miércoles, 15 de febrero de 2012

CAVENDISH: La constante de gravitación universal.

Cavendish es definido por un físico francés, Biot, como "el más rico de los sabios y el más sabio de los ricos", aunque a parte del juego de palabras no tiene mucho sentido relacionar esos dos conceptos; la riqueza y la sabiduría. Era una persona muy reservada, de poco hablar y relacionarse con los demás, pero a su vez muy respetada debido a sus descubrimientos, tanto que fue elegido para formar parte de la Royal Society, que era todo un privilegio, y para saber más sobre esta asociación sigue leyendo este interesantísimo blog.






 



La Royal Society es una prestigiosa academia científica inglesa, fundada en 1660 por ilustrados de la ciencia y de la cultura de la época. Su principal objetivo era promocionar y difundir la investigación científica y los avances que se conseguían gracias a ella. A pesar de eso, las reuniones eran absolutamente privadas, llamado "colegio invisible o filosófico", y en ellas sus miembros discutían los más recientes descubrimientos científicos. Aunque destacaron de forma particular Boyle, Newton y Darwin, otros ilustres científicos como Cavendish o Hooke también formaron parte de la Royal Society, y fueron tan importantes ellos como sus grandes aportaciones al mundo de la ciencia.


Alrededor de 8500 personas han formado parte de esta academia, y entre ellos todos los grandes científicos de la historia. En la época de Cavendish cabe destacar a Newton, como ya he dicho antes, que fue presidente hasta el 1727, cuando le sustituyó Hans Sloane. También formaron parte de ella matemáticos como John Wallis, y uno de los arquitectos más importantes de la historia, Christopher Wren.



El hidrógeno es un elemento bastante peculiar, ya que es el único que no pertenece a ninguno de los grupos de la tabla periódica aunque se represente o bien con metales o no metales, o bien aislado. Bien que ya fue obtenido por T. Von Hohenheim y por Robert Boyle en diferentes ocasiones, Cavendish fue el primero en reconocerlo como sustancia, en 1766, al ver que su combustión generaba agua. Lo descubrió mientras experimentaba con ácido y mercurio, y pensó que provenía de éste último, aunque en realidad es un componente liberado por el ácido, pero gracias a ello descubrió varias de sus propiedades fundamentales.

Propiedades físicas:
  • A temperatura ambiente, es un gas incoloro, inodoro e insípido.
  • Elemento más liviano conocido.
  • Molécula: dos átomos de hidrógeno unidos por un enlace covalente (H2).
  • Fácilmente absorbido por ciertos metales (sobre todo paladio, platino y oro).
  • Facilidad tanto de efusión como de difusión.
  • Perfecta conductividad calorífica.
  • Punto de fusión: 14025 K
  • Punto de ebullición: 20268 K
Propiedades químicas
  • Peso: 100974 uma
  • Estado de oxidación +1 y -1
  • Se combina con la mayoría de los elementos -> con todos los metales (excepto berilio y magnesio) a través de enlaces iónicos -> con los no metales a través de enlaces covalentes -> con los elementos de transición a través de enlaces metálicos
  • Siempre se asocia a otro elemento excepto en su estado gaseoso.
  • Estructura: cristalina exagonal
  • Poder reductor -> Reacciona reduciendo los óxidos cuando está a altas temperaturas
Reacción de la mezcla de hidrógeno y aire:


*Al combinar el hidrógeno con el oxígeno hay que tener mucha precaución porque en frío se mezclan muy lentamente pero cuando hay presencia de aunque sea una chispa eléctrica lo hace con gran rapidez provocando una pequeña explosión.

Composición química del agua:
El agua es la sustancia más abundante en los seres vivos, tomándonos como ejemplo a nosotros mismos, el agua puede representar el 70 % de nuestra masa total. Esta molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, unidos mediante enlaces covalentes, por lo que tiene una región con carga eléctrica positiva yotra con carga eléctrica negativa. La gente suele relacionar al agua con los iones ya que se piensa que se puede cargar eléctricamente pero no, el agua NO es un ión, sino una molécula polar.


 
*La polarización de la molécula de agua se basa en dos regiones, la que contiene a los dos átomos de hidrógeno es la de carga positiva, y la región opuesta, en la parte superior, es la de carga negativa.


