La siguiente pregunta fue hecha en un examen trimestral de química en la Universidad Complutense de Madrid. La respuesta de uno de los estudiantes fue tan ‘profunda‘ que el profesor quiso compartirla con sus colegas, vía Internet; razón por la cual podemos todos disfrutar de ella.

Pregunta: ¿Es el Infierno exotérmico (desprende calor) o endotérmico (lo
absorbe)?

La mayoría de estudiantes escribieron sus comentarios sobre la Ley de Boyle (el gas se enfría cuando se expande y se calienta cuando se comprime).

Un estudiante, sin embargo, escribió lo siguiente:

‘En primer lugar, necesitamos saber en qué medida la masa total del Infierno varía con el tiempo. Para ello hemos de saber a qué ritmo entran las almas en el Infierno y a qué ritmo salen. Tengo sin embargo entendido que, una vez dentro del Infierno, las almas ya no salen de él. Por lo tanto, no se producen salidas. En cuanto a cuántas almas entran, veamos lo que dicen las diferentes religiones: la mayoría de ellas declaran que si no perteneces a ellas, irás al Infierno. Dado que hay más de una religión que así se expresa y dado que la gente no pertenece a más de una, podemos concluir que todas las almas van al Infierno.
Con las tasas de nacimientos y muertes existentes, podemos deducir que el
número de almas en el Infierno crece de forma exponencial.
Veamos ahora cómo varía el volumen del Infierno: según la Ley de Boyle,
para que la temperatura y la presión del Infierno se mantengan estables, el
volumen debe expandirse en proporción a la entrada de almas. Hay dos
posibilidades:
1. Si el Infierno se expande a una velocidad menor que la de entrada de
almas, la temperatura y la presión en el Infierno se incrementarán hasta
que éste se desintegre.
2. Si el Infierno se expande a una velocidad mayor que la de la entrada de
almas, la temperatura y la presión disminuirán hasta que el Infierno se
congele.
¿Qué posibilidad es la verdadera?

Si aceptamos lo que me dijo Ana en mi primer año de carrera (‘hará frío en el Infierno antes de que me acueste contigo’), y teniendo en cuenta que me acosté con ella ayer noche, la posibilidad número 2 es la verdadera y por tanto daremos como cierto que el Infierno es exotérmico y que ya está congelado.

El corolario de esta teoría es que, dado que el Infierno ya está congelado, ya no acepta más almas y está, por tanto, extinguido dejando al Cielo como única prueba de la existencia de un ser divino, lo que explica por qué, anoche, Ana no paraba de gritar ‘¡Oh, Dios mío!’.

Parece ayer, pero fue hace casi más de un año y medio. Hay una explicación térmica a la anomalía de las sondas Pioneer, una disipación térmica asimétrica debido a la geometría de la propia sonda. Podéis recordarlo en ”El sistema solar como un gran laboratorio para la gravedad (o ideas sobre la anomalía de las sondas Pioneer),” 28 Enero 2008 y en ”Descubrimientos recientes sobre la anomalía de las sondas Pioneer (Earth flyby anomaly en 5 sondas espaciales),” 5 Marzo 2008. Sin embargo, antes del verano nos hicimos eco de un artículo que descartaba esta solución en ”Los últimos datos sobre la anomalía de las sondas Pioneer apuntan a la materia oscura y a nueva física más allá del Modelo Estándar,” 3 Julio 2009. Un nuevo artículo reabre la posibilidad de una explicación térmica a la anomalía de las sonda Pioneer (y de otras sondas), en concreto, de los alemanes Benny Rievers, Claus Lämmerzahl, Meike List, Stefanie Bremer, Hansjörg Dittus, “New powerful thermal modelling for high-precision gravity missions with application to Pioneer 10/11,” New Journal of Physics 11: 113032, November 2009. 

Os recuerdo a los despistados. Las medidas por efecto Doppler de la aceleración de las sondas Pioneer 10 y 11 durante 25 años muestran una deceleración que no se puede explicar con la ley de la gravedad de Newton (o Einstein) aplicada a la trayectoria de estas sondas si se consideran todos los planetas del Sistema Solar. Varios grupos de investigadores han confirmado dicha anomalía independientemente. La hipótesis más conservadora es que el calor que genera el sistema de propulsión de la sonda se disipa (radia) de forma asimétrica debido a la propia geometría de la sonda, de tal manera que se produce una fuerza (aceleración) efectiva. El análisis mediante elementos finitos de esta fuerza es complicado y ha sido emprendido por varios autores. El nuevo artículo no resuelve el asunto definitivamente, pero introduce un algoritmo de trazado de rayos para la resolución del problema del cálculo de la radiación térmica emitida por una sonda a partir de su geometría y afirma que para las sondas Pioneer 10 y 11 se obtiene una fuerza efectiva finita no despreciable. Los autores utilizan una geometría simplificada para estas sondas e indican que en un futuro utilizarán una geometría más detallada para resolver definitivamente la cuestión. Habrá que estar al tanto.

Faça click no link:

lista5-termodinamica-09-02

Me ha resultado muy interesante la figura que abre esta entrada. No quiero enrollarme con la importancia del cambio climático. Sólo quiero una reflexión por vuestra parte al respecto. La figura de la izquierda muestra la serie temporal de la temperatura promedio del aire en la superficie de la Tierra desde 1900 en varios lugares. La línea azul en el Ártico por encima de 60° N en la estación fría (de noviembre a abril), la naranja en Norteamérica entre 20°–60° N en la estación caliente (de mayo a octubre), la verde la media anual en los trópicos entre 20° S–20° N, y finalmente la violeta la media anual en el Océano Atlántico Norte entre 20°–70° N. La figura de la derecha muestra la temperatura media del aire en la superficie continental de la Tierra en las latitudes 60° S–60° N, excluyendo Norteamérica. Todos los datos de ambas figuras son las diferencias (anomalías) respecto a la media de los años 1911–1940 (salvo las anomalías en el Ártico que están divididas por un factor de tres). Las figuras están extraídas del interesante artículo de Stefan Brönnimann, “Early twentieth-century warming,” Nature Geoscience 2: 735-736, 2009. También es recomendable la lectura de “Global Warming?, The Early Twentieth Century,” capítulo del libro de James R. Fleming, ”Historical Perspectives on Climate Change,” Oxford University Press, 1998.

