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¿Qué son las baterías de diamante? ¿Son una fuente de energía viable?

Hace unos meses aparecieron noticias sobre unas baterías de diamante ideadas por la Universidad de Bristol que, según algunos medios, podrían “revolucionar” el paradigma energético. Algunos incluso hablaban de una nueva “era de los diamantesde la producción de energía. Pero Israel Bello no terminaba de fiarse de estas predicciones, así que me mandó un correo (a jordipereyra@cienciadesofa.com) preguntando si las baterías de diamante serían realmente un invento tan revolucionario o si, por el contrario, serán una entrada más en la lista de avances exagerados por los titulares y que terminan cayendo silenciosamente en el olvido.

Pero, para variar, veamos cómo funcionan estas baterías antes de analizar su viabilidad.

Recordemos que una corriente eléctrica no es más que un flujo de electrones de un punto a otro. Es por eso que, como comentaba en esta otra entrada, las baterías normales contienen un material al que le faltan muchos electrones (carga positiva) y otro al que le sobran (carga negativa). En cuanto los dos terminales quedan unidos por un circuito, los electrones empiezan a pasar del lado del que sobran al que faltan, dando lugar así a una corriente eléctrica.

Si os interesa el asunto, hablaba sobre las baterías recargables en esta otra entrada.

Pero las baterías de diamante no utilizan dos materiales con carga eléctrica opuesta para estimular la circulación de electrones. En su lugar, generan una corriente eléctrica a través de la radiactividad.
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Respuestas (LXXVII): ¿Puede un recipiente vacío flotar en el aire?

Hoy toca responder a una de las cinco preguntas seguidas que me mandó un lector anónimo por correo electrónico a jordipereyra@cienciadesofa.com: si los globos se elevan en la atmósfera cuando los llenas de un gas menos denso que el aire, ¿un globo vacío (y, por tanto, aún más ligero) no debería flotar aún mejor?

Empecemos por lo básico: ¿por qué algunos objetos flotan?

Pues porque son menos densos que la sustancia en la que flotan, obviamente.

Ya, bueno, pero profundicemos un poco más en la causa.

Un objeto flotará en una sustancia determinada si la masa que desplaza a su alrededor es mayor que la suya propia. Cuando esto ocurre, la fuerza de reacción ejercida sobre él por la sustancia sobre la que se encuentra iguala su peso y, por tanto, no se hundirá. Por ejemplo, los barcos flotan porque desplazan un gran volumen de agua que, a su vez, tiene una masa mayor que el propio barco (recordemos que los barcos están llenos de aire).

O, lo que es lo mismo, los barcos flotan porque que su densidad media es menor que la del agua, precisamente porque están llenos de aire.

Bueno, sí, voz cursiva, pero ese enfoque no nos ayudaría a entender la respuesta a la pregunta de hoy. Sigamos hablando de masa desplazada.

Por otro lado, si se sigue añadiendo más masa al barco, su armazón se hundirá cada vez más y desplazará más agua a su alrededor hasta que las dos cifras se equilibren. De ahí en adelante, el peso del barco será mayor que la fuerza que puede ejercer el agua sobre él y, por tanto, el barco se hundirá.
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Respuestas (LXXVI): ¿Cómo sabemos si las leyes de la física han cambiado con el tiempo?

He pensado que para la entrada de hoy sería una buena idea responder a una pregunta bastante interesante que me habéis enviado varias veces por correo electrónico (a jordipereyra@cienciadesofa.com): ¿las leyes de la física cambian con el tiempo o han sido (y serán) siempre las mismas?

Hoy no has mareado mucho la perdiz con la introducción, ¿eh?

No te preocupes, voz cursiva, que ya la marearé durante el resto del artículo. De hecho, antes de empezar, veamos primero qué nos referimos cuando hablamos de las leyes físicas.

Las leyes de la física no son unas ideas arbitrarias que han inventado los científicos para hacerse los interesantes, sino que surgen de la observación de fenómenos que se repiten una y otra vez de una manera muy concreta.

