Latitud y longitud

Con esas medidas nos vemos todos los días en nuestros posicionadores llamados GPS's y en algunos mapas, aunque fueron inventadas mucho antes. Son un par de coordenadas ─un par ordenado que se ubica en el eje X y en el eje Y─ que nos permiten conocer nuestra posición sobre el planeta. La latitud y la longitud se dan en grados decimales o en grados minutos y segundos, que es una unidad para ángulos ─los grados sexagesimales─. La latitud es el ángulo correspondiente a nuestra posición con respecto al paralelo del Ecuador o grado 0 y por eso puede ser norte o sur y no es mayor de 90°. La longitud es el ángulo correspondiente a nuestra posición con respecto al meridiano Greenwich como punto de referencia o grado 0 y puede ser este u oeste y no mayor de 180°. Así, con dos datos, una coordenada, conocemos nuestra posición. Basta con imaginarse un plano cartesiano marcado sobre la tierra y con los ejes principales fijos en el Ecuador y en el meridiano Greenwich. Al norte positivo y al sur negativo, al este positivo y al oeste negativo.

Ángulos: 

a. Longitud y latitud son los componentes que nos permiten dar nuestra posición sobre el planeta tierra o para ubicar un astro o constelación.

b. Los paralelos son circunferencias completas imaginarias que envuelven la tierra de este a oeste y los meridianos semicircunferencias imaginarias que envuelven la tierra de norte a sur. Dos meridianos opuestos son antimeridianos.

c. Es una convención tomar el Ecuador como paralelo 0° y el meridiano Greenwich como punto de referencia 0°.

d. El paralelo del Ecuador es obvio, es la mayor circunferencia de todas. El meridiano Greenwich es por las contribuciones e investigaciones de un observatorio ubicado en esa ciudad inglesa.

e. Cada meridiano está separado 1° y cada 15° representa un huso horario y una hora de adelanto o de atraso según se viaje al este o al oeste.

f. Tales ángulos, ambos, son con respecto al centro de la tierra.

g. Para moverse por el mar, nuestros antepasados se guiaban por estrellas y brújulas y luego por elevaciones del sol y horas. Un sistema similar, pero que dependía mucho de la habilidad del navegante y de los instrumentos.

h. Un GPS calcula con medidas radiométricas y distancias, las coordenadas precisas con satélites en órbita.

i. La altura no es otro cuento distinto, la misma coordenada a diferentes alturas es igual y se calcula por la diferencia de presión, para un satélite GPS es más simple calcular esa tercera variable.
j. Las zonas térmicas sobre la tierra están determinadas por las latitudes a 23,5° norte  trópico de cáncer y 23,5° sur trópico de capricornio unidos a los dos círculos polares a 66,5° norte ─ártico─ y 66,5° sur ─antártico─ que a su vez representan los otros cuatro paralelos más importantes.
k. Si la tierra da un giro en 24 horas, 360/24 es 15. 15° de arco representan una hora.
l. Las coordenadas (0,0) primero latitud y después longitud, están ubicadas donde el meridiano Greenwich corta la línea del Ecuador.
j. Un grado de latitud vale 111,325 km aproximadamente. Un grado de longitud tiene un valor variable porque los paralelos son de perímetros variables y se calcula como: cos (latitud) x 111.325.
k. El cálculo de la ortodrómica, que es la distancia mínima entre dos puntos de la circunferencia terrestre, requiere de trigonometría esférica pero si alguno la requiere es: Cos S = Cos (90 - L(A)) x Cos (90 - L (B)) + Sen (90 - L(A)) x Sen (90 - L(B)) x Cos ∆. Siendo S la distancia mínima, L latitud de los puntos A y B y ∆ el ángulo que forman los dos meridianos, que no es más que el incremento de longitudes.

