Guapo, lo tuyo no es corriente…

21 mayo 2014

Este artículo se publicó originalmente en el Cuaderno de Cultura Científica como una colaboración que escribí en nombre de Naukas.

Seguimos la serie que empezamos con No me presiones, ¡energízame! donde te contamos qué quieren decir, científicamente, esos términos que usamos en la vida cotidiana, a veces de forma imprecisa o directamente incorrecta.

Decid lo que queráis… pero sabed lo que decís.

A petición popular, empezamos con magnitudes eléctricas.

Os recuerdo también que todas estas cosas se llaman “magnitudes físicas”, lo que quiere decir que son cosas susceptibles de ser medidas, no como el amor o la belleza, que son cosas chulas, pero no medibles.

CORRIENTE

A veces llamamos corriente a la “electricidad” en general, pero específicamente diríamos Intensidad de corriente, intensidad o, simplemente, corriente a la cantidad de carga que circula por segundo por un punto dado.

La corriente se mide en Amperios (A) y es una unidad fundamental del Sistema Internacional de Unidades.

Ampere, quien da nombre a la unidad de corriente

VOLTAJE

Suelo decir a mis alumnos que el voltaje es “las ganas que tiene la corriente de circular”. Correctamente diremos que es la energía por unidad de carga. A esas unidades las llamamos voltios (V)

Digamos que tenemos unas cargas. Y que esas cargas pueden ir a otros lugares donde haya más o menos voltaje. Si las llevamos donde hay más voltaje necesitan absorber energía, si las llevamos donde hay menos, nos darán esa energía a nosotros.

Por eso os decía lo de las ganas… Si tengo un cable que está a 20.000 V respecto al suelo… esas cargas tienen mucha energía para viajar al suelo (muchas ganas) y podrán atravesar mi cuerpo, aunque no sea muy conductor de la electricidad, dándome una churruscante muerte.

En el caso de una pila de 1,5V , por ejemplo, eso quiere decir que los electrones estarán encantados de dejar el polo negativo y viajar al polo positivo… y tienen unas “ganas” de 1,5V que les permitirán atravesar unas sustancias, y otras no. Por ejemplo, a ti no te darán calambre… pero a mala leche (léase, con el suficiente voltaje), si pillas una pila “gorda”, conduce la electricidad cualquier material.

En la imagen, Volta (en honor a quien se nombran los voltios) haciendo una demostración de su pila a Napoleón.

RESISTENCIA

La resistencia eléctrica es lo que se resiste un material a que lo atraviese la corriente eléctrica, dicho más bonico: la oposición al paso de la corriente. Se mide en Ohmios (Ω)

NOTA 1: Una pequeña cosita. Es fácil ver que estas tres magnitudes tienen que estar relacionadas… por un lado las ganas de circular, por otro lado la oposición que se pone y por el otro la corriente que circula.

A más ganas, más corriente… A más oposición, menos corriente. Esto, que ahora nos suena evidente, se llama la ley de Ohm I =V/R

NOTA 2: A veces nos hacemos un poco de lío, porque hay un componente electrónico, un cacharrito de esos para hacer circuitos, al que llamamos también resistencia. Otro nombre que se les puede dar es resistores y su función es disminuir la corriente, precisamente por lo que acabamos de decir.

Así que, podría decirse que una resistencia (el cacharrico) tiene resistencia (la magnitud). O si os lía, pues que un resistor tiene resistencia.

Ohm, en honor a quien se nombran los ohmios

POTENCIA (ELÉCTRICA)

Aunque ya hablamos de la potencia, dejadme que os cuente cómo se mide la potencia eléctrica.

Dijimos entonces que la potencia era la energía que se intercambiaba por segundo y que se medía en vatios (W).

Fíjate que hemos dicho que el voltaje es la energía por unidad de carga, y que la corriente es la carga que circula por segundo.

¿Cuánta energía se intercambia entonces en un circuito eléctrico entonces?

