Eso, ¿por qué la blanquea tan blanco? ¿por qué elimina las manchas? Es decir… ¿cómo sabe la lejía que debe eliminar las manchas y dejarlo todo muy blanquito?

Al parecer sabe distinguir el blanco de los colores, pues se “come” el color si por accidente nos salpica una prenda. Y es capaz de blanquear todas las manchas con independencia de su composición química.

En realidad la lejía no sabe nada del color blanco, aunque sí del resto de colores y es que la lejía ataca a los compuestos químicos coloreados. Y a éstos los distingue en base a la situación de los electrones de sus coloreadas moléculas.

Veamos cómo.

La luz solar contiene todos los colores y es precisamente la coincidencia de todos ellos lo que a nuestra visión particular la presenta sin ningún color. Por ello la llamamos luz blanca.

Cuando la luz incide sobre una prenda puede ser que todos los colores de la luz blanca se reflejen por igual. Entonces decimos que es blanca puesto que sólo podemos juzgarlo por la luz que envía a nuestos ojos.

Si la prenda está manchada quiere decir que lo está de una sustancia que no es de color blanco. Ello supone que absorbe o retiene algunas de las frecuencias correspondientes a unos colores y refleja el resto. Esa tonalidad reflejada llegará a nuestros ojos y podremos decir que la mancha es de tal o cual color.

Cuando una sustancia absorbe energía luminosa, en realidad son los electrones presentes en sus moléculas los que realizan tal absorción. Y cuando esto sucede, los electrones se excitan hasta alcanzar un nivel de energía superior en las moléculas.

Así, en la ropa o cualquier otra sustancia de color blanco, los electrones de sus moléculas ya se encuentran al máximo nivel energético y por ello no absorben más energía y repelen todas la frecuencias de la luz solar. Y en las ropas coloreadas, manchas o cualquier otra sustancia de color, los electrones de sus moléculas tienen una energía particularmente baja y, por tanto, son susceptibles de capturar energía y de mostrar el color correspondiente a la frecuencia energética rechazada.

Y así es como funciona la lejía o hipoclorito de sodio, “tragándose” —o hablando con más propiedad oxidando— esos electrones de baja energía, de manera que ya no están disponibles para absorber energía. Provocando con ello que todo el espectro luminoso sea rebotado y que la prenda se muestre blanca a nuestros ojos.

Nota sabionda: Las lejías líquidas no son otra cosa que una solución al 5,25% de hipoclorito de sodio (NaClO) en agua.

Nota sabionda: Pero éste no es el único agente oxidante. El perborato de sodio conforma las lejías en polvo, que son más suave y no atacan a la mayoría de los tintes. Y el peróxido de hidrógeno o agua oxigenada se utiliza para decolorar la melanina del cabello.

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El Sol es la estrella del sistema planetario en el que se encuentra la Tierra y, por ello, es la más cercana a nosotros y la que muestra un mayor brillo aparente. Pero ¿por qué brilla el Sol? ¿cómo hace su luz para llegar hasta nosotros? ¿cómo se refleja en los demás astros?

En el núcleo de las estrellas, la presión y la temperatura son lo suficientemente elevadas como para propiciar que los átomos colisionen entre sí frecuentemente y con violencia. En estas colisiones se fusionan dos o más átomos en uno solo, reacción que recibe el nombre de fusión nuclear. Es este proceso el que permite que el Sol y todas las demás estrellas desprendan energía y brillen.

En nuestro sol, 564 millones de toneladas de hidrógeno son transformadas en 560 millones de toneladas de helio cada segundo. Los cuatro millones de toneladas aparentemente faltantes se transformaron en energía. Una gran cantidad de energía, una cantidad fabulosa de energía, como se puede apreciar aplicando la famosa ecuación de Einstein, que habla precisamente de la equivalencia masa-energía.