Tenemos una tabla periódica

No es tan raro, ni tan complejo. La tabla periódica es un conjunto organizado con los elementos conocidos. Cada elemento está determinado por el número de protones, que es igual a su número de neutrones y, en estado neutro, tendrá el mismo número de electrones. Protones y neutrones están en el núcleo y los electrones orbitan tal núcleo. Así es que el Helio de símbolo He, tiene dos electrones, dos protones y dos neutrones y el Neón de símbolo Ne, tiene 10 protones, 10 electrones y 10 neutrones. En la tabla puedes encontrar que de izquierda a derecha aumentan los protones que identifican al elemento y que se llama número atómico. Cada elemento se simboliza con una, dos o tres letras, con la primera siempre en mayúscula. Pb  es plomo, C carbono y Uup es ununpentium. Una línea gruesa resaltada en el lado izquierdo separa los metales ─exhiben brillo, son buenos conductores de calor y electricidad─ de los no metales ─no exhiben brillo y son malos conductores de calor y electricidad─ y estos se subdividen en semi metales, metales de transición, metales alcalinotérreos... basta con mirar el código de colores y clasificarlos. Por ejemplo el Li es de color verde y está en el lado de los metales, según el código, verde es un metal alcalino. Separados de la tabla aparecen dos barras con un grupo de elementos con propiedades similares al Lantano o al Actinio y cuyo nombre significa parecidos al lantano y parecidos al actinio: Lantánidos y Actínidos. Como una especie de plano cartesiano ubicamos períodos horizontales donde el número del período coincide con la última capa orbital ─la distribución electrónica en capas será asunto de otra charla─ y grupos verticales, que aunque aún vemos numeración romana y grupos IIIA y VIIB, hoy simplemente hablamos de 18 grupos que conforman cada columna y que se refiere a una familia con propiedades químicas similares, así que podemos hallar en el periodo 2 y el grupo uno, un único elemento, en este caso el Litio, Li. La tabla muestra una gran cantidad de propiedades: El peso atómico, la densidad, el punto de fusión, el punto de ebullición, el tipo de estructura, las valencias...

Tablas:

a. La tabla periódica es una forma de organizar los elementos conocidos según algunas de sus propiedades.

b. Cada elemento se identifica por un símbolo de una, dos o tres letras. Aunque recientemente los de tres letras han sido expurgados y renombrados con dos letras.

c. Algunas iniciales provienen de nombres en latín: Ferrum para el hierro, Natrum para el sodio y plumbus para el plomo, kalium para el potasio, phosphorum para el fósforo, Aurum para el oro, Argentum para la plata, Cuprum para el cobre, stibium para el antimonio, stannum para el estaño e hidrargirum para el mercurio.
d. En la tabla sólo aparecen los elementos, de los cuales se conoce algo más de una centena. A medida que aumentan los protones en el núcleo, estos se hacen menos estables y muchos de ellos sólo se han producido en un laboratorio por escasos instantes. La unión entre los elementos y su estabilidad es lo que llamamos química y es apasionante saber que H₂O es agua corriente y que NaCl es sal de cocina o que C₆H₁₂O₆ es azúcar. En estás fórmulas, los subíndices nos muestra cuantos átomos componen cada compuesto.
e. El NaOH es soda cáustica que se usa para desatascante, NaHCO₃ es bicarbonato y el amoniaco de la limpieza es NH₃; el cloro desinfectante es NaClO y el gas de la bombona CH₃CH₂CH₂CH₃ es butano; el vinagre es CH₃COOH y los removedores de esmalte en forma de acetona CH₃COCH₃ y el alcohol de la farmacia o metílico CH₃CH₂OH. El de tomar legal, es etílico CH₃OH.
f. Hay muchos nombres que aún latinizados dicen cosas como Hidrógeno (que genera agua) u Oxígeno (que genera óxido); Nitrógeno que genera salitre; e hidrargirum agua de plata. Otros nombres en homenaje a personajes como el Einstenio (Einstein) o el Rutherfodio (Rutherford) o patronímicos como Nihonio (Japón), californio (California), Americio (américa).
g. No es malo anotar que la primera tabla periódica se le atribuye a Dimitri Mendeleiev quien publicó una en 1869 y tiene su Mendelevio.
h. Todo el universo conocido, todo artefacto, ser vivo y roca estelar, estrella, planeta o agujero negro está compuesto por estos mismos elementos. Aunque es una afirmación sesgada ya que no tengo datos de una estrella de neutrones o del interior de un hoyo negro, pero fíjense en el énfasis de "conocido".
i.  El 70% de la materia, del 4% que es materia común, aparte de la energía y la materia oscura, es Hidrógeno.
j. Los elementos que tienen diferente número de neutrones pueden ser identificados por su número másico A ─la suma de protones y neutrones─ y su número atómico Z ─número de protones─ colocados arriba a la derecha del símbolo y abajo a la derecha del símbolo respectivamente y son llamados isótopos.
k. Los llamados alótropos son elementos con enlaces diferentes o diferente estructura que muestran propiedades diferentes siendo el mismo elemento y cito como ejemplo al carbono grafito ─laminar─ o al carbono diamante ─estructura cubica centrada─ o el carbón grafeno ─laminar del espesor del átomo─ como ejemplos de alotropía.