Sencillo… multiplico la energía que lleva cada carga, por la carga que circula por segundo y listo. P =I·V

¿Ya te he liado? Déjame otro intento.

Digamos que la energía son patatas… y yo te digo, cada persona lleva cinco patatas… y circulan cuatro personas por segundo, ¿cuántas patatas se mueven por segundo? Ahora sí, ¿eh? Cómo os gusta lo patatero…

Si queréis saber más sobre cómo se suele medir la potencia y la energía eléctrica podéis mirar aquí ¿Kilovatios o Kilovatioshora?

VOLUMEN

Dejamos lo eléctrico de momento.

El volumen de un objeto es el espacio que ocupa, no tiene nada que ver con su masa, con los kg que tenga.

Como percibimos nuestro mundo en tres dimensiones, ese espacio lo consideramos en su alto, ancho y largo. Así que lo medimos en metros cúbicos (aunque esto no quiera decir que tenga forma de cubo).

Si digo que un trozo de plastilina tiene un volumen de 27 centímetros cúbicos, eso quiere decir que si cambio su forma y le doy forma de cubo, sería un cubo de 3 centímetros de largo, 3 de ancho y 3 de alto (El volumen de un cubo se calcula multiplicando sus tres dimensiones, así que 3x3x3 = 27).

El volumen también se puede medir en litros, siendo un litro exactamente igual a un decímetro cúbico, o sea al hueco que hay dentro de un cubo de 10 centímetro de largo, 10 de ancho y 10 de alto (porque un decímetro son diez centímetros).

La forma no es el volumen, así que si coges una botella de un litro llena y la vacías en nuestro cubo de un decímetro cúbico, lo llenará completamente sin que sobre ni falte nada. Y, efectivamente, no me importa si es agua, vino, o zumo de cordero… no estoy hablando de la masa de esa sustancia, sino de su volumen, del hueco que ocupa.

Volúmenes iguales de distintas sustancias tendrán distinta masa… pero ocuparán el mismo espacio.

Pensando en todo esto, una manera curiosa de medir volúmenes consiste en sumergirlos en un líquido dentro de un vaso que esté graduado. Como el objeto ocupa un espacio que antes ocupaba el líquido, el nivel del líquido sube… de hecho subirá justo los litros equivalentes al volumen del objeto.

DENSIDAD

En el anterior post, ya contamos que la masa es la cantidad de materia y ahora hemos dicho que el volumen es el hueco que ocupa algo.

Puede que nos interese saber cómo de “empaquetada” está la masa… si está metida en un espacio chiquitico o más grande. Aquí es donde entra la densidad, que se define como la masa dividida por el volumen y se expresa como gramos/litro o gramos/centímetro cúbico (g/cm 3)

De esta forma, una botella de un litro de aceite y una botella de un litro de agua tendrán el mismo volumen (un litro), pero distinta masa, porque el agua es más densa que el aceite, así que en el mismo volumen tendrá más masa.

Desde otro punto de vista, si cojo un “trozo” de agua y otro de aceite que tengan la misma masa… ocuparán distinto volumen. Ocupará menos volumen aquel que esté más “apretado”, que tenga más densidad. En este caso el agua.

 

VISCOSIDAD

A veces confundimos ser denso con ser viscoso, pero no es lo mismo.

Por decirlo sencillito la viscosidad sería la resistencia a fluir (técnicamente se llama viscosidad dinámica y se define como la oposición del fluido a la deformación tangencial, como si el fluido fuera una pila de tortitas y quisieras mover horizontalmente la de arriba).

La unidad es el Pascal·segundo, pero se suele usar el poise (P) equivalente a 0,1 Pa·s

Diremos que un fluido es muy viscoso si le cuesta fluir, como esos mocos de juguete, y diremos que es menos viscoso cuando fluye con menos resistencia como, por ejemplo, el agua.

Fíjate que el aceite es menos denso que el agua, pero más viscoso.