Esta energía resultante de las reacciones termonucleares viaja desde el centro hasta la superficie del Sol, donde es radiada en forma de luz al espacio circundante, en el que viaja a una velocidad cercana a los 300.000 km/s. La Tierra intercepta sólo una cantidad ínfima de este flujo generosísimo de energía, y la casi totalidad escapa hacia el espacio interestelar en todas direcciones.

Cuando esta luz encuentra un obstáculo en su camino choca contra la superficie de éste y una parte es reflejada y otra absorbida. Es la luz reflejada la que nos permite ver los diferentes planetas y astros sin luz propia —como la Luna— al igual que nos permite ver los objetos que nos rodean y su color.

Nota sabionda: La velocidad de la luz en el vacío, según la Teoría de la Relatividad de Einstein, es una constante para todos los observadores y se representa mediante la letra c (del latín celeritas). En el Sistema Internacional de Unidades toma el valor de 299.792,458 km/s.
Teniendo en cuenta que la distancia media Sol-Tierra es 1 U.A. (Unidad Astronómica) y equivale a 149.675.000 km, podemos decir que nos hallamos a unos 8 minutos luz del Sol o, lo que es lo mismo, que la luz que vemos en la actualidad hace 8 minutos que se originó en nuestra estrella.

Nota sabionda: Los electrones poseen la extraña cualidad de moverse en determinados orbitales sin consumir energía, pero cuando caen a un orbital inferior de menor nivel energético (más próximo al núcleo) emiten energía en forma de radiación. Algunos de esos saltos producen la radiación visible que llamamos luz.

Respuesta a una consulta de Marcos Lorana

La explosión de una bomba atómica o nuclear toma la forma de un hongo nuboso. Le champignon atomique, que dicen los franceses. Pero… ¿por qué toma esa curiosa forma y no otra?

Esta especie de nube en forma de hongo se forma cuando una explosión genera una burbuja de gas muy caliente —en el caso de la detonación nuclear por una elevada emisión de rayos X que ionizan y calientan el aire circundante— que recibe el nombre de bola de fuego.

El aire caliente pesa menos al estar más excitadas —con más energía— y separadas sus moléculas y por ello sube y se expande. Al ser un cambio muy repentino y muy extremo, el aire muy caliente sube con mucha velocidad creando una corriente ascendente muy intensa y arrastrando más aire y materiales con él, formando el pie del hongo nuboso.

En la parte dentral de la bola de fuego se concentran las temperaturas más altas, lo que causa un movimiento circular de convección al interaccionar con el aire frío de la parte exterior, arremolinando material hacia afuera y hacienco crecer el diámetro del bulbo o cabeza del hongo.

De todas las bombas atómicas, las que forman un ”sombrero” más plano y enorme son las bombas termonucleares o bombas de hidrógeno, cuya bola de fuego sube tan arriba que golpea la tropopausa, que es la frontera entre la troposfera y la estratosfera.

En esta capa atmosférica existe una signifivativa diferencia de temperatura con las dos capas limítrofes ya mencionadas, que impide que éstas se mezclen demasiado. Y así, cuando la bola de fuego llega hasta la tropopausa no cuenta con suficiente calor como para atravesarla, de modo que se aplasta y se expande en horizontal de forma exagerada en lugar de hacerlo en vertical.

¿Por qué nos oculta una de sus caras la Luna? ¿Por qué no nos muestra toda su superficie mientras gira?

Parece lógico que al girar sobre sí misma, la Luna debería mostrarnos toda su superficie, pero no es así. 

Y lo es por una sencilla razón: La Luna tarda lo mismo en dar una vuelta sobre sí misma (movimiento de rotación) que en dar una vuelta alrededor de la Tierra (movimiento de traslación). Así que cada vez que gira un poco sobre su eje, también se traslada un poco alrededor nuestro, de manera que nos muestra siempre la misma cara. 

¡Qué casualidad! Tarda 28 días en dar una vuelta alrededor de la Tierra y también tarda 28 días en dar un giro sobre sí misma. De no ser así nos mostraría más del 59% de su superficie como hace actualmente.

