Olla de papel

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

• Fisika

Pero en el campo de la ciencia, y la física es sólo una rama de la ciencia, sólo hay una vía para aceptar o rechazar proposiciones, es decir, la experimentación. Por lo tanto, tomando un papel de pergamino sólido, realizaremos una especie de cucurucho y lo colocaremos en un soporte de alambre como se muestra en la imagen.

Después de echar agua y huevo, la colocaremos sobre un candil. El fuego no dañará el papel. ¿Cómo es posible? En la olla abierta el agua no puede superar los cien grados. Al calentarse el agua alcanzará los cien grados y se mantendrá a esa temperatura mientras el calor se zurrupe y hierva, por lo que el papel también estará a cien grados y no se encenderá. Nota: es más cómodo utilizar una cajita de cartón en lugar de papel.

Un ensayo en esta materia, que a menudo ocurre de forma involuntaria, es que si nos ponemos a calentar un cafetero con una serie de soldaduras y nos olvidamos de echar agua, las soldaduras se funden y el cafetero se rompe. Esto es fácil de entender, el metal de soldadura es de los que se funde con relativa facilidad y al no existir agua para la sorción de calor, el calor generado es únicamente para calentar la olla y la temperatura es cada vez mayor. En este sentido, las antiguas ametrailadoras Maxim requerían agua para que el calor de los disparos no derretiera las armas.

Para terminar con estos ensayos tomemos un clavo grueso y un poco grande o un palito de cobre y una fina cinta de papel, que se coloca en las llamas, el papel se tambalea o se carboniza, pero no se quema, al menos hasta que el palito se ponga arriba.

La causa es la conductividad térmica del metal. Si en lugar de realizar este ensayo con una cuña de metal con una cuña de vidrio se quemaría el papel inmediatamente.

Lubricacion sobre hielo

Como todos sabemos, en un suelo bien estriado se resbala más fácilmente que en un suelo sin encerar. Debería suceder lo mismo con el hielo, es decir, que cuando está suave fuera más resbaladizo que cuando está rugoso y áspero.

Sin embargo, los habitantes del norte saben que llevar una trinchera en un suelo helado, más fácil que llevarla en un suelo suave, ¡es más resbaladizo que el hielo áspero! ¿Cómo se puede entender esto?

La principal causa de la resbaladez del hielo no es su suavidad o aspereza, sino la disminución de su temperatura de fusión con la presión.

Así, cuando estamos de pie sobre los patines todo el peso está en una superficie muy pequeña, por lo que la presión que soporta el hielo es muy elevada. Sin embargo, cuando la presión es elevada, el punto de fusión del hielo disminuye, de manera que, por ejemplo, si la temperatura del hielo es de -3 ºC, el punto de fusión del hielo bajo los patines disminuye unos 5 ºC, por lo que se derrite. Por ello entre los cuchillos de los patines aparecerá una fina capa de agua que hará aparecer el deslizamiento. Lo mismo ocurre cuando los pies se desplazan. Por tanto, el deslizante no se desliza sobre el hielo sino sobre una capa de agua. El hielo es el único cuerpo con esta peculiaridad, por lo que un físico pudo decir que “el hielo es el único cuerpo deslizante de la naturaleza”, el resto serán lisos pero no resbaladizos.

Siendo esto así, ¿qué importa que el hielo esté suave o dentado? Como sabemos, la presión ejercida por un peso es mayor cuanto menor es su superficie de retención. ¿Cuándo se realizará una mayor presión cuando el hielo esté suave o rugoso? Sin duda, en el segundo caso, el peso estará sobre unos pocos puntos del suelo. Cuanto mayor sea la presión mayor será el punto de fusión y el suelo más resbaladizo.

Candalos

¿Quién no ha visto los largos cubitos de hielo suspendidos de los tejados en una mañana muy fría?

Pero, ¿cuándo se hacen estos candalos? ¿En heladas o en deshielo? Si es en deshielo, ¿cómo se congela el agua por encima de cero grados? En cambio, durante el hielo, ¿cómo se produce el agua?

Lo que ocurre es que el rayo de sol o el calor de la casa hace que la nieve del tejado suba más de cero grados y se derrite hasta el borde del tejado, pero aquí la temperatura es baja de cero grados y el agua vuelve a congelarse.

Dejando a un lado el calor del interior de la casa, miremos la imagen superior.

Estamos en un día claro y la temperatura del aire es de -1 ºC. El Sol extiende sus rayos por todas partes, pero los que llegan hasta el suelo son tan transversalmente que no dan suficiente calor para derretir la nieve. Por el contrario, los que tocan en el tejado se ponen con una inclinación mayor, es decir, más cerca del valor del ángulo recto.

Como es sabido, la luz o el calor que proporcionan los rayos es mayor a medida que aumenta el ángulo que forman estos rayos y el plano de ataque. La capacidad de los rayos es directamente proporcional al seno de este ángulo; en el ejemplo que aparece en la figura, la nieve del tejado toma 2,5 veces más calor que la del suelo (seno 60° = 2,5 x seno 20°). Por eso, mientras se funde la nieve del tejado, no ocurre lo mismo con la del suelo. El agua del tejado se vierte y las gotas llegan hasta el borde del tejado, se enfrían mediante el ambiente y el evaporación y se congelan, quedando suspendidas. Sobre la primera gota cae la segunda y poco a poco se va haciendo el candalo.

Por el ángulo de los rayos hay otros fenómenos sorprendentes como las diferencias climáticas de un lugar a otro o las diferentes estaciones del año en un lugar. El sol, en principio, está a la misma distancia de nosotros en verano o en invierno, incluso de los polos o del ecuador (la diferencia es tan pequeña que se puede dejar de contar). Sin embargo, dado que la inclinación de los rayos sobre la superficie terrestre es mayor en el ecuador que en los polos, las diferencias de temperatura entre estos dos lugares son muy altas, incluso entre verano e invierno. Estas diferencias son debidas al cambio de temperatura y a la riqueza de la naturaleza.