En la “Resolución computacional de la paradoja de Fermi por Carlos Cotta de la Universidad de Málaga,” 22 Julio 2009, Carlos proponía un proceso de búsqueda de vida en nuestra galaxia basado en recorrer “aleatoriamente” estrellas, buscar si tienen planetas, y observar en dichos planetas alguna señal de vida inteligente. Obviamente, todos pensamos que una búsqueda de ese tipo estará sesgada, sólo se buscará vida en las estrellas en las que esperamos que haya vida. Todavía no se sabe qué características del espectro de una estrella garantizan que tiene un sistema planetario suficientemente antiguo como para que pueda haber vida y vida inteligente. El nuevo trabajo que se ha publicado esta semana en Nature realizado por científicos del Instituto Astrofísico de Canarias (IAC) es un primer paso hacia dicho objetivo: caracterizar mediante el espectro de la luz emitida por una estrella si dicha estrella tiene planetas suficientemente antiguos como para albergar vida inteligente. Es un primer paso y este problema requerirá mucho más tiempo para ser resuelto. En español podéis leer sobre dicho estudio en muchos foros, yo recomiendo a Kanijo, “El litio, nueva clave para la búsqueda de sistemas planetarios,” Ciencia Kanija, 12 Nov. 2009, basado en una nota de prensa del IAC con el mismo título del 11 Nov. 2009. Los interesados en detalles algo más técnicos pueden recurrir a la excelente exposición de Marc Pinsonneault, “Astrophysics: A fossil record for exoplanets,” News & Views, Nature 462: 168-169, 12 Nov. 2009, o incluso al artículo técnico de Rafael Rebolo y sus coautores, que en este tipo de temas suele ser legible, Garik Israelian (IAC), Elisa Delgado Mena (IAC), Nuno C. Santos, Sergio G. Sousa (IAC), Michel Mayor, Stephane Udry, Carolina Domínguez Cerdeña (IAC), Rafael Rebolo (IAC) & Sofia Randich, “Enhanced lithium depletion in Sun-like stars with orbiting planets,” Letter, Nature 462: 189-191, 12 November 2009.

Las dos figuras que abren esta entrada son, en mi opinión, las más reveladoras de los artículos de Pinsonneault (izquierda) e Israelian et al. (derecha). Como muestra la figura de la izquierda, la abundancia de litio nos permite diferenciar entre estrellas tipo solar jóvenes y viejas. Más aún, el nuevo estudio ha encontrado que también permite diferenciar entre las que tienen planetas (sistemas planetarios) y las que parece que no los tienen. En la figura de la derecha se muestran las estrellas con planetas como puntos rojos, las que no los tienen con círculos negros y nuestro Sol con un punto negro rodeado de un círculo rojo. Como véis la abundancia de litio, con los datos actuales, parece una condición suficiente en estrellas viejas para la existencia de planetas, pero no parece, como dirían los matemáticos, una condición necesaria. Estudios futuros refinarán estos resultados y quizás cuantificarán las posibilidades de que una estrella albergue vida o incluso vida inteligente mirando sólo su espectro.

La abundancia de litio en la superficie del Sol es 140 veces menor que la habitual en una protoestrella del mismo tipo, aunque la temperatura de la zona convectiva o manto solar, debajo de la superficie hasta el borde del núcleo, no permite el consumo de litio. ¿Pasa lo mismo con otras estrellas de tipo solar? El nuevo estudio muestra que las estrellas de tipo solar presentan un porcentaje de litio muy bajo en su superficie cuando tienen planetas a su alrededor y no tan bajo cuando no los tienen.

¿Por qué la abundancia de litio superficial está relacionada con la presencia de planetas? El combustible natural de una estrella tipo solar es el hidrógeno, por lo que la abundancia de litio es un buen indicador de la edad de una estrella. Las viejas han consumido mucho hidrógeno que han convertido en elementos más masivos, como el litio. Pero la cantidad de litio encontrada en este estudio en estrellas con sistemas planetarios es mucho menor de la que se esperaría en función de su edad. ¿Dónde ha ido a parar dicho litio faltante? El poco litio en la superficie sugiere que la superficie de la estrella ha estado más caliente en el pasado (unos 2.5 millones de Kelvin) de lo que actualmente está. Se estima que decrece de unos 2 millones de Kelvin cerca del núcleo a unos 6.000 K en la superficie, siendo esta estructura térmica de la estrella bastante bien conocida gracias a los modelos teóricos y las medidas sísmicas.

¿Cómo puede haber influido el nacimiento de los planetas en un calentamiento temprano de la superficie solar? El disco de acreción alrededor de la protoestrella, a partir del cual se ha formado el sistema planetario, está en rotación y produce fricción que calienta la superficie de la estrella. Se cree que dicho calor puede ser la causa del consumo de litio. Cuando el sistema planetario se ha formado y el disco de acreción ha sido expulsado a los confines del sistema solar (formando un cinturón de Kuiper), la temperatura de la superficie  disminuye, pero el defecto de litio se sigue observando.

Por las leyes de la Termodinámica, todos sabemos que una caloría es la energía necesaria para pasar 1 gr. de agua, de 21,5º a 22,5º C.
No es necesario ser ningún genio para calcular que si el hombre toma un vaso de agua helada (200 ml o 200 g), aproximadamente a 0º, necesita 200 Calorías para ponerla a 1º. Para que haya un equilibrio térmico con la temperatura corporal, será necesarias unas 7.400 calorías para que estos 200 grs. de agua, alcancen los 37º de la temperatura corporal (200 g x 37ºC). Y para mantener esta temperatura, el cuerpo usa la única fuente de energía disponible: LA GORDURA CORPORAL. O sea, que precisa quemar grasas para mantener la temperatura estable. La Termodinámica, no nos deja mentir sobre esta deducción.
Así, si una persona bebe 1/2 litro de cerveza (aproximadamente 500 cc) a la temperatura de 0º, pierde aproximadamente 17.500 Calorías (500 g x 37ºC).