¿Casualidad? Nada más lejos de la realidad: la mayoría de los satélites del Sistema Solar sufren este mismo efecto. Se dice que está desgirados.

Aunque en un origen la Luna poseyera una rotación diferencial, la fuerza gravitatoria que opera entre ambos astros ha acabado anclando gravitacionalmente a la Luna en su posición actual. ¿Cómo? Vamos a explicarlo.

En el espacio, los cuerpos se atraen unos a otros con sus fuerzas gravitatorias. Es conocido el efecto que la fuerza gravitatoria de la Luna causa en los mares, y que no es otro que las mareas. Pues bien, al contrario ocurre lo mismo y en mayor proporción, ya que la masa de la Tierra es muy superios a la del satélite.

Esas fuerzas deformadoras no operan sobre las masas de agua —ya que no hay— sino sobre la roca sólida, creando movimientos de marea en la propia masa rocosa y creando fricciones internas que disipan energía. Esta pérdida de energía va frenando los movimientos rotacionales de ambos astros y, de momento, el efecto visible es que la deformación de marea ha quedado fija y la rotación de la Luna se ha acompasado a la traslación al adecuarse al giro de la Tierra. Lo que se conoce como efecto gradiente gravitatorio.

Con el tiempo suficiente, la Tierra frenaría su rotación adecuándose a la fuerza gravitatoria de la Luna y ambos astros acabarían con una deformación fija, apuntando el uno hacia el otro y girando sin dejar de mirarse, esto es, la Luna presentaría una sola cara (como ahora) pero solamente se podría ver desde una cara de la Tierra.

Claro que… nosotros ya no estaríamos aquí para verlo

Nota sabionda: No supimos cómo era la cara oculta de nuestro satélite hasta que nos llegaron las primeras fotografías de la sonda soviética Luna 3, que tomó las primeras instantáneas el 10 de octubre de 1959.

Nota sabionda: Desde la Tierra se nos ocultan unos 15,5 millones de de km² (el 41% de la superfície lunar). Una zona mucho más accidentada que el hemisferio visible, debido a que está siempre vuelta hacia el espacio y por lo tanto más expuesta a la caída de bólidos.

El término entropía lo introdujo el físico alemán Rudolf J. E. Clausius en 1850 para representar el grado de uniformidad con el que está distribuida la energía, sea de la clase que sea. Cuanto más uniforme es la distribución, mayor es la entropía.

Cualquier diferencia de energía en un sistema tiende a igualarse por sí sola. Pensemos en un objeto caliente (con mayor energía calórica) que entra en contacto con uno más frío, el primero se va enfriando a medida que el segundo se calienta, hasta que ambos alcanzan la misma temperatura; o en dos depósitos de agua comunicados entre sí, uno con el nivel más alto que el otro (mayor energía potencial o gravitatoria), el agua pasará de un depósito al otro hasta que los niveles se igualen. Es decir, la naturaleza se encarga de igualar las diferentes concentraciones de energía con el paso del tiempo, o lo que es lo mismo, que la entropía aumenta con el tiempo.

Algo parecido ocurre con nuestro universo, en el que la energía que mana de las estrellas se va distribuyendo por el vacío interestelar en un proceso conocido por degradación, en el que la energía de todos los puntos del universo tienden a la igualación, a la vez que su entropía aumenta.

El estudio de estos flujos de energía se realizó sobre la energía térmica, por lo que recibió el nombre de termodinámica (movimiento de calor). Tan importante es el concepto de que la entropía aumenta con el tiempo que se le conoce como segundo principio de la termodinámica.

La entropía es también un indicador de desorden. Cuando la energía tiende a igualarse, los átomos están más libres, menos condensados, con lo que el desorden es mayor debido a sus movimientos aleatorios. En cualquier situación es fácil observar el aumento del desorden y como para restaurar el orden en un sistema es necesario realizar un esfuerzo especial, un trabajo fruto de una nueva energía introducida en el sistema.

