Funciona una central eléctrica

Es claro que a casa nos llega el fluido eléctrico que nos acompaña hace algo más de un siglo y que empleamos para diversos menesteres. La electricidad mueve a la civilización y ésta es obtenida de un sinfín de formas. Debemos empezar por las ecuaciones de Maxwell para el campo magnético y la ley de Faraday que grosso modo, nos indican que un campo magnético induce un campo eléctrico y viceversa. En las centrales se usan motores con grandes ruedas -Pelton, Francis- que hacen girar una inmensa bobina -rotor- en un campo magnético -estator- y que, al girar impulsada por el agua, produce la electricidad que es llevada a nuestras casas cuando el agua almacenada en una represa cae en sus palas. A dicho artilugio sobre el que se hace un trabajo mecánico -el agua cayendo- y que nos brinda el voltaje que luego es llevado a las casas por una red de cables luego de ser rectificado, se llama, generador eléctrico o turbina eléctrica.

Avenencias:

a. Aquí movimos la turbina con agua, pero podemos usar otras fuentes como el viento, las olas de mar o el vapor de agua, muy usado en tierras volcánicas.

b. Si tomas un pequeño motor y hallas la forma de hacerlo girar continuamente desde el eje, podrás medir voltaje en las terminales de entrada.

c. La presión de aire, el pedaleo y hasta quemar basura pueden mover también una turbina.

d. Una central eléctrica funciona controlando una reacción nuclear y usando el calor remanente para calentar agua que luego mueve la dichosa turbina.
e. Nuestro coche tiene un generador eléctrico y una forma de almacenarla.
f. El sol genera también electricidad por el efecto fotoeléctrico. Las celdas fotovoltaicas.

Existe un sistema de numeración binario

El número de símbolos del sistema le da el nombre al mismo. El sistema decimal tiene diez símbolos y el sistema octal, ocho. El sistema hexadecimal tiene 16 símbolos y el sexagesimal sesenta símbolos, existen métodos numéricos para transformar cada uno en el otro. Los sistemas binarios emplean sólo dos símbolos el uno y el cero. Así el número 1 en decimal es el número 1 en binario, pero el número dos decimal es 10 en binario. Gracias a esas interacciones y transformaciones, usando voltaje para el uno y ausencia de voltaje para el 0, podemos codificar información y procesarla en una máquina, ya sea esta una calculadora o un juego de video o un procesador. Las imágenes y los caracteres pueden transformarse en un grupo de ceros o unos, almacenarse en dicha forma o transformarse y esa genialidad, dio pie a la computación actual. A cada elemento del sistema, ya sea un uno o un cero, se le llama bit y a un grupo de ocho bits, se le llama byte. Se usan ocho bits por muchas razones, pero pueden agruparse en otros conjuntos de números, una de ellos es que con un byte (ocho bits) se puede almacenar cada uno de los 256 caracteres del código ascii (aski) que es un código para el intercambio de información de los estándares americanos y ya sabemos que quien desarrolla la tecnología pone las reglas del juego.

Casos:

a. El sistema binario es un código numérico que sólo tiene dos caracteres. Por tal simpleza es el código que se usa en los sistemas computacionales.

b. Hay un método simple de división y restos por el cual puede transformarse uno en otro o el método de potencias para saber que número representa dependiendo del número de símbolos que use.

c. En un byte sólo cabe una letra, pero en un millón de bytes podría almacenarse una novela y en mil millones de bytes varias enciclopedias.
d. Es la genialidad humana quien, en busca de respuestas, halla cosas tan hermosas como la numeración. Los matemáticos las normalizan y vemos salir los tipos de numeración.

El sol brilla

Por mucho tiempo nos preguntamos que podría ocurrir en el sol que calentaba tanto y hasta supusimos que era una gran fogata y hasta en un dios benigno se convirtió para muchas culturas: Amon Rá, hasta Xue o Inti. Pero la ciencia nos libró de tan pesados y calurosos dioses. En el sol ocurren reacciones atómicas conocidas como de fusión. Miles de toneladas de gas hidrógeno se comprimieron por fuerza gravitacional hasta alcanzar un punto de fusión antirrepelente que logró unir dos núcleos de hidrógeno para dar a luz un nuevo átomo de Helio y obtener un poco de energía remanente que es el calor liberado hacía el espacio exterior y del cual nos toca una pequeñísima tajada. La reacción evita que la gravedad lo colapse por completo. Iniciada la reacción se mantendrá hasta que la fuerza repulsiva y el deterioro del combustible la hagan convertir en una gigante roja, pero no se apuren, los científicos afirman que a nuestro sol le quedan unos dichosos cinco mil millones de años.

