Dilatación, calor, etc.

1996/11/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

¿Relojes gratuitos?

Veremos la forma de realizar un reloj automático que por dilatación térmica no necesita cuerda. En la imagen inferior se puede ver el mecanismo de un reloj de este tipo. Aunque todos los elementos son necesarios, los más importantes son los Z ₁ y Z _2. Estas varas están fabricadas con una aleación especial de muy alto coeficiente de dilatación. Pero, ¿cómo funciona?

Uno de los extremos del paletón Z ₁ se encuentra en uno de los dientes de la rueda X, de forma que si se alarga el paletón empujando el cuchillo a la cuchilla, se haga girar la rueda. El paletón Z ₂ está situado en uno de los dientes de la rueda Y de forma que cuando hace frío la rueda gira en la misma dirección que la anterior. Dichas ruedas están situadas en el _Eje W 1, que mueve la rueda de seto. Las prendas llevan el mercurio contenido en el envase inferior al envase superior.

Desde este barco, el mercurio se dirige hacia el tren de la rueda izquierda y llenando éstos se lanza la segunda rueda. Esto transmitirá el movimiento al _{eje K 2} superior a través de la cadena K. A continuación, el eje K ₂ trazará el muelle del mecanismo del reloj.

¿Qué le pasa al mercurio que ha ido a la travesía izquierda? Éste volverá desde el recipiente con _{pendiente R 1} al punto de partida, redondeando el ciclo. El mecanismo funcionará constantemente mientras se dilatan los palos Z ₁ y Z _2. En consecuencia, podemos decir que para mantener en funcionamiento el reloj basta con cambiar la temperatura de la zona. Como esto ocurre en la Naturaleza, no necesita de la ayuda del ser humano. Por lo tanto, la variación de la temperatura ambiental hace que el muelle del reloj se vaya estirando poco a poco, pero sin interrupciones.

Pero, ¿podemos decir que el movimiento es un motor continuo? ¡Por supuesto! Este reloj tiene su fuente de energía, es decir, la energía calorífica que le rodea. El trabajo que genera la dilatación, por su parte, es acumulativo en el muelle del reloj para su utilización en el movimiento continuo de las agujas. En consecuencia, en términos energéticos sí podemos decir que es un reloj gratuito, ya que no necesita ‘nada’ para producir energía. Pero no hay que olvidar que la fuente de energía es el propio Sol que calienta la Tierra y el aire.

Hay otro reloj automático similar. En esta segunda, se trata del elemento más importante del mecanismo. Esto, al dilatarse debido al cambio de temperatura, eleva un peso de gran carga y el mecanismo del reloj se pone en marcha al caer la carga. La glicerina se solidifica a -30ºC y se evapora a 290ºC. En consecuencia, se puede decir que este mecanismo se puede utilizar en los relojes de las plazas o en el exterior, ya que el cambio de temperatura de dos grados es suficiente para mover el reloj. Además, tuvieron un reloj de este tipo a prueba durante un año y el resultado obtenido fue totalmente satisfactorio, no sufrió ninguna avería durante ese periodo.

Así, ¿por qué no se fabrican motores más grandes que utilizan esta fuente de energía? Parece que este tipo de motores pueden ser muy baratos, pero los cálculos de azar no dicen lo mismo.

Un reloj convencional necesita una energía aproximada de 1/7 kilogramos para veinticuatro horas. Por lo tanto, para un segundo necesita 1/600.000 kilogramos. Sabiendo que la potencia de un caballo es de 75 kgm/s, el mecanismo de un reloj de este tipo necesitaría 1/45.000.000 de caballos de potencia. Es decir, aunque tanto las cuñas del primer reloj como la glicerina necesaria en el segundo no valieran más de un céntimo en un motor de este tipo, 450.000 pesetas. deberían incluirse por cada potencia equina (un céntimo x 45.000.000 = 450.000). Y esto es demasiado para decir que es ‘gratis’.

¿Calientan los calentadores?

¡Qué pregunta! alguien podría pensar. Y con toda razón, porque el propio nombre responde a la pregunta, el ‘abrigo’. Pero, ¿es así? Hagamos un intento. Coge el termómetro, comprueba los grados que marca y súmalos en un abrigo. Después de varias horas, salir y comprobar cuánto marca. ¿Está en la primera? ¡Sí! Por lo tanto, no se ha calentado nada.

Por tanto, debemos decir que el calor no calienta. Y si alguien nos dice que el calor enfría, ¿qué le responderemos? Hagamos otro intento. Coge dos tazas y llena de hielo. Rodea una de ellas con calefacción y deja la otra fuera. Esperar a que se derrite el hielo que se encuentra en la taza exterior. A continuación, sacar el que está envuelto en calefacción. ¿Qué traes? ¡Que el hielo está por deshielo! Por lo tanto, el calor no calienta el hielo y aunque no puede decirse lo contrario, sí ha retrasado la licuefacción. Entonces, ¿podemos decir que los abrigos son mordeduras?

No, ni una ni otra. El calor no calienta por sí mismo, al menos si con esa palabra comprendemos ‘dar calor’. Bombillas sí, fuegos también, cuerpos, … Todas ellas son fuentes de calor pero no abrigos. El calor no da calor, su función es no expulsar el calor corporal, y no otra. Por ello, todos los animales de sangre caliente, cuyos cuerpos son fuente de calor, tienen más calor que sin calefacción. Por el contrario, el termómetro no produce calor por sí mismo y por ello no cambia cuando se recoge en un abrigo. Y con el hielo ocurre lo mismo, el hielo mantiene su baja temperatura cuando se concentra con el calentamiento, es decir, puesto que la dificultad para el intercambio de calor hace que el calor exterior no encuentre fácilmente el camino para llegar al hielo.

De la misma manera y a modo de calefacción, la nieve "calienta" la tierra. La nieve es un conductor muy malo que dificulta enormemente el calor de la tierra que se encuentra debajo de ella. En zonas muy frías, la temperatura del suelo bajo la nieve suele ser igual o superior a diez grados por encima de la temperatura exterior.

Así que, a partir de ahora, al lector, cuando te pregunten si tu calor te calienta bien o no, tienes que contestar que el calor no me calienta, además de calentarme yo mismo, también calienta el abrigo y no al revés. Para terminar, el lector, ya que el abrigo es una palabra nueva en euskera, ¿podemos utilizar la palabra ‘muesca’ para expresar esa indumentaria.