Nota sabionda: El primer principio de la termodinámica es el que dice que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

Nota sabionda: El aumento de entropía puede ser utilizado para realizar un trabajo. Por ejemplo calentar una habitación con un radiador o mover las ruedas de un molino con un salto de agua. Cuando la entropía de un sistema es máxima es imposible que se pueda realizar ningún trabajo.

Cuando se sacude el látigo con fuerza éste restalla, chasquea, cruje, hace un ruido seco muy fuerte.

Pero ¿por qué hace tanto ruido? ¿golpea contra sí mismo? ¿contra el aire?

Este chasquido es un estallido sonoro en miniatura producido por el extremo del látigo que, al ser lanzado con fuerza, se desplaza más rápido que la velocidad del sonido.

Al restallar el látigo, se aplica al extremo del mango una gran energía que no tiene otro sitio adónde ir que a lo largo del propio látigo como una onda en movimiento. Esta energía cinética (de movimiento) depende de la masa del cuerpo y en mayor proporción de la velocidad del movimiento. Así que, conforme se va desplazando, encuentra cada vez menos masa porque el grosor del látigo disminuye y, como la energía se ha de mantener, aumenta la velocidad.

El aire está formado principalmente por moléculas de nitrógeno y oxígeno. Estas moléculas están vibrando en constante movimiento a una elevada velocidad (a unos 480 m/s a temperatura ambiente). Si algún cuerpo se desplaza a través del aire a una velocidad menor, les da tiempo más que suficiente para, digamos, apartarse. Pero si la velocidad del cuerpo es comparable a la suya no les da tiempo, se amontonan en el extremo y son empujadas hacia adelante: aire comprimido y acumulado que crea una onda de choque que, realmente, es un fuerte sonido. Porque recordemos que el sonido no es más que aire en vibración.

Nota sabionda: La fórmula de la energía cinética es E=1/2 m·v²

Nota sabionda: No toda la energía que llega a la punta de látigo se transforma en sonido. Una parte se consume en las hebras finales que acaban por deshilacharse y partirse, y otra regresa reflejada hacia atrás a través del látigo.

Se trata de la famosa ecuación E=mc² obtenida como un resultado particular de la Teoria de la Relatividad Restringida publicada por Einstein a principios del siglo XX.

La hemos visto centenares de veces, pero… ¿sabemos realmente qué significa?

Sin profundizar en la mencionada teoría, vamos a centrarnos en la ecuación. Sus términos representan:

Entonces, leyendo la igualdad resulta que la energía es igual a la materia multiplicada por un número muy grande (no en vano la velocidad de la luz es 300.000.000 m/s y elevado al cuadrado nos da una cantidad aproximada a 90.000.000.000 90.000.000.000.000.000).

Einstein nos dice que energía y materia son una misma cosa, presentada en diferentes estados. Como el agua y el hielo son también la misma cosa pero en diferente estado (líquido y sólido). Lo que ocurre es que, así como tenemos asimilado el asunto del agua, pues lo hemos visto cientos de veces, no ocurre lo mismo con los términos de la ecuación, ya que el cambio de estado energía-materia y viceversa solamente se da en situaciones especiales.

Y que esa transformación se da en una proporción muy desequilibrada, pues por cada Kg de materia que hagamos desaparecer, aparecerán 90.000.000.000 90.000.000.000.000.000 de Julios de energía, lo que es una barbaridad. Además del fundamento de la bomba atómica y las centrales nucleares.

Por contra serán necesarios 90.000.000.000 90.000.000.000.000.000 Julios de energía para obtener un Kg de materia.

Pues… como diría una actriz frente a una escena de destape: porque lo exige el guión.