Por ejemplo, la intensidad del campo gravitatorio de un objeto varía con el cuadrado de la distancia, lo que significa que si doblas la distancia entre tú y él, el objeto tirará de ti con una fuerza cuatro veces menor (hablaba con más detalle del asunto en esta otra entrada). Además, hasta donde sabemos, un planeta o una estrella nunca tirará de ti con menos fuerza cuanto más te acerques a su superficie ni tampoco lo hará siguiendo una progresión lineal o cúbica con la distancia, sino que siempre será cuadrática. Y de estos hechos surge la llamada ley de gravitación universal.. Que expresa toda esta información de una manera mucho más simple con una fórmula matemática:

(Fuente)

La lista de fenómenos que se repiten una y otra vez es larga. Una de las leyes de la física más famosas es el hecho de que la energía se se convierte de unas formas en otras (química, térmica, cinética, etc), pero nunca se crea ni se destruye. Pero, por supuesto, hay muchas más: los planetas dan vueltas alrededor de las estrellas siguiendo órbitas elípticas, los fotones rebotan sobre las superficies reflectantes en el mismo ángulo en el que inciden sobre ellas y los objetos que reciben un empujón en el vacío seguirán moviéndose en línea recta hasta que una fuerza externa actúe sobre ellos, por citar algunos ejemplos.
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Respuestas (LXXV): ¿Por qué unos animales son más longevos que otros?

Me da la impresión de que he estado escribiendo una cantidad desmesurada de entradas relacionadas con la astronomía, así que he pensado que no estaría mal darle variedad blog con una pregunta que me envió Marco Alfonso a jordipereyra@cienciadesofa.com: ¿Por qué unos animales viven más tiempo que otros?

O, expresando la pregunta de una manera más tiquismiquis, ¿qué es lo que determina la longevidad de una especie?

Y, para variar, habrá que poner algo de contexto para responder a la pregunta de hoy, lo que significa que primero toca hablar sobre por qué envejecemos.

Todas las formas de vida complejas que se pueden encontrar en nuestro planeta son organismos multicelulares que, como su nombre sugiere, están hechos de diferentes tipos de células que llevan a cabo funciones distintas. Los vertebrados nos movemos de un lado a otro con ayuda de nuestras células musculares (apoyadas sobre una estructura formada por células óseas) que reciben señales a través de las células nerviosas. Todo este amasijo de tejidos está cubierto por las células cutáneas que nos protegen de los patógenos del entorno y… Bueno, la lista es larga, pero creo que estos ejemplos nos sirven para hacernos una idea de cómo funciona eso de la multicelularidad.

Una célula individual. (Fuente)

Pero, curiosamente, la esperanza de vida de la mayor parte de las células que nos componen es mucho menor que la de nuestro cuerpo en conjunto.

¿Y entonces por qué vivimos tantos años, si nuestras células mueren antes que nosotros?
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Respuestas (LXXIV): ¿De dónde procede el calor de las estrellas enanas blancas?

Raúl González me mandó la siguiente pregunta a jordipereyra@cienciadesofa.com: “¿cómo puede una enana blanca tener una temperatura mayor que la superficie del sol, si estas estrellas ya no producen su propia energía? ¿De dónde procede semejante calor?

He mencionado por encima las estrellas enanas blancas en otras entradas (como esta y esta otra) pero, para entender de dónde sale el calor que las hace brillar, primero tendremos que ver cómo se forman estos curiosos objetos.

“Primero tendré que irme por las ramas”, querrás decir.

Exactamente. Pero es un mal necesario, voz cursiva.

Como sabéis, las estrellas brillan gracias a la energía liberada por las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en sus núcleos, donde las condiciones extremas de calor y presión obligan a los átomos de hidrógeno a unirse entre ellos, formando un elemento más pesado, el helio, y emitiendo los rayos gamma que calientan la masa de la estrella hasta la incandescencia.

(Fuente)

En el caso del sol, por ejemplo, los 15.000.000ºC que reinan en su núcleo se traducen en una temperatura superficial de unos 6.000ºC… Que puede parecer muy baja en comparación, pero hay que tener en cuenta que el calor del núcleo se tiene que repartir por todo el volumen de nuestra estrella, que básicamente es una bola de gas de 1,4 millones de kilómetros de diámetro.

Pero, como bien ha señalado Raúl, la superficie de una enana blanca puede alcanzar temperaturas muy superiores a la de cualquier estrella convencional sin que en su interior exista ningún tipo de mecanismo que produzca energía.

Pues ya me dirás tú qué clase de estrella rara no produce su propio calor. 

Bueno, es que, para empezar, las enanas blancas no son estrellas propiamente dichas, sino los restos de otras estrellas que han agotado su combustible.
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Respuestas (LXXIII): ¿Qué haría falta para ver (desde la Tierra) un programa emitido en directo desde Marte?

Últimamente me estoy poniendo al día con la sección de Respuestas y he encontrado varias preguntas inspiradas por Mars One, el proyecto que pretende haber establecido una colonia permanente en Marte en el año 2032.