Cristal y vidrio

Esa situación es aparente o real, cuando se habla de cristal o vidrio, y algunos dicen, ajustando la voz con acento a puritanismo: "es la vajilla de cristal pulido" o "es cristal tallado" y hasta se encarnizan dando una explicación de las diferencias. A decir verdad, todo lo que vemos con las características de dureza y fragilidad -dos cosas diferentes, el vidrio es muy duro y extremadamente frágil- es vidrio: llámese vasos en general, vidrios de ventanas en general, cristalería y botellas, incluso el vidrio blindado es vidrio laminado con capas de otros materiales para ofrecerle menor capacidad de penetración a los proyectiles. Desde el punto de vista químico un cristal es completamente diferente al cristal del que hablamos acá. Para ellos los cristales son de azúcar o de sal -o de otros compuestos-y se refieren a la forma como aquellos se centran respecto a un centro imaginario y que les hace completamente simétricos, ordenados y "bellos". No pueden distinguirse a simple vista y por tanto, tal convencionalismo no pasa de ser eso. Un cristal pues, así, es diferente del vidrio al que ya hemos llamado y definido como aquella cosa que permite el paso de la luz, es duro, frágil y lo usamos en nuestros vasos y botellas y hasta floreros y adornos. Todos los vidrios contienen arena de sílice, carbonato de sodio y caliza, a algunos vidrios se les adiciona un compuesto de plomo para alterar o darle ciertas características de brillo y sonido y ya con eso le llaman cristal. No pueden confundirlos quienes los funden porque las temperaturas de fundición son diferentes -más alta la del vidrio -cristal- que contiene oxido de plomo- y por tanto menos económico reciclarlo.

Transparencias:

a. El vidrio y el cristal son lo mismo para los legos en la materia. La diferencia radica en que uno de ellos, para obtención de brillo y sonido, se le adiciona óxido de plomo que además aumenta la temperatura de fusión, por lo que no es barato reciclarlo.

b. En los contenedores de reciclaje, sólo debería ir vidrio sin óxido de plomo, pero no hay de que preocuparse, los expertos que revisan lo que van a reciclar, reconocen uno del otro inmediatamente y lo separan.

c. Los químicos llaman cristales a moléculas organizadas de manera simétrica y ordenada, nada que ver con nuestros vidrios y cristales. Por ejemplo: Cristales de cuarzo.

d. En el cristal los átomos se organizan de una manera simétrica y por tal, dicha estructura es cristalina -mejores condiciones de sonido y transparencia- y en el vidrio, la simetría no es perfecta.
e. Algunos vidrios de laboratorio contienen borosilicatos que les da mayor resistencia al calor y a la fractura.
f. La loza y la porcelana -ambas de barro cocido y vitrificado- se diferencian en sus componentes y en sus temperaturas de vitrificado, menor la de la loza.

El sol calienta

Ya sabemos que los procesos en el sol se deben a un cierto tipo de fusión nuclear debido a la alta presión gravitacional en la que átomos de hidrógeno se mezclan para dar átomos de helio ─miren  el aparte sobre fusión nuclear─ del cual se desprende además un cierto calor que viaja a la tierra en forma de radiación, o sea, de ondas electromagnéticas. Fue Hershel quien en un caluroso experimento notó que habían más ondas que las descompuestas por el prisma, las infrarrojas y las ultravioletas y al usar termómetros sobre las franjas notó que la sección infrarroja daba unos grados de más. No estoy aduciendo que los colores del espectro sean calientes o fríos, lo que digo es que el mayor responsable del calentamiento es la luz infrarroja para no contradecir la ley de Wien  que relaciona los conceptos de longitud de onda y temperatura. Gracias a esta ley se sabe que cuanto mayor sea la temperatura de un cuerpo negro, menor será la longitud de onda en que emite. Precisamente los infrarrojos son de menor longitud de onda que los ultravioletas, que no por ello no transportan calor.

Espectros:

a. El calor del sol generado por fusión nuclear llega a la tierra en forma de radiación electromagnética y la ley dice que a menor longitud de onda mayor es la temperatura. Los infrarrojos tienen esa cualidad, como todo el espectro después de él.
b. No es raro que nos ocultemos de la luz del sol que afecta la piel y de los rayos UV pues pueden provocar enfermedades como el cáncer al afectar la reproducción celular y al mismo ADN.
c. No hay un culpable único de la transmisión radiante del calor del sol, pero si sabemos que quien la transporta es la radiación. No hay convección en el espacio exterior y menos conducción.