Así es, Jerry Siegel y Joe Shuster, sus creadores, establecieron que podía ver a través de cualquier cosa, excepto del plomo. Quizás les era útil para ocultar a un enemigo a los ojos del héroe o para establecer cortapisas a un ser prácticamente omnipotente. O quizás creyeron que, efectivamente los rayos X no podían atravesar el plomo.

Quizás se lo preguntaron ellos, y si no nos lo preguntamos nosotros, los curiosos recalcitrantes: ¿por qué se protegen los operadores de rayos X tras una pared de plomo cuando hacen una radiografía? ¿por qué abandona la habitación el dentista cuando hace una radiografía de un diente? ¿por qué usan delantales de plomo los operarios de rayos X? Y al paciente ¿por qué lo dejan desprotegido? ¿traspasa o no traspasa? ¿se puede atravesar el plomo?

Los rayos X son sólo una clase de radiación electromagnética, con una frecuencia de vibración más elevada que la luz visible, pero menor que los rayos gamma emitidos por sustancias radioactivas. Dado su alto nivel energético atraviesan la carne como si nada, pero los huesos bloquean su paso lo suficiente como para aparecer como una sombra tenue en la placa fotográfica. Y eso porque se utiliza un haz reducido a un nivel relativamente inofensivo. Si el haz fuese más amplio atravesaría el plomo. De hecho ningún material de ningún grosor podría detener completamente los rayos X. Superman podría ver a través de cualquier material. Claro que, para eso, debería ser un personaje real.

Lo dañino de los rayos X y los gamma es que son radiaciones ionizantes, es decir, que al pasar a través de los átomos de carne y hueso arrancan electrones y, por ello dejan iones a su paso. Esto podría alterar la química de nuestro cuerpo de forma desfavorable e impredecible. Por ello hay que protegerse de las radiaciones. En el caso de los rayos X no importa mucho si nos hacemos una radiografía parcial cada nosecuantos años, pero sí es importante si trabajamos con ellos y realizamos multitud de radiografías a diario. Por ello se protegen los operarios y no los pacientes.

 Y para protegerse usan el plomo como podrían usar cualquier material que tuviera un elevado número de electrones por átomo, pues cada vez que un haz de rayos desplaza un electrón pierde energía en el proceso. Entonces cuanto más electrones situemos frente al haz antes se detendrá.

El oro (79 electrones por átomo) y el platino (78 electrones por átomo) irían bien, pero son muy caros. En cambio el plomo (82 electones por átomo) es mucho más asequible. De ahí su utilización .

Nota sabionda: Estos rayos fueron descubiertos en 1895 por Wilhelm Conrad Roetgen y los llamó X al no poder explicar la naturaleza de su radiación. Y el planeta de Superman se llama Kryptón del griego cripto, ‘enigmático, desconocido’.

El método más común —aunque no el único— para apagar un fuego es rociarlo con agua. Pero ¿por qué el agua apaga el fuego?

Para responder a esta pregunta primero debemos saber cómo funciona un fuego. Para que éste exista se necesitan tres elementos (llamados triángulo del fuego):

1. combustible
2. oxígeno
3. calor

Llamamos combustible a cualquier sustancia capaz de arder, pero más concretamente a aquellas que arden con facilidad, a las que tienen un punto de combustión mas bajo (gasolina, alcohol, carbón, acetileno…)

El oxígeno es un elemento esencial para que se lleve a cabo la combustión, es indispensable para que ocurran las reacciones químicas inherentes al fuego.

Para que el fuego se inicie, ha de haber suficiente calor como para que el combustible reaccione con el oxígeno. Una vez que el fuego comienza, el calor resultante de la propia combustión permite que más combustible se una con el oxígeno. El fuego produce más fuego, se realimenta en un proceso que solo finaliza si se acaba el combustible o el oxígeno.

El agua es un buen agente extintor porque es incombustible, no puede arder. Cuando se la acerca al fuego absorbe rápidamente el calor que éste desprende, la energía cinética de sus moléculas aumenta y se mueven cada vez más rápido distanciándose unas de otras, de tal manera que se transforma en un gas llamado vapor de agua: ha pasado del estado líquido al estado gaseoso.