Una de las maneras con las que se propuso cubrir los costes del proyecto fue la retransmisión de un reality show desde el planeta rojo en el que los terrícolas podríamos ver las experiencias diarias de nuestros nuevos vecinos marcianos desde la comodidad de nuestros salones. Y, como habréis deducido por el título de la entrada, algún lector de Ciencia de Sofá se ha preguntado si se podría retransmitir un programa en directo desde Marte.

¡Pues claro que no! ¿No ves que las señales de Marte tardarí…?

Calma, voz cursiva, no adelantes acontecimientos.

En primer lugar, abordemos lo obvio: Marte está muy lejos de la Tierra así que, pese a que se propague a la velocidad de la luz (300.000 km/s) la información que se emita desde el planeta rojo tardará un rato en llegar hasta nosotros. Como la distancia que separa los dos planetas varía entre 54.600.000 km y 401.000.000 km, según la posición en la que se encuentre cada uno, las señales del reality show marciano tardarían desde 3 hasta 23 minutos en alcanzar nuestro planeta tras su emisión.

O sea que, a menos que alguien desarrolle una tecnología que nos permita comunicarnos a velocidades superlumínicas, recibiremos las imágenes de Marte minutos después de que las acciones que aparecen en ellas hayan tenido lugar.

¿Ves? Entonces el programa nunca podría ser “en directo”. Fin de la entrada.

Te equivocas, voz cursiva, porque un programa es en “en directo” cuando “la emisión se produce al mismo tiempo que se realiza. Que recibiéramos el programa con unos minutos de retraso es irrelevante, porque no cambiaría el hecho de que se estuviera emitiendo sobre la marcha.

Dicho esto, una pregunta más adecuada para la entrada de hoy sería: ¿cómo podríamos retransmitir vídeo en directo desde Marte y verlo desde la Tierra sin interrupciones?

Bueno, vale, doy mi beneplácito a este nuevo planteamiento.
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Respuestas (LXXII): ¿Por qué casi todos los metales son grises?

Un señor que se hace llamar Pepe dejó escrita la pregunta de hoy en la entrada del vídeo en el que extraía hierro de unas rocas. Os dejo aquí su comentario, para que Pepe pueda comunicaros los matices de su duda en sus propias palabras:

Aprovecho para recordar que podéis enviarme vuestras preguntas a jordipereyra@cienciadesofa.com (este es un caso extraordinario).

Tienes toda la razón, Pepe, quitando el oro, el cobre y el cesio, los elementos metálicos (señalados en verde en esta imagen) tienen un color más bien grisáceo que dificulta mucho la tarea de distinguirlos a simple vista.

¡Bah! Chorradas, podría distinguir claramente cualquier metal a ojo.

¿Ah, sí? ¿Entonces qué es esto?

Eeeeh… Pues… Claramente…

Es iridio, voz cursiva, IRIDIO.

Antes de empezar, como ha comentado Pepe, los metales se pueden unir con otros elementos químicos que no son metálicos para dar lugar a algunas sustancias coloridas. Por ejemplo, tres átomos de plomo se pueden combinar con cuatro átomos de oxígeno para producir una sustancia roja llamada tetraóxido de plomo (Pb3O4), aunque los átomos de plomo también pueden formar un compuesto amarillo cuando se unen con uno de cromo y cuatro de oxígeno, generando cromato de plomo (II) (PbCrO4).
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Respuestas (LXXI-2): ¿Qué pasaría si los planetas se alinearan?

En la entrada de la semana pasada estuve explicando por qué es muy probable los planetas de nuestro sistema solar nunca se hayan alineado en el pasado… Y por qué no lo harán en el futuro cercano.

Pero dejemos de lado las improbabilidades durante un rato e imaginemos por un momento que todos los planetas del sistema solar se alinearan.  ¿Qué efecto tendría este evento sobre nuestro planeta? ¿Podrían los campos gravitatorios de los otros cuerpos celestes sacarnos de nuestra órbita y estellarnos contra el sol? ¿Desencadenarían el caos en la Tierra en forma de terremotos y erupciones volcánicas? En definitiva, ¿provocarían algo parecido a los escenarios apocalípticos descritos en las obras de ficción y las páginas web catastrofistas absurdas?

Para responder a estas preguntas, hablemos primero sobre campos gravitatorios.

¿Ya te estás yendo por las ramas otra vez?

Es sólo un pequeño apunte, voz cursiva. Paciencia pls.