Una frikada de la leche Un curioso experimento merecedor de un IgNobel es un pegote de brea encima de un agujero a ver si cae una gota. Como esta sustancia es muy viscosa, tardó ocho años en caer la primera gota… en fin, aquí podéis leer más.

Imagina que un líquido es cada vez más viscoso… ¿en qué acaba? ¿Cómo llamaríamos a un fluido que no fluye? ¿No sería algo muy parecido a un sólido? Efectivamente, si sus átomos están “descolocados” diremos que es un vidrio y si se colocan siguiendo cierto orden y cierta simetría, un cristal o sólido cristalino.

Aunque la frontera entre sólido y líquido es difusa, como en tantas cosas (la mayoría de edad, etc.), en algún sitio hay que ponerla. En este caso está en 10^13 Poises.

RADIANES

Los radianes no son una magnitud, son una unidad, pero me hacen falta para contaros la velocidad angular.

Un radián es un ángulo tal que, si lo dibujas, su arco es igual a su radio. En el dibujo está más claro. La longitud del arco azul es igual a la longitud del radio en rojo.

Radian cropped color

¿A cuántos grados equivale un radián? Es facilico, mira.

Una circunferencia entera tiene una longitud de 2πR, como recordarás del cole, así que si dividimos esa longitud en trozos del tamaño del radio (si dividimos entre R), nos sale que en una circunferencia completa (360º) hay 2π radianes.

Así que, ya sabes, 180º serán la mitad, π radianes, etc.

VELOCIDAD ANGULAR

Es la velocidad con la que se gira, cuánto ángulo se recorre por unidad de tiempo. A los que andamos en estos fregaos de la ciencia nos gusta medirla en radianes por segundo…  pero seguro que te suenan más las r.p.m (revoluciones por minuto).

CURIOSIDAD

No, perdona, no te voy a decir en qué se mide la curiosidad… te voy a contar una, o una que a mí me parece interesante, a ver qué opinas tú.

Fíjate que te he hablado de muchas oposiciones o “resistencias”: la resistencia eléctrica, la viscosidad, incluso la masa (como “resistencia a acelerarse”… y podría hablarte de otras, como la “resistencia a dejar pasar el calor”, etc.

Podríamos entender muchas fórmulas como la relación entre “causas”, “efectos” y “la resistencia” que se opone a que se complete esa “acción”. Que me perdonen los puristas, si se me va mucho y que Hume no se remueva mucho en su tumba.

Ejemplos:

- Ejerzo fuerza (causa) y eso producirá un cambio de movimiento, una aceleración (efecto), pero será distinto según la masa del objeto (resistencia), que se “opone” a esa aceleración.

- Tengo un voltaje y eso producirá una corriente, pero será mayor o menor según haya menos o más resistencia eléctrica.

- Pongo en contacto dos objetos a distinta temperatura y el calor fluirá de uno a otro, pero lo hará más o menos rápido según sea mayor o menor la conductividad térmica del material que los une.

*A veces en lugar de resistencias hablamos de conductividades, siendo una la inversa de la otra.

- Aplico una fuerza para deformar un fluido, el fluido se deforma… pero más o menos según sea menor o mayor su viscosidad y un largo etcétera.

Aquí os dejamos de momento, si os apetece que expliquemos de esta forma sencilla más magnitudes, o alguna aclaración, os leemos en los comentarios.

Esperamos que con estas aclaraciones podáis entender mucho mejor todo lo que leáis sobre ciencia.


Experimento: Qué pesado el hexafluoruro…!

10 mayo 2009

Hace unos cuantos posts hablamos de que el CO2 era más pesado que el aire (ver entrada).

Pero si algo nos han enseñado las películas de vaqueros es que siempre llega el día en que te encuentras a un pistolero más rápido que tú.

Hoy hablamos del hexafluoruro de azufre.

Este simpático gas incoloro, compuesto por seis átomos de fluor y uno de azufre, es más de cinco veces más denso que el aire.