En este proceso absorbe gran cantidad de calor y, en consecuencia, disminuye la temperatura del fuego, lo enfría; evitando así la reacción entre el combustible y el oxígeno.

Los bomberos utilizan en algunos casos unos pitones especiales en sus mangueras que lanzan el agua en forma de neblina, en unas gotitas muy pequeñas, lo que facilita que el agua se convierta en vapor y el proceso de extinción se acelere.

Una vez apagado el fuego en una zona, el agua lo moja y evita que éste vuelva a prender, al protegerlo con una ligera capa incombustible que la aisla del oxígeno.

Si el fuego se da en recintos cerrados el agua tiene una ventaja adicional. El vapor ocupa mucho más espacio que el líquido (en este caso aumenta el volumen unas 1700 veces) y puede desplazar el oxígeno del lugar, y sin él no hay fuego.

Resumiendo, el agua es excelente para apagar el fuego porque:

1. es incombustible
2. humedece el combustible aislándolo del oxígeno
3. enfría el combustible llevando la temperatura más abajo del punto de combustión

Nota sabionda: Una forma de extinguir un incendio muy focalizado (como por ejemplo un pozo de petróleo) es causar una explosión. La onda expansiva desplaza súbitamente el aire de ese punto. Y sin oxígeno el fuego se extingue. Es un proceso similar a lo que ocurre a escala reducida al apagar una vela de un soplido.

Se pone en la axila, se calienta y marca la temperatura. Fácil.

Pero ¿y si profundizamos un poco más?

Todos los átomos y moléculas de cualquier pedazo de materia están en movimiento, oscilando en todas las direcciones posibles y neutralizándose en el proceso. Así, ese cuerpo no se moverá en virtud de ese movimiento interno, pero toda esa energía llamada cinética —por el griego kinema que significa ‘movimiento’— se manifestará en forma de calor.

Cuando se añade energía térmica a un determinado cuerpo, sus partículas se moverán a una velocidad promedio más rápida, es decir, aumentará su energía cinética. Si por el contrario, sustraemos calor, la velocidad promedio disminuirá y su energía cinética será menor.

Cuando ponemos el termómetro en contacto con nuestra piel, nuestros átomos colisionan con él, lo que hace que los átomos del vidrio choquen contra los átomos del mercurio alojado en su interior. Éstos se moverán ahora más rápido que antes y por ello necesitarán de más espacio, lo que provoca la expansión del mercurio dentro del tubo, en un proceso llamado dilatación.

Cuanta más energía térmica reciba, tanto más lejos llegará en su dilatación.

Aunque ahora surge una duda que a buen seguro habrá intrigado a los curiosos: cuando nos quitamos el termómetro y éste recupera la temperatura inicial ¿cómo es que queda fijada la última temperatura tomada?

Si se observa con atención se puede distinguir un diminuto estrechamiento en el tubo capilar por el que se mueve el mercurio. Cuando se está expandiendo, la presión que ejerce es suficiente para superar el estrechamiento y ascender por el tubo, pero al contraerse lo hará en el receptáculo, porque el tirón hacia abajo no es lo suficientemente fuerte y la columna de mercurio acabará por romerse en el estrechamiento. Esto es así porque las fuerzas de atracción que actúan entre los átomos del mercurio son demasiado débiles para resistir la contracción.

Si estas fuerzas de cohesión fuesen más fuertes, el mercurio sería sólido y no líquido, y no se dilataría con tanta rapidez. Razonamiento que nos sirve para explicar la elección del mercurio frente a otros materiales.

Si queremos volver a utilizarlo no queda más opción que agitarlo para que la fuerza centrífuga nos ayude a devolverlo a su posición inicial.

Nota sabionda: El termómetro fue inventado por Gabriel Fahrenheit.