Para saber qué es el calor específico de un cuerpo, lo primero es saber qué es el calor en sí. Es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a un cambio de temperatura, o sea, lo que conocemos como calor es esta energía en tránsito. No es una forma de energía, sino energía en movimiento.
El calor puede producir tres efectos distintos en los cuerpos: variar su temperatura, cambiar su estado de agregación y cambiar su volumen (dilatación o contracción).
Para medirlo utilizamos diferentes escalas: la escala Celsius, el valor 0 coincide con la temperatura de fusión del hielo y el valor 100 con la ebullición del agua y se divide en 100 partes iguales; escala Farenheit, la temperatura de fusión coincide con el valor 32 y la de ebullición con el 212 y se divide en 180 partes iguales; por último la escala absoluta (Kelvin), el valor 0 es la temperatura más baja que puede existir (-273,15 ºC) y los estados de referencia coinciden con los valores 273 y 273 respectivamente.

Sabiendo esto, podréis entender que el calor específico es la cantidad de energía que intercambia un kilogramo de una sustancia determinada cuando se modifica en un kelvin su temperatura. Unidad en el SI: J/kg K
Es deducible que cuanto mayor sea el calor específico de la sustancia, más energía necesita para incrementar su temperatura, y por lo tanto es mayor también la energía desprendida.
"Cuanto mayor sea la energía transferida más rápidamente varía la temperatura"


*Q es el calor, m es la masa(en kg), c es el calor específico y las T son la temperatura más alta y la más baja respectivamente

Si recordamos el Principio de Conservación de la Energía Mecánica, obtenemos que el calor también se mantiene, con lo cual: 


Por último, ¿qué crees que pasa cuando se mezclan dos cuerpos de distinta temperatura? Seguro que alguna vez, cuando tenías la mano fría, te la has metido en la espalda porque ésta estaba ardiendo. Al cabo de un tiempo ya no notabas la diferencia entre tu mano y la espalda, ¿verdad? Esto es porque al poner en contacto un cuerpo con masa fría y un cuerpo con masa caliente alcanzan la misma temperatura final:







Muchos de vosotros os preguntaréis qué es un condensador eléctrico ¿verdad? Pues un condensador eléctrico es un dispositivo capacitado para almacenar energía. Está formado por dos superficies conductoras en forma de placas, separadas entre sí por un aislante. Las placas adquieren una determinada carga eléctrica, siendo nula la variación de carga total.
Aunque en la física, un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino energía
mecánica. Esto es porque éste, en la práctica es capaz de almacenar energía eléctrica que recibe durante la carga, A LA VEZ que la cede DE IGUAL FORMA durante la descarga.















¡EL TERMÓMETRO! Como ya conocemos, es un instrumento que mide la temperatura. Antiguamente estaban formados de vidrio con, en su interior, un tubo con mercurio, el cual se dilata o expande dependiendo de la temperatura. Para determinar la temperatura que marca, el termómetro muestra una escala graduada, relacionada con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo.
Volviendo a la modernidad, los termómetros han evolucionado bastante, y los que se utilizan hoy en día son digitales, aunque el mecanismo interno suele ser el mismo.

INTERESTING FACT: Se utiliza el mercurio en los termómetros y no otro elemento porque es una sustancia que con el calor, no solo se dilata, sino que al llegar al promedio, permanece estable durante bastante tiempo.

La escala térmica más utilizada a nivel mundial es la Centígrada (Cº) o también conocida como Celsius, en honor a Anders Celsius. Éste definió la escala considerando las temperaturas de solidificación (0º) y de ebullición (100º).

Fue Daniel Fahrenheit quien propuso la escala Fahrenheit, que es utilizado en, especialmente, Estados Unidos. De grados Celsius a grados Fahreinheit:




En el SI, la temperatura se mide en grados Kelvin. Comparada con los grados Celsius, su cero está en -273,15ºC . En la actualidad, el grado Celsius se define a través del Kelvin:






Cambiando un poco de tema, ¿Qué es el centro de gravedad?
Punto (porque es adimensional) en el cual se concentra toda su masa. Es el punto en el que se aplica la fuerza de gravedad, como resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre el cuerpo.


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