
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