Tuckerella

ácaro II

Comparativa de escalas en aplicaciones flash

Universcale y Cell size and scale son dos aplicaciones en flash muy útiles para la comparación de objetos a diferentes escalas. Ambas son enlazadas aquí vía Microsiervos.

Ancient Aliens / Sci Trek

Ambos documentales están subidos desde el canal IanuaStella.

Noticias astronómicas: planetas extrasolares

Se multiplican las noticias acerca de los planetas extrasolares en estos días. En elmundo.es: Descubren una treintena de planetas fuera de los límites del Sistema Solar y Un planeta extrasolar con las moléculas de la vida. Anteriormente también: Un gemelo rocoso de la Tierra (En alusión al recientemente descubierto Corot 7b).

Personalmente, no creo que sea muy buena idea dar demasiada popularidad a este tipo de descubrimientos; podrían acabar frivolizándose, como el resto de las modas.

Lo que leía Jim Morrison

Según veo en la wikipedia, lo que leía el mítico Jim Morrison en su etapa previa a la formación de los Doors era autores como Friedrich Nietzsche, Aldous Huxley, Jack Kerouac, Charles Baudelaire, Arthur Rimbaud, el conde de Lautréamont, Emanuel Swedenborg, Gérard de Nerval y William Blake. Parecen lecturas apropiadas para el que no solo resultó ser un destacado artista, sino también un aficionado a los enteógenos.

Psiconautas

Apuntes de Física: Teorías y leyes (1ª parte)

Dentro de las propiedades características de las partículas elementales o partículas subatómicas se encuentra la carga eléctrica. Esta carga puede ser positiva o negativa, aunque algunas partículas poseen carga neutra, es decir, que su carga eléctrica es 0; es el caso por ejemplo del neutrón. Se atribuye la identificación de los dos tipos de carga eléctrica al físico francés Charles du Fay, (publicación en 1733). La carga mínima negativa que puede poseer una partícula es la correspondiente al electrón, -1 (también denominada -e); la positiva es la que posee el protón, 1 (denominada simplemente, e). Cualquier carga mayor que la mínima en un cuerpo será siempre un múltiplo entero de aquella, (para expresar esta particularidad de la materia se dice que la carga eléctrica es una propiedad cuantizada). A pesar de esto, existen un tipo de partículas, los quarks, cuya carga eléctrica es fraccionaria ( ±1/3 ó ±2/3 ), aunque no se encuentran libres en la naturaleza. Hoy en día sabemos que el antiguo filósofo griego Tales de Mileto (639 a.C – 547/6 a.C) conoció la propiedad eléctrica de la materia al frotar con piel o lana un fragmento de ambar, lo que le permitía atraer objetos de pequeño tamaño al estar cargado eléctricamente.

Esta propiedad de la carga eléctrica de las partículas resulta fundamental para entender las interacciones eléctricas que pueden darse en la materia a pequeña o gran escala. En concreto, las interacciones eléctricas entre cargas se explica a través de un modelo de campo, es decir, un marco teórico diseñado para ilustrar la acción de fuerzas a distancia; el tipo de campo utilizado para este tipo de interacciones es el campo eléctrico. En nuestro caso, nos basaremos en un modelo de campo eléctrico ideado para los casos en que su estado sea estático, es decir, un campo electrostático, para estudiar la interacción de una carga eléctrica con otras cargas.

El campo electrostático es el resultado del efecto provocado en una región del espacio por, al menos, una carga eléctrica en otra u otras cargas. El modelo más sencillo de campo electrostático es el generado por una única carga puntual, denominada Q; por convenio, Q es la carga unidad positiva, es decir, la equivalente a la de un protón, e. Al resto de cargas afectadas por el campo electrostático generado por Q se las denomina cargas prueba, y su designación en el campo es q (q1, q2, etc). Las cargas eléctricas de mismo signo se repelen, mientras que las opuestas se atraen; las cargas neutras no se ven afectadas por la acción eléctrica de otras cargas. Estas interacciones atractivas o repulsivas se producen por medio de una fuerza directamente propocional a la magnitud de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, según la ley de Coulomb. Esto se refleja en la acción que produce un campo en las cargas prueba; sin embargo, la magnitud que refleja fundamentalmente la naturaleza de un campo electrostático (y eléctrico) es la intensidad del campo eléctrico (E), definida como la fuerza que actúa sobre una carga prueba e en un punto del campo. Cuanto mayor es la carga de Q, mayor será la intensidad del campo eléctrico; asimismo, cuanto más cercano se encuentre un punto del campo respecto de su carga generadora Q mayor será E en él. La representación gráfica de un campo eléctrostático (y también eléctrico) se realiza a través de una serie de líneas imaginarias denominadas líneas de fuerza. Estas líneas indican la dirección de la fuerza en el campo, y su tangente, la dirección de E en un determinado punto del campo.

Cuando la interacción eléctrica se produce entre cargas en reposo, se denomina electricidad estática o electrostática. Esta fue la primera rama del electromagnetismo en desarrollarse. Para que se produzca la electrostática es necesario que los cuerpos interactuantes estén cargados eléctricamente, es decir, que ganen o pierdan electrones, o que se polaricen. Lo primero es posible por frotamiento o por contacto, lo segundo por inducción. Durante el frotamiento, el material con mayor tendencia a perder electrones puede traspasar su carga negativa si los átomos de la otra sustancia ofrece niveles energéticos más favorables para su ubicación; la capacidad para adquirir una carga positiva o negativa varía en cada material y se encuentra diferenciada en un listado denominado serie triboeléctrica. Además, el simple contacto entre materiales cargados permite también la transmisión de cargas. La inducción, por el contrario, supone la separación de cargas (polarización) en un material a través del influjo de otro material cargado sin necesidad de contacto. Una posible forma de transmisión de electricidad entre materiales cargados es la descarga eléctrica (Véase el rayo). Los primeros diseños realizados para el estudio y tratamiento de la electricidad estática se idearon a comienzos de la edad moderna; es el caso del electroscopio, del médico y físico inglés William Gilbert (1544-1603), entre cuyos logros destaca además la acuñación del término “electricidad”. La primera máquina capaz de producir y almacenar energía eléctrica estática por rozamiento se debe al físico alemán Otto von Guericke (1602-1686). En 1746 se desarrolla en la Universidad de Leiden los primeros condensadores eléctricos, denominados botellas de Leyden.

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Otro de los inventos fundamentales para el estudio de la electrostática y el desarrollo de la electricidad en general es la balanza de torsión de Charles-Agustin de Coulomb (1736-1806). Gracias a su invención, Coulomb pudo establecer su famosa ley, mencionada arriba. En honor a este científico se denomina coulomb o culombio a la unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional, definida como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio (unidad esta última que veremos después). Un coulomb es el equivalente a la carga de 6,24 x 10^18 electrones, aproximadamente. Por otra parte, la unidad de medida de la intensidad del campo eléctrico es el newton por coulomb(N/C).

Aparte de los métodos de transmisión de cargas vistos anteriormente, existe la posibilidad de que una sustancia cargada transmita electricidad a otra a través de un conductor. Este fenómeno, cuyo estudio e investigación pionera se debe a la obra del físico inglés Stephen Gray (1666-1736), se denomina conductividad eléctrica, y resulta de gran importancia a la hora de comprender el desarrollo de uno de los principales pilares de la ingeniería y de la ciencia eléctrica en general; la corriente eléctrica. Los principales conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, las soluciones salinas y el plasma. Además, la conductividad eléctrica es una propiedad que varía con la temperatura. Al contrario que los conductores, los aislantes presentan gran resistencia ante el desplazamiento de cargas y, por tanto, no conducen bien la electricidad; el plástico o la madera son algunos ejemplos. Existe un tercer tipo de materiales, los semiconductores, que dependiendo de la temperatura ambiente adquieren capacidad conductora o aislante. Para que un material haga de conductor, es necesario que conecte dos cuerpos o polos cuya diferencia de potencial provoque la corriente eléctrica. Por lo general, se considera al flujo de cargas desde el polo negativo al positivo como el sentido real de la corriente; sin embargo, el sentido establecido para el uso de esquemas eléctricos es el contrario (del polo positivo al negativo) por razones históricas. En los generadores eléctricos, como veremos más adelante, se denomina cátodo al polo negativo o de menor potencial, y ánodo al polo positivo o de mayor potencial. Los principios sobre conductividad servirían para que, a finales del s. XVIII, Alessandro Volta (1745-1827) ingeniara los primeros aparatos capaces de producir corriente eléctrica: el electróforo (1785), formado por una torta de resina y un disco metálico conectado a tierra que, al cargarse por electrostática, hacía las veces de condensador, y la pila voltáica (1800), que consistía en una apilación de discos metálicos (principalmente cinc y cobre) separados por piezas de cartón o fieltro y a los que se les aplicaba agua o salmuera (ácido sulfúrico diluido en algunas fuentes). En el caso de la pila voltáica, el líquido serviría como conductor eléctrico; esto se debe a que en él se encuentran partículas ionizadas que actúan como corriente. A este medio de conducción eléctrico se le denomina electrolito. En honor a la contribución científica de Volta, se denomina voltio a la unidad derivada del Sistema Internacional para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y el voltaje o diferencia de potencial. Diseños de pilas inspirados en el original de Volta son utilizados hoy en día para obtener electricidad.

 Pila eléctrica

El mismo periodo en el que el desarrollo de los conductores y la generación de corriente eléctrica hacían avanzar a la ciencia eléctrica, supuso el surgimiento y consolidación de la electroquímica como una de sus ramas más destacadas. Entre sus principales pioneros se encuentran el inglés Humphry Davy (1777-1829), cuyos estudios sobre la electrólisis le permitieron mejorar esta técnica, identificar diversos elementos químicos de forma experimental o descubrir el cloro entre otros logros, y Michael Faraday (1791-1867), que contribuyó al desarrollo teórico de la electrólisis mediante la formulación de sus dos leyes fundamentales o leyes de Faraday. La electroquímica supone el uso de reacciones químicas como parte del proceso de generación de la electricidad, o bien, la intervención de esta en la generación de ciertas reacciones químicas. Lo primero lo encontramos por ejemplo en el mismo diseño funcional de la pila voltáica; lo segundo se halla en la electrólisis. En la electrólisis, un par de electrodos conectados a un generador eléctrico son aplicados a un electrolito para que se produzca la separación de sus componentes. Generalmente, el electrolito consiste en una solución de un ácido, una base o, más frecuentemente, un compuesto salino cuya disolución provoca la disociación de sus componentes en un proceso conocido como solvatación. En algunos casos, es la reacción química del soluto con los componentes del disolvente lo que produce un compuesto iónico. En la electrólisis el electrolito no conduce electrones; la Wikipedia describe la reacción específica de este proceso de la siguiente manera:

Los electrones solos normalmente no pueden pasar a través del electrólito; en vez de ello, una reacción química sucede en el cátodo, consumiendo los electrones del cátodo, y otra reacción ocurre en el ánodo, produciendo electrones para ser capturados por el ánodo. Como resultado, una nube de carga negativa se desarrolla en el electrólito alrededor del cátodo, y una carga positiva se desarrolla alrededor del ánodo. Los iones en el electrólito se mueven para neutralizar estas cargas para que las reacciones puedan continuar y los electrones puedan seguir fluyendo.

En ciertos procesos electrolíticos, es el disolvente el que, elementalmente, reacciona con los electrodos para permitir el flujo de cargas; en otros casos, las reacciones en los electrodos pueden involucrar a los metales de los electrodos o a los iones del electrolito. Al tratarse de un proceso de transferencia de electrones, la interacción iónica con los electrodos puede considerarse como reacción de reducción-oxidación o redox; el cátodo, que cede electrones a los cationes o iones positivos actúa como agente reductor, oxidándose, mientras que el anión actúa como agente oxidante al tomar electrones de los cationes, quedando con un estado de oxidación menor del que tenía, es decir, reducido.

Aparte de los logros alcanzados por la ciencia eléctrica en el campo de la electroquímica, habría que añadir el trabajo teórico de algunos de los investigadores más importantes de este mismo periodo como André-Marie Ampère (1775-1836), o Georg Simon Ohm (1789-1854). La obra de Ampère supuso el inicio de la unificación de la electricidad y el magnetismo como una única rama de la Física; en su honor se denonima amperio a la unidad para la intensidad de corriente eléctrica en el Sistema Internacional. Un amperio es el equivalente al desplazamiento de un coulomb (6,24 x 10^18 e) de carga por un conductor eléctrico en el tiempo de un segundo. Por su parte, el físico alemán Ohm desarrolló una importante labor teórica acerca de la corriente eléctrica, siendo su aportación más destacada la ley de Ohm, que dice que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. La unidad de resistencia eléctrica lleva su nombre en reconocimiento a su trabajo; un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una tensión de 10V produce una corriente de 125A. Otra de las unidades de medida fundamentales para la ciencia eléctrica debe su nombre a un importante científico moderno, a pesar de que su campo no fuera específicamente el de la electricidad; es el caso del ingeniero y matemático James Watt (1736-1819), en cuyo honor se estableció el vatio como unidad de la potencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. El vatio es la potencia producida por una tensión de un voltio y una corriente eléctrica de un amperio.

Hasta principios del s. XIX, el avance de la ciencia eléctrica había sido lo suficientemente importante como para convertir a un fenómeno tan desconocido como la electricidad en uno de los principales campos de la Física. Sin embargo, la verdadera revolución en el mundo de la electricidad vendría con la serie de estudios y descubrimientos que, en esta misma época, auspiciaban la unión entre electricidad y magnetismo, abriendo las puertas para la formación de una rama física aún más compleja y avanzada; el electromagnetismo. [Continuación: Apuntes de Física: Teorías y leyes (2ª parte)]

Ver también:

Electrowiki (Muy recomendado)
Youtube – Electrólisis
Youtube_ Electricidad
Youtube_ La corriente eléctrica
Youtube – Voltaje, energía y fuerza
Youtube – Electrólisis del agua (1 de 3)
Youtube – Electricidad y magnetismo (1 de 7)
Máquinas científicas
Experimentos de electrostática
Así funciona – Qué es la corriente eléctrica
Diario de un explorador – Efectos de una descarga eléctrica sobre el organismo
Monografías – Teoría básica y problemas propuestos de electrostática

Entradas relacionadas:

Apuntes de Física: Teorías y leyes (2ª parte)
Apuntes de Física: Teorías y leyes (3ª parte)
Apuntes de Física: Teorías y leyes (4ª parte)
Apuntes de Física: Teorías y leyes (5ª parte)
Apuntes de Física: Teorías y leyes (6ª parte)
Apuntes de Física: Teorías y leyes (7ª parte)
Apuntes de Física: Teorías y leyes (8ª parte)

Otros apuntes en Diario de un explorador:

Apuntes de Física: Los orígenes del Universo (1ª parte)