Olla de paper

1997/01/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Però en el camp de la ciència, i la física és només una branca de la ciència, només hi ha una via per a acceptar o rebutjar proposicions, és a dir, l'experimentació. Per tant, prenent un paper de pergamí sòlid, realitzarem una espècie de cucurutxo i el col·locarem en un suport de filferro com es mostra en la imatge.

Després de tirar aigua i ou, la col·locarem sobre un llum d'oli. El foc no danyarà el paper. Com és possible? En l'olla oberta l'aigua no pot superar els cent graus. En escalfar-se l'aigua aconseguirà els cent graus i es mantindrà a aquesta temperatura mentre la calor se zurrupe i bulli, per la qual cosa el paper també estarà a cent graus i no s'encendrà. Nota: és més còmode utilitzar una capseta de cartó en lloc de paper.

Un assaig en aquesta matèria, que sovint ocorre de manera involuntària, és que si ens posem a escalfar un cafeter amb una sèrie de soldadures i ens oblidem de tirar aigua, les soldadures es fundin i el cafeter es trenca. Això és fàcil d'entendre, el metall de soldadura és dels quals es fundi amb relativa facilitat i al no existir aigua per a la sorción de calor, la calor generada és únicament per a escalfar l'olla i la temperatura és cada vegada major. En aquest sentit, les antigues ametrailadoras Maxim requerien aigua perquè la calor dels trets no derretiera les armes.

Per a acabar amb aquests assajos prenguem un clau gruixut i una mica gran o un palito de coure i una fina cinta de paper, que es col·loca en les flames, el paper es trontolla o es carbonitza, però no es crema, almenys fins que el palito es posi a dalt.

La causa és la conductivitat tèrmica del metall. Si en lloc de realitzar aquest assaig amb un tascó de metall amb un tascó de vidre es cremaria el paper immediatament.

Lubricacion sobre gel

Com tots sabem, en un sòl ben estriat es rellisca més fàcilment que en un sòl sense encerar. Hauria de succeir el mateix amb el gel, és a dir, que quan està suau anés més relliscós que quan està rugós i aspre.

No obstant això, els habitants del nord saben que portar una trinxera en un sòl gelat, més fàcil que portar-la en un sòl suau, és més relliscós que el gel aspre! Com es pot entendre això?

La principal causa de la resbaladez del gel no és la seva suavitat o aspror, sinó la disminució de la seva temperatura de fusió amb la pressió.

Així, quan estem dempeus sobre els patins tot el pes està en una superfície molt petita, per la qual cosa la pressió que suporta el gel és molt elevada. No obstant això, quan la pressió és elevada, el punt de fusió del gel disminueix, de manera que, per exemple, si la temperatura del gel és de -3 °C, el punt de fusió del gel sota els patins disminueix uns 5 °C, per la qual cosa es fon. Per això entre els ganivets dels patins apareixerà una fina capa d'aigua que farà aparèixer el lliscament. El mateix ocorre quan els peus es desplacen. Per tant, el lliscant no es llisca sobre el gel sinó sobre una capa d'aigua. El gel és l'únic cos amb aquesta peculiaritat, per la qual cosa un físic va poder dir que “el gel és l'únic cos lliscant de la naturalesa”, la resta seran llisos però no relliscosos.

Sent això així, què importa que el gel estigui suau o dentat? Com sabem, la pressió exercida per un pes és major quant menor és la seva superfície de retenció. Quan es realitzarà una major pressió quan el gel estigui suau o rugós? Sens dubte, en el segon cas, el pes estarà sobre uns pocs punts del sòl. Com més gran sigui la pressió major serà el punt de fusió i el sòl més relliscós.

Candalos

Qui no ha vist els llargs glaçons suspesos de les teulades en un matí molt fred?

Però, quan es fan aquests candalos? En gelades o en desglaç? Si és en desglaç, com es congela l'aigua per sobre de zero graus? En canvi, durant el gel, com es produeix l'aigua?

El que ocorre és que el raig de sol o la calor de la casa fa que la neu de la teulada pugi més de zero graus i es fon fins a la vora de la teulada, però aquí la temperatura és baixa de zero graus i l'aigua torna a congelar-se.

Deixant a un costat la calor de l'interior de la casa, mirem la imatge superior.

Estem en un dia clar i la temperatura de l'aire és de -1 °C. El Sol estén els seus raigs pertot arreu, però els que arriben fins al sòl són tan transversalment que no fan suficient calor per a fondre la neu. Per contra, els que toquen en la teulada es posen amb una inclinació major, és a dir, més prop del valor de l'angle recte.

Com és sabut, la llum o la calor que proporcionen els raigs és major a mesura que augmenta l'angle que formen aquests raigs i el pla d'atac. La capacitat dels raigs és directament proporcional al si d'aquest angle; en l'exemple que apareix en la figura, la neu de la teulada pren 2,5 vegades més calor que la del sòl (si 60° = 2,5 x si 20°). Per això, mentre es fundi la neu de la teulada, no ocorre el mateix amb la del sòl. L'aigua de la teulada s'aboca i les gotes arriben fins a la vora de la teulada, es refreden mitjançant l'ambient i l'evaporació i es congelen, quedant suspeses. Sobre la primera gota cau la segona i a poc a poc es va fent el candalo.

Per l'angle dels raigs hi ha altres fenòmens sorprenents com les diferències climàtiques d'un lloc a un altre o les diferents estacions de l'any en un lloc. El sol, en principi, està a la mateixa distància de nosaltres a l'estiu o a l'hivern, fins i tot dels pols o de l'equador (la diferència és tan petita que es pot deixar de comptar). No obstant això, atès que la inclinació dels raigs sobre la superfície terrestre és major en l'equador que en els pols, les diferències de temperatura entre aquests dos llocs són molt altes, fins i tot entre estiu i hivern. Aquestes diferències són degudes al canvi de temperatura i a la riquesa de la naturalesa.