Apuntes: 

a. La fusión consiste en unir dos átomos para generar uno más pesado y un remanente de energía.
b. La fusión ocurre a muy altas temperaturas, las provocadas en el sol por la fuerza gravitacional.
c. Iniciada la reacción se logra un equilibrio entre la fuerza compresiva de la gravedad y la fuerza explosiva de la reacción misma.
c. En la tierra se ha logrado un avance significativo en cuanto a la fusión que es más limpia que la fisión donde los átomos se escinden.

Una bomba nuclear se activa

Infaustos sucesos del 6 y 9 de agosto de 1945 nos comprobaron que la energía en el átomo es inmensa. Las bombas Little boy de uranio y de 15 kilotones -unidad de explosión en toneladas de TNT, o sea, equivalente a 15000 toneladas de tal explosivo- y Fat man de plutonio y de 25 kilotones, cayeron sobre Hiroshima y Nagasaki a finales de la segunda guerra mundial. Realmente la primera bomba atómica fue un dispositivo apodado Trinity de plutonio, que fue activado en Alamogordo, México unos días antes. Pero como funciona una bomba atómica es un trabajo para físicos nucleares, lo que puedo adelantarles sin dañar su ilusión es que existen ciertos materiales como el uranio 235 o el plutonio 239 que tienen las propiedades requeridas para fisionarse -en teoría todos los materiales pueden fisionarse- es decir, escindirse en átomos más pequeños y liberar una pequeña cantidad de energía en forma de calor y radiación. Para tal proceso se purifican los materiales en cuestión, para fabricar esferas o semiesferas o cuñas del material de tamaño subcrítico, es decir, antes de que lleguen a la masa crítica, que es el mínimo de material requerido para que se mantenga una reacción y luego por procesos mecánicos o químicos, se logra que un dispositivo junte ambas partes provocando la fisión del átomo y la tan anhelada energía remanente que es la que causa la destrucción o, en el caso de las centrales eléctricas nucleares, tal calor se usa para calentar turbinas de vapor que luego producen, por rotación, la energía utilitaria. 

Concentrados:

a. Una bomba atómica se compone de un explosivo que impacta o junta la cantidad de material fisible a nivel crítico y le permite mantener la reacción por un determinado tiempo, con ayuda de deflectores de neutrones o con la adición de masa para nivel súper crítico. 

b. En teoría, si pudieras juntar con las manos la masa crítica de un isótopo de estos, bastaría para iniciar la reacción atómica.

c. En un dispositivo nuclear se llevan trozos subcríticos de las masas. que luego un ingenioso sistema de explosivos junta para iniciar la reacción de fisión.

d. En una reacción de fisión un neutrón golpea el átomo y lo divide en dos átomos más pequeños, dejando un resto de energía y de radiación y más neutrones que continuan la reacción y por eso se llama reacción en cadena.

e. Una explosión como estas ocurre cientos de veces más rápido que un parpadeo que dura unos 0.004 segundos.

El porque de los porqués

Una pregunta puede tener innúmeras respuestas. A una forma de preguntar: ¿De que está hecho el universo? Puede responderse: De materia y energía. De átomos. De los elementos de la tabla periódica. De materia orgánica e inorgánica -siendo la materia transformable en energía es totalmente válida- De quarks. De partículas subatómicas. De nubes de gas y polvo interestelar y básicamente de hidrógeno y helio...

Se puede explicar porque el carbono es tan duro en la forma del diamante y tan liso en la forma del grafito desde sus uniones y enlaces y es muy interesante poder tan siquiera esbozar algunas teorías explicativas; pero muchas de las explicaciones en este blogg se refieren a las propiedades intrínsecas y extrínsecas de la materia. El agua moja por su densidad, su carácter polar, su enlace curioso a 107 grados entre los hidrógenos y el oxígeno. Existe además un agua que no moja, llamada fluorocetona, que no conduce electricidad, es fría al tacto y se seca 50 veces más rápido que el agua - propiedades extrínsecas del Novec 1230- y es propiedad de ésta no hacerlo. Porqué el viento sopla puede explicarse largamente por la densidad del fluido y sus características extrínsecas, pero la respuesta que yo buscaré se refiere a la explicación lógica de porque se producen los vientos y no otra cosa. Por ejemplo porqué la cicuta mata, irá a las propiedades mencionadas, pero desconozco el mecanismo por el cual inhibe la vida, que he de suponer actúa sobre algún neuro transmisor o inhibe una hormona muy importante, ¿qué sé yo? Pero la característica de tal veneno es ser mortal y requiere neuro biólogos o algo así para explicarlo y a ellos se los dejo.  Yo puedo definir la gravedad como una fuerza que actúa sobre las masas y en virtud de su distancia, pero no puedo explicar que es lo que la hace actuar o que la transmite, a menos de que, sin darme cuenta, hallan encontrado el gravitón. Explico porqué cae el objeto y lo imputo a tal fuerza, pero mis conocimientos no llegan hasta más allá. Para casos de desambiguación, refiéranse a la red. 