Así que veamos dos efectos divertidos.

El primero es que podemos llenar una pecera con ese gas y que no se “salga”, pero incluso podemos hacer flotar un barquito de papel de aluminio sobre el gas. Mirad el video, cómo mola… y atención al detalle final.

Y ahora el segundo truqui…

Como ya sabréis el sonido de nuestra voz tiene que ver con la vibración de las cuerdas vocales, claro, pero también tiene que ver con la naturaleza del aire que nos envuelve.

Así que si cambiamos el gas con el que llenamos nuestros pulmones cambiará el sonido de nuestra voz.

Por ejemplo:

1. Si inhalamos helio, menos denso que el aire, nuestra voz será mucho más aguda.

2. Si inhalamos hexafluoruro, más denso que el aire, nuestra voz será mucho más grave.

Aquí os dejo con Adam Savage (Cazadores de mitos -Mythbusters-) demostrando como dice al final que se puede hablar de ciencia y echarte unas risas.

Para finalizar, esto de andar inhalando helio y hexafluoruro no es como para echar ahí toda la tarde, puede dar mareos y otras cosillas, simplemente porque estás reemplazando el aire y con ello quedándote sin oxígeno. Así que si lo pruebas que sea con alguien técnico que sepa lo que hace.

Para saber un pelín más… wikipedia al canto.


Experimento: Líquidos que no se mezclan

25 abril 2009

O dicho más finamente… inmiscibles.

Supongo que conocéis el caso del agua y del aceite.

Por si no es así, empezamos con este.

Echad un poco de agua y un poco de aceite en un vaso.

Veréis que el aceite queda arriba y no se mezclan.

Agitad vigorosamente, incluso con una batidora si queréis.

Ahora parece que están casi mezclados, pero si observáis pacientemente, veréis que las gotas (se llaman micelas) van uniéndose y al cabo de un rato… de nuevo el aceite arriba y el agua debajo.

Y ahora, a lo profesional, con CINCO LÍQUIDOS DISTINTOS: Miel, jabón, agua, aceite y alcohol.

Veréis que echan colorante al agua y al alcohol para hacerlo más vistoso.

Impresionante, verdad?

En el video van dando instrucciones porque ya veis que hay que hacerlo con mucho cuidadín. Básicamente echar los dos primeros sin tocar las paredes y los otros haciéndolos deslizar por las paredes.

Cuando echas colorante al alcohol y al agua se puede estropear el efecto porque el alcohol atraviesa la capa de aceite (aunque luego suba) y los colorantes se pueden mezclar. En el video se aprecia que queda una pequeña capa de rojo sobre la de agua verde.

Pero les sale estupendo de todas formas.

La explicación de por qué no se mezclan tiene que ver con la estructura molecular de los líquidos.

Si los extremos de las moléculas de un líquido son afines con los del otro, se atraerán, “se pegarán” unas a otras formando una mezcla, como pasa con el alcohol y el agua.

En cambio, si no hay atracción, las moléculas no se unen y el líquido menos denso quedará sobre el más denso, como en el caso del agua y el aceite.

Puede ser un bonito regalo para el Día de la Madre (científica)??

Actualización:

Releyendo quizá pueda inducir a error. Así que aclararé.

El agua, el alcohol, la miel y el jabón son polares y pueden mezclarse entre sí.

El aceite es apolar.

La miel, el jabón y el agua se mantienen separados (si se hace con cuidado) por la diferencia de densidad.

El agua y el aceite por ser polar y apolar y se “colocan” según densidad.

El aceite y el alcohol se separan por la misma razón que el agua y el aceite.

Si lo remueves todo, se mezcla todo lo polar y queda separado del aceite.

Actualización: Aquí tenéis cómo hacer una torre con nueve líquidos


Seguir

Recibe cada nueva publicación en tu buzón de correo electrónico.

Únete a otros 152 seguidores

A %d blogueros les gusta esto: