¿Quién dijo que no existía la energía maligna?

Y seguimos con esto, que ya no queda mucho. Posiblemente lo de escribir una entrada a la semana sea lo único que no me gusta de esta asignatura, o al menos, lo que más pereza me da, pero hay que cumplir.

La verdad que mirando mis otras entradas, veo que sólo comento fallos sobre películas y ya está. Sólo hago eso. Y bueno,pensé que podía hacer dos cosas: o seguir en esta línea de comentar fallos físicos en las películas o simplemente cambiar. Y ésta vez no me voy a ir a lo fácil no. Voy a combinar lo de antes y lo de ahora. Así que seguiré comentando fallos de películas y luego añadir algo más.

Hoy os voy a hablar de la energía que se pone en juego al pasar una sustancia (en los casos de los que voy a hablar yo, será el agua) de un estado a otro y si son posibles semejantes cambios de estados, energéticamente hablando claro.

El otro día vi “Los seis signos de la luz” en mi casa y tengo que decir que es una de esas películas que te permiten sentarte en sofá y poner el botoncito del cerebro en posición off y a disfrutar de noventa minutos de tranquilidad absoluta. La película trata de una lucha que se libra cada mil años entre el bien y el mal, y un niño es el único que puede conseguir el poder suficiente(divido en seis signos) para que la luz gane. “Típical film”. Y ahora voy a lo que quiero hablar en realidad:

En un momento de la película, los caballeros de la luz están resguardandose en una casa que les protege del mal. La mansión esta protegida por un lago que es atravesado por un puente. Pues bien, sólo se le ocurre al caballero del mal que, utilizando sus poderes, manejar el tiempo atmosférico para que comience a llover y empapar la mansión, para que inmediatamente después, convertir ese agua en hielo y que los habitantes de la casa tengan que salir. Pero el tío, ni corto ni perezoso, coge y ala! Vuelve a usar su poderes y el hielo que está por toda el pueblo lo pasa a agua líquida y , con un poder propio de superman y no de un supervillano, traslada ese agua a la mansión, hinundandola, provocando que el niño salga bla bla bla bla...

Es decir, que primero pasa de agua a hielo, y luego de hielo a agua. Traducido, se produce la solidificación y luego la fusión del agua. Para calcular el calor implicado en estos cambios voy a definir unos conceptos previos:

El calor específico o la capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. De manera formal es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; usando el sistema internacional (SI) es la cantidad de julios de energía necesaria para elevar en un grado kelvin (K) la temperatura de un kilogramos de masa. ( 1 grado centígrado son 273 grados kelvin). El calor específico lo usaremos para calcular la energía que debemos suministrar a nuestro agua para que pase de unos 15 ºC (298K) a los 0 ºC (273K). Es decir, no se usa para calcular la energía que se necesita para cambiar de estado el agua. Para eso está el calor latente. El calor latente o calor de cambio de estado, es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de sólido a líquido (calor latente de fusión).

Ahora pasemos a las fórmulas:

La fórmula (1) la usamos para calcular la energía necesaria para modificar las temperaturas de la sustancias y la fórmula (2) para calcular el calor que se usa para cambiar el estado de agregación.

Le= calor latente de fusión Ce= calor específico

Pero primero necesito saber la cantidad de agua que tengo. Esto posiblemente sea lo más raro que halla hecho hasta ahora. Voy a suponer un par de cosillas: Primero, que en vez de suceder en un pueblo de EEUU, va a ser en Luarca (una hermosa villa costera asturiana en la que casualmente vivo yo). Aproximadamente la superficie de Luarca son unos 2 kilómetros cuadrados y supongamos también que en un día de lluvia intensa caen unos 20 litros de agua por metro cuadrado. Bien, si pasamos los kilómetros cuadrados a metros cuadrados tenemos el volumen de agua que cayó en el pueblo, que son unos 40 millones de litros de agua. Usando la fórmula m= V x d ( masa= densidad x volumen) pues ya tenemos la masa del agua ya que la densidad del agua es de 1000 kg por metro cúbico....tenemos que hay nada más ni nada menos que !!40 millones de kilos de agua!!

Procedamos ahora con el cálculo fácil:

• Lo primero es enfriar el agua (siempre es más costoso enfriar que calentar) Usamos la fórmula (1) sabiendo que el calor específico del agua es de 4,1853 KJ/kg x K:

  

• El siguiente paso es pasar ese agua a 0 K a hielo a 0 K. Para ello usamos la fórmula (2) sabiendo que el calor latente de fusión es de 334 KJ/kg :

  

• Para no frivolizar más el asunto de la imposibilidad energética (referente a lo humano) voy a suponer que el hielo es todo hielo a 0 K. Porque en realidad habría que enfriar un poco más el hielo para tenerlo realmente. Así que ahora lo que me queda es volver a transformar este hielo en agua, que es la misma energía que en el caso anterior y luego calentar el agua a los 15 ºC a los que estaba. Es decir:

Para que nos hagamos una idea de la energía necesaria, el resultado es que necesitaríamos la tercera parte de la energía que liberó la bomba de Nagasaki (21 kilotones) para hacer posible lo que aquí,a el señorito del mal se le vino a la cabeza. Pero bueno, yo confío en sus poderes malignos...En fin.

Y aquí es dónde quiero añadir mi cambio:

Pero esto no sería tan imposible energéticamente hablando si se tratase de otra sustancia que no fuese el agua. Hay algunos compuestos que en un estado indeterminado, del que hablaré más adelante, pueden pasar de fase líquida a fase sólida en lo que dura un chupete en una guardería. Uno de los compuestos más espectaculares y asequibles de conseguir es la del famoso hielo seco. Este compuesto no es más que una disolución de acetato de sodio en agua. Cuando echamos mucho soluto, por ejemplo, sal o colacao en la leche, vemos como le cuesta a la leche disolverlo. Pero si esa misma leche,la calentamos, veremos como el colacao se disuelve mejor (No! El cambio del blog no son desayuno-consejos). Algo parecido ocurre con el acetato de sodio. Nosotros necesitamos calentar el agua para que éste, “acepte” más cantidad de acetato. Lo que ocurre es que cuando dejamos de calentar el agua e inmediatamente,como se ve en el vídeo, lo enfriamos, se obtiene una disolución metaestable. Lo que quiero decir con metaestable es que hay 2 estados en equilibrio y que bajo la acción de alguna perturbación externa, puede pasar a uno de los dos estados. En nuestro caso,los estados en equilibrio son el líquido y el sólido y la perturbación es tocar con el dedo la superficie de la disolución. Una vez que tenemos la disolución sobresaturada (es decir, que no admite más cantidad de acetato de sodio) basta con tocar la superficie para que ocurre lo que veis. No sólo precipita el acetato de sodio formando esas figuras sino que además, desprende mucha energía. Pero esa energía que se supone que debería de ser fría, es tan fría durante unos segundos, que quema. Evidentemente este hielo no se puede usar para sacarnos de un apuro para un botellón pero si que se usa para otro tipo de disciplinas, por ejemplo,médicas.

Espero que el cambio no haya producido un daño irreversible en vuestro cerebro y hasta la próxima.

Feliz navidad.

La bibliografía esta a modo de enlaces.