Funciona una máscara anti gases.

Vemos en las películas o cuando trabaja alguien con pesticidas que se usa en la cara una especie de filtro, este puede cubrir los ojos o solamente  boca y nariz. El aparato funciona con un sistema de presión con dos válvulas que trabajan en pareja. Cuando la presión adentro es negativa -hacía adentro o inhalando- se abren las válvulas del filtro, haciendo pasar el aire por éste; cuando la presión es positiva -hacía afuera o expirando- se cierran las válvulas del filtro y se abren las de expulsión. En el filtro, que debe cambiarse cada cierto tiempo dependiendo de la sustancia para la que fue diseñado, ocurren varias cosas, pueden existir, tamices o capas que contienen productos que neutralizan la sustancia en cuestión o la absorben o la adsorben. Existe una pequeña diferencia química entre ambos vocablos. El primero es mecánico como la esponja que absorbe agua y el segundo es de tipo molecular donde una sustancia queda retenida en la superficie de un sólido, el carbón es un gran adsorbente. Así pues, fíjate que cada filtro dependerá de las partículas a retener. Para retener partículas de pintura, bastante grandes, bastaran unas capas de algodón y tela. En el caso de venenos, cada filtro se construye para anular o detener el veneno específico.

Consideraciones:

a. Una máscara anti gases funciona filtrando el gas que pasa por un tamiz específico para retener o neutralizar cada sustancia específica.

b. En muchas máscaras sólo se retienen partículas de impurezas y polvo con tela y algodón.

c. El carbón activado es un gran adsorbente y por eso muchas máscaras de uso general llevan un filtro con este compuesto en el tamiz de entrada.

d. Esa es la razón por la que un trozo de carbón en la nevera, evita los malos olores.

e. Algunoss trajes Hazmat -hazard material o materiales peligrosos- o las trajes NBQ -nuclear, biológica, química- poseen un tanque autónomo de oxígeno y cubren todo el cuerpo.

Escuchamos la radio

Sabemos que si encendemos una radio y sintonizamos una emisora, ésta nos permitirá escucharla y, en serio, parece arte de magia, pero no lo es y ya les explico como se hace. Primero debemos comprender que existe un espectro electromagnético que es el conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas posibles y va desde las muy bajas frecuencias -cantidad de ciclos por segundo- con amplitudes -distancia entre picos- de varios kilómetros hasta las muy altas frecuencias con amplitudes inferiores al milímetro (se usa la magnitud nanómetro y el término microondas) y frecuencias -por cierto se escribe Hz y se lee Hertz- de miles de millones de ciclos por segundo. Imagina la onda que se hace en una cuerda cuando haces un movimiento vertical y la otra punta está quieta, ves que se forman unas ondas. La distancia entre dos picos es la amplitud y la cantidad de ondas que se producen en un segundo es la frecuencia medida en Hertz o ciclos por segundo. Dase la casualidad de que aprendimos a generar tales ondas que pueden viajar por el aire sin mucho problema y a encriptar en ellas diferentes códigos, se empezó con la clave Morse, que eran una serie de puntos y rayas para enviar o recibir mensajes. Al principio eran simples chasquidos que variaban en tiempo, así un chasquido corto era un punto y uno largo una raya. Gracias a las antenas aprendimos a recibir esta información a grandes distancias y aprendimos a que los códigos podían ser más simples y los receptores más complicados. Un mensaje como Buenos días amigos" se convierte a una señal eléctrica que se encripta en una radio frecuencia determinada, por ejemplo 1500 hercios y se envía al aire. En tu receptor, la antena sintonizada gracias a tu dial para recibir los 1500 hercios, recibe la señal y la envía a un decodificador que desmonta el mensaje y revierte el proceso, convirtiendo la señal eléctrica resultante en ondas de sonido en un amplificador.

Acotaciones:

a. Las señales de radio son ondas de radio de diferentes frecuencias que llevan mensajes codificados y pueden modificarse por amplitud: AM amplitud modulada o FM frecuencia modulada.

b. De la misma manera se transmite la televisión, se encripta audio y video en la misma onda y el receptor capta ambas señales, las separa, las amplifica y las reproduce de nuevo juntas.

c. Al tipo de señales explicada, pulsos eléctricos de amplitud variada, se le llama análogas. El modo digital es traducir la información a binario (ceros y unos).