Ahora bien, no vamos a despreciar las calorías que tiene la pinta (1/2 litro) de cerveza, que son aproximadamente 1000 calorías para los 500 grs. Si se restan estas calorías, tendremos que una persona pierde aproximadamente 16.500 Calorías por la ingesta de una pinta de cerveza helada. Obviamente, cuanto más helada esté la cerveza, mayor será la pérdida de calorías.
Como debe estar claro para todos, esto es mucho más efectivo que, por ejemplo, andar en bicicleta o correr, con lo que solo se quemarían unas 1.000 calorías por hora.
Así pues, adelgazar es terriblemente sencillo. Basta con beber cerveza bien helada, en grandes cantidades, y dejemos a la termodinámica hacer el resto.

Ha llevado 25 años conseguirlo, pero finalmente una nueva planta termosolar de Nuevo México ha roto el antiguo record de eficiencia.

Los incentivos políticos y financieros estadounidenses a las energías renovables han terminado por dar resultado. Se está en el camino de encontrar formas rentables de aprovechar la energía del Sol. Existen dos nuevas tecnologías termosolares que prometen hacer de la energía solar un metodo práctico de producción de electricidad a diferentes escalas. La clave está en centrase en utilizar la luz del Sol en calentar un fluido en lugar de convertirla directamente en electricidad.

La central de Nuevo México que hemos mencionado al principio, captura la energía solar con un 31,23% de eficiencia, la mayor alcanzada por este tipo de tecnología. Cada uno de los dispositivos de 11,5 metros de diámetro absorbe la suficiente energía calorífica como para alimentar un ciclo de Stirling que puede generar 25 kW de energía eléctrica. Ha mejorado de manera sustancial a sus predecesoras, con un diseño que hace a cada placa sustancialmente más ligera y barata de fabricar.

Mientras tanto, un grupo de ingenieros y estudiantes de ingeniería del Massachusetts Institute of Technology (MIT) está trabajando en llevar la energía termosolar a África, con un sistema que opera a una escala mucho menor que el anterior. Han desarrollado un microgenerador capaz de producir 3 kW de energía eléctrica, además de cientos de litros de agua caliente cada día, utilizando componentes muy económicos y de fácil acceso, como piezas de coches usados. Ya hay dos microgeneradores de este tipo funcionando en Lesotho en la actualidad y próximamente uno nuevo entrará en funcionamiento.

MIT Dome

Pergunta 2:  Eu abri minha geladeira para pegar o leite e depois fechei. Mas só que esqueci de pegar a margarina e tentei abrir de novo. Tive que fazer bem mais esforço para abrir. Por que isso acontece?

Ah, sim. Isso também acontece comigo. Isso é comum nas geladeiras e freezers mais novos. Quando você abre a porta da geladeira pela primeira vez, deixa uma boa quantidade de ar quente entrar. Ao fechá-la, esse ar quente esfria e diminui a pressão interna do ar dentro da sua geladeira. Como a pressão do ar de fora é maior que a pressão do ar de dentro, você acaba tendo mais dificuldade ao tentar abrí-la imediatamente. É uma aplicação de comportamento de gases que você aprende em Termodinâmica. A grande questão é: a luzinha da geladeira fica acesa ou apagada quando você fecha a porta? o.O

Come promesso, eccovi: F. Catalano, La Vita e il Respiro e Ogni Cosa, ed. Aracne, Roma 2009

Catalano è uno scienziato, che ha letto gli attacchi di Dawkins alla fede, e gli ha risposto con un libretto leggero e chiaro.

Catalano dice: se io riesco a dimostrare che non è possibile che la vita sia comparsa casualmente e improvvisamente dalla non vita (abiogenesi), tutto il sistema logico evoluzionista crollerà per effetto domino.

A mio parere Catalano realizza un buon percorso, in particolare – vedremo – nella critica al concetto di caso. E, si badi bene, in ogni caso, parlare di caso in ambito scientifico è epistemologicamente incoerente.

Catalano inizia dai saluti alla figlia (un nome orribile, che vi risparmio); quindi muove inchini ossequiosi a Dawkins, quindi si mette al lavoro.

I primi capitoli accumulano una serie di osservazioni, che provo a elencare – si tratta di confutazioni di singole teorie:
- l’ipotesi di abiogenesi non è sperimentabile, ergo non confutabile, ergo non scientifica (p. 24)
- le ipotesi di vita da altri pianeti non rispondono alla domanda base: donde la vita su quei pianeti? (pp. 37 ss.)
- le ipotesi sull’atmosfera primordiale sono inverificabili, cioè non abbiamo documenti diretti e attendibili (pp. 45-48)
- di conseguenza alcuni esperimenti ipotizzano atmosfere particolari…ma non se ne dà traccia alcuna (Idem)
- altri esperimenti giustificano l’assenza di tracce per la celerità delle trasformazioni: attenti, troppa celerità impedisce la graduale evoluzione! (Idem)
- gli esperimenti di laboratorio si scoprono troppo viziati dall’ideologia del ricercatore (pp. 49 ss. – esperimento di Miller)
- queste cose sono note agli scienziati, ma nascoste al pubblico (p. 56)
- altri esempi di coperta corta: devo togliere ossigeno per sintetizzare proteine, ma immetterlo all’istante per far vivere le nuove forme generate…(p. 60)

Per evitare di passare il tempo a confutare le molteplici teorie (di cui si dà nota aggiornativa a p. 67) l’autore spiega cosa non funziona alla base: l’abiogenesi contraddice i principi della termodinamica, e pretende che in natura si sia dato un caso di processo spontaneo dal disordine all’ordine (p. 72). Ma ”l‘ordine e la complessità non possono nascere dal disordine per effetto di semplici trasformazioni irreversibili all’interno di un sistema chiuso” (p. 85).
A questo punto i biologi evoluzionisti evocano l’energia libera di Gibbs (che riguarda reazioni chimiche spontanee). Catalano va giù secco: I. l’energia da sola non dà informazione, II. la complessità biologica ha niente a che vedere con le ben più semplici reazioni chimiche di Gibbs (pp. 86-87).
Così pure i fenomeni di neghentropia, per cui in sistemi aperti una dissipazione di energia può produrre informazione, non sono in grado di esaudire la complessità richiesta a livello biologico (pp. 96-97).
Insomma l’evoluzionismo non può nulla contro l’entropia. Fino ad ora. E questa è scienza.

Ultimi due passaggi

Primo: DIFFERENZA TRA MIRACOLO E SCIENZA. Surclassando il problema di un discorso sul caso (termine filosofico) in ambito scientifico, Catalano mostra che il livello statistico di probabilità che avrebbe permesso di far saltar fuori una cellula da un sasso è enorme (in negativo!). Contro la ragionevolezza. Piuttosto prossimo alla fede in un miracolo eccezionale che non alla disposizione ragionevole verso un fenomeno di natura.
Un esempio? Pensate a un tornado che, passando su una discarica, assembli un Boeing 747 (p. 110).
A p. 122 viene invece dato un criterio scientifico, ergo falsificabile, ergo condivisibile: poniamo un limite ragionevole alla possibilità di realizzazione di un fatto. Al di qua del limite parleremo di possibilità (casuale o meno), al di là parleremo di miracolo o di attesa non scientifica. Borel e Dembsky delineano la soglia nell’ordine – rispettivamente – di 166,09 bit (-log2 10 alla -50) e di 498,28 bit (-log2 10 alla -150) di contenuto d’informazione per un evento.
Per intenderci, la possibilità di vincere una lotteria mondiale (cui partecipassero tutti i 7 miliardi di individui) equivale a 32,7 bit (-log2  1/7.000.000.000), cioè è molto sotto la soglia proposta. L’abiogenesi a -log2 10 alla -863!! (pp. 120 ss.), cioè è assolutamente al di là della soglia proposta.

E così abbiamo risposto a chi invoca troppo facilmente il caso. Credere nell’abiogenesi è scientifico quanto venerare le stimmate di padre Pio!

Secondo: TEORIA SOSTITUTIVA, i FENOMENI SINTROPICI. L’ipotesi è semplice. Accanto a un principio di causalità che agisce efficacemente dal presente dell’azione verso il futuro dell’effetto, possiamo riconoscere un principio di finalità che dal futuro attiri a sè energeticamente i fenomeni caricandoli dell’informazione necessaria.
Ma và, questo è Aristotele riciclato. Sì, ma riciclato dalla scienza.
Infatti abbiamo “riscontro sperimentale nell’osservazione, in laboratorio, di antiparticelle e di fenomeni di non-località quantistica” (p. 103). Einstein è l’apripista per un’ipotesi del genere (e di qualsiasi altro genere, verrebbe da dire, un po’ grottescamente). L’equazione delle onde di D’Almebert e i potenziali antcipati (p. 104) sono la descrizione formale della nostra novella posizione. Fenomeni non entropici, ma sintropici, che manifestano una finalità intinseca, caratterizzati da un surplus di energia in un ristretto volume spazio-temporale, essi sono la base di successivi fenomeni entropici (Olivier Costa De Beauregard – p. 105). 
La conferma e il limite di tali fenomeni in campo biologico sta nel non poterli riprodurre in laboratorio (chiaro limite per l’epistemologia vigente; ma anche conferma di un plausibile modello di autopoiesi non direttamente modificabile).

Il che potrà valere come necessaria versione scientifica del più teleologico Intelligent Design.

Tema número 7 del libro de Fisica de COU de Mc Graw Hill. Contiene una exelente teoria con múltiples ejemplos y una sección de ejercicios con solución, sin olvidarnos de la sección: “ejercicios de aplicación” donde se resuelven paso por paso los ejerccios mas importantes del tema.

Contenido extractado: (35 páginas)

1. Calor específico y trabajo en termodinámica
2. Diagramas P-V
3. Energía interna de un sistema
4. Primer principio de la termodinamica
5. Segundo principio de la termodinamica
6. Ciclo de Carnot
7. Problemas de aplicación
8. problemas resueltos.

Ver y descargar Tema 7 termodinámica

El hidrato de un gas es el material que se obtiene al congelar una mezcla de agua y gas, de tal forma que la retícula molecular del hielo encierre a dicho gas. El “hielo de metano” o hidrato de metano es el ejemplo más habitual y se encuentra bajo las capas de lodo marino. Sorprendentemente es un material inflamable, arde al acercar una llama, y podría ser utilizado como combustible, pero el metano es un gas de invernadero. ¿Cómo se forma el hidrato de metano? Matthew R. Walsh y sus colaboradores de la Colorado School of Mines, EEUU, han utilizado simulaciones dinámicas moleculares para estudiar la formación espontánea del hidrato de metano y su crecimiento. Los resultados del ordenador permiten seguir el proceso en detalle en una escala de microsegundos. El proceso se basa en la formación de “jaulas” moleculares en las que se ven encerrados los átomos de metano que se van autoorganizando hasta formar una estructura ordenada similar a un cristal. Este proceso es espontáneo porque es energéticamente favorable. Los dos vídeos que acompañan esta entrada ilustran este proceso de nucleación y “enjaulamiento” del metano en la retícula de hielo. El artículo técnico es Matthew R. Walsh, Carolyn A. Koh, E. Dendy Sloan, Amadeu K. Sum, David T. Wu, “Microsecond Simulations of Spontaneous Methane Hydrate Nucleation and Growth,” Science Express, Published Online October 8, 2009. Los detalles de las simulaciones por ordenador realizadas se encuentran en la Información Suplementaria.

Las simulaciones han requerido un día de trabajo cada 75 ns (nanosegundos) de simulación en un supercomputador de 23 TFLOP (“billones” de operaciones en coma flotante por segundo), constituido por un cluster de procesadores. Se han simulado 512 átomos de metano y 2944 moléculas de agua (hielo) enfriados a una temperatura de 305 K y a una presión de 10 MPa (megapascales). El dominio tridimensional simulado es un cubo con un lado de 5 nm (nanómetros) con condiciones de contorno periódicas. Se ha utilizado un paso de tiempo de 2 fs (femtosegundos).

El vídeo que abre esta entrada muestra un detalle de las fases iniciales de formación de las “jaulas” de hielo que encierran a las moléculas de metano dando lugar al crecimiento y formación del hidrato de metano. Sólo se muestran algunas de las moléculas de agua (esferas pequeñas) y de metano (esferas grandes). Han sido seleccionadas las que acaban formando parte de la estructura que se observa al final. Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua se muestran como líneas rojas a trazos.

El vídeo que cierra esta entrada muestra una visualización durante de 2 μs de tiempo real de la nucleación del hidrato de metano y su crecimiento a una temperatura de 250 K y una presión de 50 MPa. Las moléculas de agua se muestran como línes sólidas negras, los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua se muestran como líneas a trazos rojas y las moléculas de metano como esferas sólidas azules, que cuando quedan “enjauladas” pasan a tener un color verde claro.

PS (20 nov. 2009): Ya se ha publicado el artículo en Science 326: 1095-1098, 20 November 2009, acompañado de una interesante Perspective de Pablo G. Debenedetti y Sapna Sarupria, “Chemistry: Hydrate Molecular Ballet,” Science 326: 1070-1071, 20 November 2009.

Acest lent păianjen târându-se în lumina lunii, şi chiar această lumină a lunii, şi noi doi sporovăind în poartă, sporovăind despre lucruri eterne, nu au conincis cândva în trecut? Şi nu vom reveni cândva în acest loc în lungul drum pe care îl avem de străbătut, în acest drum tremurător nu vom reveni mereu? (Nietzsche)

Numărul tuturor atomilor care alcătuiesc universul este, deşi extrem de mare, finit şi, ca atare capabil de un număr finit, deşi tot extrem de mare, de permutări. Într-un timp finit, numărul permutărilor posibile trebuie să fie atins, iar universul trebuie să se repete… din nou va creşte trupul tău, din nou vei citi această pagină, din nou vei parcurge toate orele până la ora morţii tale incredibile. (Nietzsche)

Câte stări diferite poate cunoaşte această lume?

Lui 1 îi corespunde 2.

Lui 2 îi corespunde 3.

Lui 3 îi corespunde 4. etc.

Lui 1 îi corespunde 3.018.

Lui 2 îi corespunde 6036.

Lui 3 îi corespunde 9054. etc.

Georg Cantor distruge fundamentul tezei lui Nietzsche. Potrivit lui Cantor, putem întotdeauna intercala unui număr alt număr, unui punct alt punct… la infinit. Fiecare punct este deja finalul unei infinite subdiviziuni.

Prima lege a termodinamicii susţine că energia universului este constantă. Cea de-a doua lege afirmă că această energie tinde spre incomunicare, spre dezordine…cu toate că cantitatea totală nu scade.

În cosmologia stoicilor, Zeus se hrăneşte cu lumea: lumea este devorată ciclic de focul care a zămislit-o şi renaşte din cenuşă pentru a repeta aceeaşi poveste.

Zilele şi nopţile lui Brahma, ceasul-piramidă tocit lent de aripa unei păsări, oamenii lui Hesiod care degenerează de la aur la fier şi cresc de la fier la aur, lumea lui Heraclit născută din foc şi mâncată cilic de foc, lumea lui Seneca şi a lui Crisip, anihilarea lumii prin foc, reînnoirea ei prin apă, Vergiliu, ecoul lui Shelley, visul lui Novalis, Ecleziastul, teozoful, Francis Bacon, Spengler şi Vico. Schopenhauer. Kierkegaard şi Poe. BUG Mafia care se prelinge fonic din peretele vecinului tocându-mi sistematic creierii. Led Zeppelin. Sărutul lui M. Iov. Joaca în pântecele mamei. Moartea. Uitarea. Reamintirea, rerererereamintirea. Poezia.

Dacă soarta lui Edgar Allan Poe, cea a vikingilor, cea a lui Iuda Iscarioteanul şi cea a cititorului meu sunt în chip tainic aceeaşi soartă, singura soartă posibilă, atunci istoria universală este istoria unui singur om. (Borges)

Borges a scris o povestire fantastică despre un teolog care îşi petrece întreaga sa viaţă luptând împotriva unui eretic. Teologul acesta îşi consacra existenţa luptând împotriva iniţiatorului unei erezii. Reuşeşte să-l învingă cu argumente în nenumărate polemici, îl denunţă, îl arată cu degetul. În cele din urmă, îl arde pe rug. Când ajunge în cer, descoperă că pentru Dumenezeu ereticul şi el alcătuiesc o singură persoană.

Borges a mai scris o poveste…despre un om care visează alt om. Îi visează trupul, mintea şi gândurile, În vis îi proiectează acţiunile. Visul său este zămislirea celulat om. Primul om trăieşte cu teama ca cel de-al doilea om să nu afle cumva că nu este decât visul unui alt om.Într-un final, primul om descoperă că este la rândul său visul unui om. Dacă fiecare dintre noi este visul celuilalt?

 Poate că Dumnezeu doarme…visând această lume…cea mai buna dintre toate lumile posibile…după cum obişnuia să spună Leibniz…dar când se va trezi?

Cine a privit prezentul, a privit toate lucrurile: cele care s-au petrecut în trecutul nepătruns, precum şi cele care se vor petrece în viitor.( Marcus Aurelius)

© Raluca Bădoi, 2009.  All rights reserved.

Saludos terrícolas!

Si bien no es mi especialidad, hace un tiempo que estoy aventurándome leyendo sobre termodinámica de sistemas fuera del equilibrio.

Qué forma terrible de empezar un artículo, no? el 99% de los potenciales lectores probablemente ya se alejaron y no están leyendo más. Y está bien, no todo puede ser quejas contra Tinelli y la iglesia y no se qué más.

Si usted no sabe qué es la termodinámica, podría mandarlo a leer a otro lugar… aunque ahora que lo pienso… Bah, seamos sinceros, puedo explicarle lo que es la termodinámica en un post? No. Pero básicamente concierne con cosas del estilo “la energía siempre se conserva”. Eso usted lo escuchó alguna vez. Bueno, ese es el primer principio de la termodinámica. Lo que tiene de bello la termodinámica es que al ser “macroscópica” (no me estoy metiendo con termodinámica estadística, que es el nexo entre la cuántica y la termodinámica clásica), no le preocupa particularmente la naturaleza física, o mejor dicho, la estructura, del sistema en estudio. Eso quiere decir que si usted tiene un sistema cerrado, la energía se va a conservar. Entiende el poder de esta frase? Nunca dijimos cual es el sistema, y eso no es una debilidad, eso quiere decir que vale para TODO sistema cerrado, sea cual fuere. Eso hace que uno empiece hablando de un sistema y el “universo” como aquello que es no-sistema, pero termine pudiendo sacar conclusiones del Universo de verdad (aunque a veces sean tiradas de los pelos y medio forzadas).

Si ese era el primer principio, habrá otro? Sí, hay más. El segundo, en particular, es el más bonito. Dice que la entropía del universo siempre aumenta. En realidad dice que o no cambia, o aumenta, pero nunca disminuye. Y qué es la entropía? En todos los libros pochocleros de divulgación, siempre asocian la entropía con desorden del siguiente modo:

“Espontáneamente su cuarto no se va a ordenar, con la ropa puesta en el placard, la cama tendida, todo acomodado, etc etc, sino que para eso se requiere un cierto esfuerzo, pero desordenarlo es más “fácil” (??), y eso está más desordenado.”

Ese desorden se lo relaciona con la entropía.

Otro:

“Un vaso se cae al piso y se parte en muchos pedacitos, eso es desordenado y pasa espontáneamente, pero no pasa que pedacitos del piso se junten y se forme un vaso”.

Estas concepciones son bastante chotas, porque parecen ligar el concepto de entropía al de “orden espacial”. Y no es la verdad del cuento, si no que tiene que ver con la forma en la que está ordenada la energía, por decirlo de algún modo. Más allá de eso, lo que sí es interesante del ejemplo del vasito que se cae y se rompe, es que el segundo principio da una flecha del sentido del tiempo: Aquello que no puede pasar espontáneamente no va a pasar, a menos que se pague el precio de otra manera (usted puede juntar los pedacitos del piso y pegarlos, pero en total, aunque el vaso haya “bajado su entropía” (!!!), usted la subió mucho más con su esfuerzo, porque se movió, transpiró, disipó calor, etc etc). O sea que la entropía nos da un sentido del tiempo: siempre sube, y eso nos dice para donde se mueve el tiempo. Todo lo que viene pasando hasta ahora, sube la entropía del universo. Si en este momento el mundo se parara y diera marcha atrás, tendría que bajar la entropía del Universo… y eso en principio no es posible… y simetría… y más cosas que no me voy a meter.

Ahora, todo es es muy bonito, pero funciona para cosas en equilibrio. Eso quiere decir que las cuentitas las hacemos diciendo “parto del estado A y llego a B” y hacemos cuentitas con esos estado. Pero y si las cosas no están en equilibrio, como por ejemplo en un ser vivo? Usted no está en equilibrio químico, ni térmico, ni mecánico, con nada de lo que lo rodea. Al equilibrio llega cuando se muere y pasa a ser un huesito, pero mientras vive es un sistema fuera del equilibrio.

Bueno, sobre eso estoy leyendo ahora, estructuras disipadoras y demás. Como no soy para nada un experto en la materia, no me voy a poner a contarle ahora lo que estoy leyendo. Pero si quería recomendar autores: Prigogine y Onsager. Por lo pronto al segundo no lo toqué, pero estoy leyendo cosas del primero, que de paso le cuento que se ganó el Premio Nobel en química (nota aparte: No le parece que está medio devaluado el Nobel? Dárselo a Obama? en fin).

Así que bueno, si le interesa y tiene algo para decir, lo escucho. Si tiene algo para preguntar, lo escucho. Y si no, en algún momento volveré con el tema.

Saludos!

Hola chicos, os presento la segunda tanda de apuntes sobre el bloque II del curso. En este caso,  el bloque nos introduce una rama de la física que es fundamental para entender los principios de funcionamiento de las máquinas térmicas, así como su rendimiento: la termodinámica.  Podéis bajaros los apuntes.

Principios de termodinámica

În fizica clasică, un număr de legi au blocat testul observaţiilor experimentale de-a lungul multor ani. Cele două legi fundamentale sunt prima şi a doua lege a termodinamicii.
Prima lege a termodinamicii spune că cantitatea totală de materie şi energie din Univers este constantă sau, altfel spus, materia şi energia nu pot fi create sau distruse. Pentru exemplificare am construit diagrama de mai jos:

În această diagramă Et exprimă cantitatea totală de energie din Univers. Aceasta este compusă din întreaga energie liberă, care este sub formă de radiaţii şi căldură, Ef şi termenul echivalenţei materie-energie, mc2, descoperit de Einstein.
Linia (1) din tabel ilustrează prima lege a termodinamicii. Cantitatea totală de energie din Univers este constantă în timp. Energia nu este niciodată creată sau distrusă.

A doua lege a termodinamicii, deseori citată ca legea entropiei, indică faptul că Universul decade. Energia devine din ce în ce mai puţin disponibilă pentru efectul unui lucru mecanic, iar ordinea din univers face loc haosului. Dacă Universul decade, el nu se poate să fi făcut acest lucru din totdeauna, pentru că există o cantitate finită de materie şi energie în Univers. De aceea, Universul trebuie să fi avut un punct de început. Această a doua lege a termodinamicii poate fi pusă într-o diagramă ca şi următoarea:

Termenul Ew se referă la cantitatea totală de energie disponibilă pentru îndeplinirea lucrului mecanic. Există o diferenţă între cantitatea totală de energie din Univers şi cantitatea totală disponibilă pentru îndeplinirea lucrului mecanic. Cantitatea totală de energie nu se schimbă niciodată (prima lege, aşa cum se vede în linia 1), dar disponibilitatea ei pentru îndeplinirea unui lucru mecanic se reduce în mod continuu.
De exemplu, să ne închipuim un scaun în capul mesei din sufragerie. Când te aşezi pentru prânz, trebuie să îndepărtezi scaunul de la capătul mesei. Când faci acest lucru, în acţiunea de a trage scaunul se consumă energie. Energia vine din mâncarea pe care ai mâncat-o la micul dejun. Ea se consumă pentru învingerea frecării din scaun şi podea. Este transformată în căldură prin frecarea picioarelor scaunului de podea. Acea energie termică se disipează în atmosferă şi este pierdută pentru totdeauna pentru îndeplinirea unei alte acţiuni. Energia este încă în univers, dar nici o parte din ea nu mai poate fi recuperată şi introdusă înapoi în scaun pentru a fi repusă exact la locul ei original. (Dacă acest lucru s-ar putea realiza, un mecanism „perpetuum mobile ar fi posibil.)
Prin simplul act al mişcării scaunului, ai contribuit fără să-ţi dai seama la scăderea cantităţii totale de energie disponibilă pentru lucrul mecanic din Univers. În acelaşi mod, în fiecare interacţiune a materiei şi a energiei din stele, planete, Soare, de oriunde din univers, se petrece o reducere similară a cantităţii de energie disponibilă pentru realizarea lucrului mecanic.

În al doilea grafic, observă că linia (1), reprezentând prima lege a termodinamicii, se va intersecta în mod obligatoriu cu linia curbă (3), care reprezintă a doua lege a termodinamicii. Studiind cu atenţie al doilea grafic, vom observa că înainte de timpul t1 a „existat” o situaţie imposibilă. Ar fi trebuit să fie mai multă energie disponibilă pentru îndeplinirea lucrului mecanic decât energia totală din Univers. De aceea, anterior acelui moment, materia şi energia nu au putut exista, conform interpretării termodinamice actuale.
Acest punct de intersectare pe „panta entropiei” indică faptul că Universul a avut un început. Înainte de acest moment nu a existat nici materie, nici energie, dar după acest moment, în mod instantaneu a început să existe din nimic un Univers complet! Mai mult decât atât, acest Univers trebuie să fi fost mult mai complex, „mai legat”, iar energia mai bogată decât cea actuală, deoarecenoi suntem în punctul t2 pe panta entropiei şi de atunci lucrurile au mai coborât pe pantă şi au devenit mai puţin ordonate.

În plus, această privire înapoi în timp nu poate fi continuată la nesfârşit. În fapt trebuie atins un maximum definit de organizare, iar acest maximum definit trebuie să fi existat (în urmă cu o perioadă de timp definită). Mai mult, este neplauzibil ca această stare de organizare perfectă să se fi dezvoltat dintr-o stare mai puţin perfectă. Nu este mai plauzibil nici că Universul ar fi putut exista din veşnicii în acea starede perfectă organizare şi apoi brusc, în urmă cu o perioadă de timp definită, a început să-şi urmeze calea actuală spre dezorganizare. Putem concluziona atunci călegile acceptate ale naturii ne duc către un început definit în timp al Universului.

Ireversibilitatea celei de a doua legi a termodinamicii – mişcarea Universului către haos – a fost viu descrisă de Lincoln Barnett în „Universul şi Dr. Einstein”:

Universul se îndreaptă astfel cătr „moartea termică” finală sau, aşa cum este ea definită tehnic, condiţia de „maximă entropie”… Nici un fel de energie nu va mai putea fi folosită, deoarece toată energia va fi distribuită unifrom în Cosmos. Nu va exista nici lumină, nici viaţă, nici căldură – nimic decât o perpetuă şi irevocabilă stagnare. Însuşi timpul se va sfârşi. Pentru că entropia direcţionează timpul. Entropia este măsura haosului. Când toate sistemele şi ordinea din Univers au dispărut, când haosul şi-a atins punctul maxim şi entropia nu mai poate creşte, atunci când nu mai există nici o succesiune cauză-efect, mai pe scurt când Universul s-a prăbuşit, nu va mai exista nici o direcţie a timpului – nu va mai exista timp. Şi nu există nici o posibilitate de evitare a acestui destin. Pentru că fatalul principiu cunoscut sub numele de „a doua lege a termodinamicii”, care constituie astăzi principalul pilon al fizicii clasice, lăsat intact de mersul ştiinţei, afirmă că procesele fundamentale din natură sunt ireversibile. Natura se mişcă doar într-o singură direcţie.

Dr. Barnett continuă să sublinieze implicaţia celei de a doua legi a termodinamicii în privinţa începutului Universului:

Există un corolar filosofic foarte important al acestei concepţii. Deoarece, dacă Universul decade, iar procesele naturale, înaintează doar într-o singură direcţie, concluzia implacabilă este că totul a avut un început: cumva şi cândva procesele cosmice au fost iniţiate, focurile stelare aprinse şi întregul spectacol grandios al Universului a fost adus în fiinţă.

Într-un manual de referinţă de termodinamică, profesorul J.Van Wzlen adoptă o poziţie similară:

O idee finală ce trebuie subliniată este aceea că legea a doua a termodinamicii şi principiul creşterii intropiei au implicaţii filosofice majore. Problema este în primul rând cum a ajuns Universul în starea de joasă entropie, de vreme ce toate procesele naturale ce nu sunt cunoscute tind să crească entropia? Autorul a descopeirt că legea a doua tinde să-i mărească convingerea că există un Creator care are răspunsul pentru destinul viitor al omului si al Universului.

Înseşi legile naturii dovedesc că este raţional să crezi într-un început supranatural şi deci într-un creator divin, Dumnezeu.

Meu professor de Termodinâmica esta semana nos mandou ler três artigos bastante interessantes, contraditórios ao livro-texto inclusive, sobre entropia. O objetivo era quebrar um conceito bastante engraçado, bem típico de cientificismo (ou outra besteira qualquer), de que a entropia é uma medida da “desordem” em um sistema. Por exemplo, “um processo é espontâneo pois seu estado final é mais ‘desorganizado’ que seu estado inicial”, “meu quarto possui um valor de entropia bem maior que a cozinha” ou “a política do Haiti é muito mais entrópica que a do Canadá” (você deve estar se perguntando quem diria uma loucura dessas…).

Mas o conceito de entropia está razoavelmente bem definido, ao contrário do conceito de desordem. Afinal, o que é desordem? Entropia é simples, foi bem definido por Clausius: é a quantidade de energia dispersa num sistema numa dada temperatura. Mas e a desordem, onde está definida? É necessária uma troca de energia para que a entropia de um fenômeno esteja bem definida (inclusive, se a troca for nula, a entropia é zero).

Então imagine o seguinte. Tenho sobre a mesa um ’sistema’: quarenta folhas A4 muito bem colocadas umas sobre as outras, formando uma bela pilha. Pego todas elas e com um rápido movimento espalho elas todas pelo ar, desorganizando a sala toda. Papéis para todos os lados! Entropia positiva? Então, onde está a troca de calor?

Sabemos que a entropia positiva é critério para a espontaneidade de um fenômeno (a entropia define a chamada “seta do tempo”). Então, imagine o seguinte processo espontâneo. Em um béquer tenho uma solução aquosa de nitrato de prata. Adiciono então cloreto de sódio. Os quatro íons irão naturalmente formar nitrato de sódio e cloreto de prata. Mas o cloreto de prata é muito pouco solúvel em água e teremos um precipitado. Portanto, temos um processo natural, portanto de entropia positiva, onde compostos ionicos se organizam, separando-se sozinhos!