Habréis escuchado alguna vez que la intensidad de un campo gravitatorio es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Puede que os suene raro dicho de esta manera, pero esta frase simplemente significa que la fuerza gravitatoria que actúa sobre ti disminuye (o aumenta) muy rápidamente cuando te alejas de (o acercas a) un objeto: el objeto te atraerá con una fuerza 4 veces menor si doblas la distancia que te separa de él, 9 veces menor si la triplicas, 16 si la cuadruplicas… Y, bueno, os podéis hacer una idea de cómo seguiría el asunto (si te acercas en vez de alejarte, la fuerza aumenta siguiendo la misma progresión).

Es importante tener en mente cómo varía la intensidad gravitatoria con la distancia porque, aunque algunos planetas del sistema solar sean muchísimo más masivos que la Tierra y, por tanto, tienen campos gravitatorios más poderosos, las distancias que nos separan de ellos son bastante grandes (de decenas, cientos o miles de millones de kilómetros). Tanto, de hecho, que los efectos de su gravedad sobre nosotros son, como poco, muy pequeños.

Teniendo esto en cuenta, podemos analizar los efectos de una alineación planetaria como la de la siguiente imagen sin que nos sorprendan demasiado los resultados.

Como podéis ver, en este caso nos encontramos ante un escenario en el que el sol, Mercurio y Venus “tirarían” de la Tierra hacia el sistema solar interior, mientras que Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno nos intentarían arrastrar hacia la región exterior.
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Respuestas (LXXI-1): ¿Con qué frecuencia se alinean los planetas?

A videntes, astrólogos y otros singingmornings les gusta mucho apelar a las alineaciones planetarias (o a cualquier fenómeno celeste poco frecuente, en realidad) como una fuente de “cambio energético“, “regeneración espiritual” o algún otro concepto metafísico que no tiene sentido más allá de los límites de sus paredes craneales y las de sus seguidores. Pero, ignorando todas estas consecuencias inventadas y abstractas, ¿qué pasaría realmente si todos los planetas del sistema solar se alinearan?

Esta es la pregunta que me ha enviado un lector anónimo a jordipereyra@cienciadesofa.com y que voy a responder en dos entradas diferentes: en el artículo de hoy hablaré sobre las propias alineaciones planetarias y la posibilidad de que ocurran, mientras que el próximo día trataré los posibles efectos que podría (o no) tener uno de estos eventos sobre nuestro planeta.

Dicho esto, veamos primero en qué suele pensar la gente cuando habla de una alineación planetaria (junto con el sol, claro):

Sobra decir que, en la vida real, los planetas están bastante más separados.

Creo que los lectores ya lo tenían bastante claro, Ciencia de Sofá.

Bueno, ya, pero es que quería tener una excusa para colocar una imagen en la cabecera del artículo.
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Respuestas (LXX): ¿Existe la antigravedad?

Ya he vuelto oficialmente a mi hogar de internet y hoy he querido hablar sobre otro tema que me sugirió un lector vía jordipereyra@cienciadesofa.com.

Resulta que alguien que supuestamente se llama Alan Harris estuvo leyendo información en internet sobre el desarrollo de una supuesta tecnología antigravitatoria y me quiso preguntar dos cosas: si la antigravedad es un fenómeno real y, de ser así, si estamos remotamente cerca de conseguir aprovechar su potencial.

Tengo malas noticias para ti, Alan Harris.

Antes de empezar a hablar sobre los avances en el campo de la antigravedad, aclaremos qué NO es la antigravedad: no es lo que permite a los astronautas “flotar” en el espacio (como comentaba en esta entrada) ni tiene nada que ver con el magnetismo que mantiene la peonza del siguiente vídeo suspendida en el aire:

En estos casos, los objetos involucrados no están experimentando ninguna “fuerza antigravitatoria. Los dos parecen inmunes al efecto de la gravedad a causa de fenómenos completamente distintos (la velocidad y el magnetismo) que contrarrestan la magnitud de la atracción gravitatoria que tira de ellos hacia abajo. Quería matizar este detalle porque hay empresas que utilizan el término “antigravedad” muy a la ligera con tal de hacer atractivos en sus productos.

¿Entonces no puedo referirme a mis torneados gemelos como “generadores de impulsos antigravitatorios de corta duración”?

Mientras no intentes vender tus piernas en eBay no te voy a poner ninguna pega, voz cursiva.

Pero, bueno, para entender el fenómeno de la antigravedad, hagamos primero un breve repaso sobre la naturaleza de la gravedad.

Como había comentado en otros artículos en los que hablaba sobre la teoría de la relatividad (por ejemplo, este sobre la película Interstellar), la gravedad no es una fuerza, aunque casi siempre nos referimos a ella como tal.
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