Enciende una llama

Todos hemos tratado de hacer fuego alguna vez y casi siempre recurrimos a objetos como los fósforos y las candelas o encendedores y a algún material como papel, plástico, madera o carbón. El fuego es un proceso químico porque hay transformación, pero lejos de los productos de tal combustión, hay que aclarar como se produce un fuego. Se requieren tres cosas que se conocen como el triángulo del fuego: Combustible, que literalmente es lo que se quema (papel, cera, el palito del fósforo en fin); el comburente que es un reactivo requerido para que haya combustión (el oxígeno del aire en nuestro caso terrícola) y el calor o la chispa. Observa un encendedor de gas: Adentro tiene un gas (combustible) que cuando presionas la válvula se abre y cuando giras el rastrillo o aprietas el piezoeléctrico (ese elemento que genera chispa), se une con el oxígeno exterior y aparece la llama.

Apartes:

a. Cuando enciendes fuego por fricción, el calor produce la chispa, la madera el combustible y el oxígeno está en el aire.

b. En el sol no hay una llama sino una reacción nuclear donde se fusionan átomos de hidrógeno y producen un calor remanente.

c. Es posible apagar una llama con un explosivo, pues éste al estallar genera un vacío alderredor de la explosión que quita el oxígeno a la llama.

d. Claro, si quieres encender un fuego debes tener los tres elementos y si quieres apagarlo debes eliminar uno de ellos, el combustible, el calor o el oxígeno.

Se mueve una nave en el espacio

Luego de captar porqué vuelan los aviones y saber que si se acercan a zonas sin mucha atmósfera (caso de las grandes cimas como el Sagarmatha) pueden quedarse sin sustentación y caer, queda ajustar el porque y cómo se dirige una nave en el espacio y si requiere o no superficies de sustentación. Parece que  ni requiere tales superficies, ni las hélices son un artefacto funcional en el espacio exterior. Allá arriba las cosas se dirigen por chorros que cumplen la tercera ley de Newton de acción reacción. A una fuerza se opone otra de la misma magnitud y de sentido contrario. Algo así como que cuando empujas una pared, la pared también te empuja a ti. Así que si quieres ir a la derecha, arrojas un chorro (motor químico o chorros de aire) por la izquierda y si quieres ir hacía arriba, diriges esa fuerza hacía abajo (arriba y abajo en el espacio no tienen mucho sentido, son sólo convenciones). Las superficies de control como alerones y flaps quedan inútiles en el espacio exterior; pero son muy útiles para cuando se ingresa de nuevo en la atmósfera de algún planeta o se deben usan paracaídas. Bueno, también puedes dejarte arrastrar (con cierto control) por las fuerzas gravitatorias de ciertos objetos conocidos para darte un impulso. A ese truquito le llaman swin by.

Disquisiciones:

a. Las naves espaciales no requieren formas aerodinámicas, ya que en el espacio no hay aire.

b. El espacio exterior no está completamente vacío. Si tomas un metro cúbico de él, seguro encontrarás átomos de hidrógeno y de helio e incluso una rara cantidad de partículas solares, fotones, campo magnético y hasta algún tornillo o tuerca de la chatarra espacial y más cosas que aún no descubrimos, pero que intuimos que andan por allí como las ondas gravitatorias y la materia oscura o la energía oscura.

c. Las rocas espaciales no son aerodinámicas, pero allá están moviéndose en el espacio exterior igual que las estaciones Mir y freedom 

Luego de un ejercicio fuerte duelen los músculos

Es verdad que cuando realizamos un ejercicio continuo y nos esforzamos en él, luego de pasadas unas horas, sufrimos un dolor muscular intenso que puede durar uno o dos días. Cuando hacemos los ejercicios a los que nos referimos, nuestro cuerpo tiene una mayor demanda de energía y como la oxigenación pulmonar no alcanza a ser suficiente para suplir tal necesidad, la busca por el método de fermentación del ácido láctico. Cuando el ácido láctico se produce de tal manera que supera el rango de eliminación del cuerpo, éste se acumula en el músculo, provocando el dolor al que nos hemos referido.

Salvedades:

a. El dolor podría ser producido por micro roturas en las fibras musculares o por calambres si hay un exceso de ejercicio y mala hidratación.

b. Hay una teoría que asegura que no hay ácido láctico y que tal acidosis metabólica -así se conoce la condición de dolor- es provocada por la demanda alta de energía, lo que hace que la glucólisis -obtención de energía por la oxidación de azúcares- se convierta en una mejor opción de obtención de energía, pero esto cansa los sistemas amortiguadores del cuerpo lo que hace que el PH - medida para la acidez- del cuerpo baje y se produzca la acidosis. (PH promedio del cuerpo 7.35)