El calor y la temperatura

Cuando nos preguntan por "el calor que ha estado haciendo" o por "el frío" nos parece del todo subjetivo porque donde alguien siente frío otro siente calor. Por eso debemos definir el calor que es el valor promedio de la energía cinética de una sustancia. Calor es movimiento y la temperatura es una medida de ese movimiento. Así, sin importar mucho el valor de la sensación, podemos decir que una sustancia a 3 °C tiene menos energía cinética que una a 4 °C ─acá vale decir que usamos diferentes escalas de temperatura Celsius °C; Reaumur °Re; Rankine °R; Fahrenheit °F; Kelvin °K─ y ésta a su vez menos energía cinética que una sustancia a 5 °C. Las escalas humanas, donde aparece una quemadura por calor o donde el cuerpo se siente agotado por falta del mismo, es una escala con variaciones, pero apegada a la norma. Vivir cómodo a 5° bajo cero requiere de adaptación y sobrellevar 40 °C en el desierto requiere lo mismo.

Quemaduras:

a. El calor es el valor promedio de energía cinética de una sustancia y temperatura es una magnitud física para tener una idea de tal movimiento.
b. Cualquiera puede establecer una medida de temperatura, usando la dilatación de una sustancia por calor y determinando por comparación los puntos de ebullición y congelamiento y una razón de transformación a las otras escalas.
c. Los grados °Re están en desuso y la escala °K es considerada la escala absoluta, es decir a -273.15 °C o sea 0 °K, el movimiento es completamente nulo y la energía cinética promedio es 0.
d. El calor, que no el calórico, sólo puede propagarse por tres métodos: conducción, que quiere decir por contacto; por convección o sea por movimiento y por radiación o sea por ondas electromagnéticas. En una fogata si pones algo sobre ella se calentará por conducción, si pones algo sobre la flama, lejos de ella se calentará por el movimiento del aire caliente que tiende a subir, convección y si colocas ese objeto a un lado de la fogata, el calor que le llegará será por radiación, las ondas electromagnéticas.
e. Una escala propicia de temperatura a la cual vivir es incierta, nos adaptamos a temperaturas muy variables, pero el cuerpo hunmano sufre un ataque de calor si la temperatura interna sube a 40 °C, Hipertermia y si baja por debajo de 35 °C hipotermia. La temperatura interna oscila de 36.5 °C a 38,5 °C.
f. La escala centigrada usa el agua y 0° como punto de congelamiento y 100° como punto de ebullición.

Tenemos la ley cuadrática inversa

Notamos que un sonido disminuye con la distancia y es lo que explica esta ley estudiada para ondas como el sonido y la luz e incluso para la gravedad y las radiaciones. Si tomamos la fuente emisora como puntual, la cantidad de líneas de flujo disminuirá con la distancia y para los casos citados, con el cuadrado de la distancia, lo que ha podido comprobarse experimentalmente, de tal suerte que le denominamos una ley con carácter "adivinatorio" de lo que ocurrirá con dicha onda o fuerza a determinada distancia. Por ello le llamamos cuadrática inversa, porque disminuye su intensidad con el aumento de distancia y en tal proporción.

Alejamientos:

a. Existe una ley llamada cuadrática inversa aplicable a ondas y fuerzas y que garantiza que tal fuerza o intensidad disminuye con el cuadrado de la distancia, es decir, que la intensidad de la fuerza a un metro será cuatro veces mayor que a dos metros.
b. Puede verse en las fórmulas para carga de la partícula donde F=kQq/r² siendo k la constante de proporcionalidad y Q,q las cargas y r la distancia entre ellas. La fuerza gravitacional donde F=GMm/r² donde G es la constante gravitacional y M, m las masas y r la distancia que los separa.
c. Rematemos con la fórmula de intensidad sonora I= P/4𝚷r² donde P es la potencia de la fuente y 4𝚷r² el área superficial de la esfera. Sigue siendo igual que la potencia se disminuye proporcionalmente a r².
d. Más sencillamente, mientras más alejados de una fuente sonora o lumínica, menos luz o sonido recibiremos y eso es válido en la proporción inversa del cuadrado de tal distancia y además es válido para las cargas eléctricas y la fuerza gravitacional o la radiación electromagnética.