Segundo o autor dos artigos, Frank Lambert, a idéia surgiu na época de Helmholz & outros pirados, quando não se tinha uma certeza da hipótese atômica (que permite a maioria dos contra-exemplos divertidos). Mas hoje temos, de certa maneira, uma visão muito mais acertada da “seta do tempo” e não faz sentido, portanto, continuarmos falando da entropia da política do Haiti.

¿Qué ocurre si conectamos dos globos, uno más hinchado y el otro menos?

En el vídeo se puede descubrir.

La clave está en la presión. El aire tiende a desplazarse hacia donde es menor. Teniendo en cuenta que a medida que crece un globo, la tensión de las paredes del globo por unidad de volumen de aire contenido es menor, ya podemos saber qué va a ocurrir. De hecho, basta con intentar inflar un globo en casa, al principio es cuando más nos cuesta, hasta que alcanza un cierto tamaño y es más fácil inflarlo.

Vía: Microsiervos

Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/08/2008

[Imagem: John Cumings]

Será que a Terceira Lei da Termodinâmica é realmente uma lei ou simplesmente uma regra?

“Esta é uma questão fundamental. Se houver uma exceção, então ela é uma regra geral,” afirma o Dr. John Cumings, da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos. E suas pesquisas mais recentes acabam de demonstrar que há pelo menos uma exceção.

Terceira Lei da Termodinâmica

A Terceira Lei da Termodinâmica estabelece que, à medida que a temperatura de uma substância pura move-se em direção ao zero absoluto – matematicamente, a menor temperatura possível – sua entropia, ou o comportamento desordenado de suas moléculas, também se aproxima de zero. As moléculas deverão então se alinhar em um padrão ordenado.

A exceção do gelo

Mas o Dr. Cumings descobriu que não é exatamente isto o que acontece justamente com o material mais abundante na Terra: a água.

Apesar de parecer algo tão simples, o processo de cristalização da água, sua transformação em gelo, não é um processo que seja largamente entendido pelos cientistas.

O que dizem os livros-texto

Os livros-texto afirmam que as moléculas de água movem-se cada vez mais lentamente quando a temperatura começa a cair. Ao atingir 0º C elas assumem posições fixas, fazendo com que a água passe do estado líquido para o estado sólido, formando o gelo.

O que acontece ao nível molecular, porém, é muito mais complicado do que isso, afirma o Dr. Cumings. E, mais importante, o que acontece parece estar em contradição com aquela que é uma das mais fundamentais leis da Física, a Terceira Lei da Termodinâmica.

O que mostra o novo experimento

Embora os átomos de oxigênio fixem-se para formar uma estrutura cristalina bem ordenada, o mesmo não acontece com os átomos de hidrogênio. “Os átomos de hidrogênio param de se mover, mas eles simplesmente param no lugar onde estão, em configurações diferentes ao longo do cristal, sem nenhuma correlação entre eles, e nem mesmo um só deles baixa sua energia o suficiente para reduzir sua entropia a zero,” explica o cientista.

Reformulação da Terceira Lei da Termodinâmica

A Terceira Lei da Termodinâmica já foi modificada uma vez, por volta dos anos 1930, quando foram descobertas substâncias não-cristalinas, como materiais vítreos e polímeros. A Terceira Lei foi reescrita para afirmar que a entropia de todos os materiais cristalinos puros move-se em direção a zero quando suas temperaturas movem-se em direção ao zero absoluto.

Ora, o gelo é uma substância cristalina pura, mas parece que apenas os seus átomos de oxigênio obedecem à Lei. Pode ser que o gelo venha a ordenar-se totalmente depois de períodos de tempo muito longos sujeito a temperaturas muito baixas. Mas isto é apenas uma suposição e ainda não foi demonstrado experimentalmente.

Metamaterial que imita o gelo

Para convencer seus colegas cientistas, contudo, o Dr. Cumings também precisa comprovar que seus modelos reproduzem adequadamente o gelo. Os cientistas não estudam o gelo porque não querem, mas porque esta é uma tarefa muito difícil. O estudo da estrutura cristalina do gelo exige que a temperatura seja mantida abaixo dos -196 °C por um longo tempo e de forma muito precisa.

Ele e sua equipe projetaram um metamaterial, um material artificial, que, acreditam eles, reproduz com precisão o comportamento do gelo. O metamaterial é formado por “pseudo-átomos” feitos de uma liga de ferro-níquel. Cada pseudo-átomo é um modelo em larga escala feito de milhões de átomos cujo comportamento coletivo imita o comportamento de um átomo individual.

Campos magnéticos fazem o papel dos átomos de hidrogênio, o que permite que o comportamento desses “covers” seja observado diretamente por meio de um microscópio eletrônico, o que não era possível até hoje nos modelos que tentavam imitar o comportamento do gelo.

“Esta é a primeira vez que as regras do comportamento do gelo foram rigorosamente confirmadas pela observação direta dos pseudo-átomos de hidrogênio. Nós podemos acompanhar a posição e o movimento de cada pseudo-átomo em nosso modelo, ver quais defeitos ocorrem na rede cristalina, e simular o que acontece ao longo de períodos de tempo muito longos,” explica Todd Brintlinger, outro pesquisador da equipe.

Bits magnéticos de discos rígidos

O próximo passo é aguardar que outros cientistas consigam replicar os experimentos e concordem que o modelo de pseudo-átomos reproduz fielmente a estrutura do gelo. Mas o metamaterial criado para imitar o comportamento do gelo já está suscitando outros interesses.

Cada pseudo-átomo tem um formato hexagonal, medindo 30 nanômetros, uns encaixando-se perfeitamente aos outros. O resultado é um material que pode ter muitas vantagens sobre os bits magnéticos utilizados nos discos rígidos, que geralmente são dispostos de forma aleatória. Sua estrutura otimizada poderá permitir a construção de memórias de armazenamento muito mais densas, capazes de guardar mais dados por área.

“Talvez, no futuro, os engenheiros sejam inspirados por isto em seus projetos de discos rígidos. A padronização formal e as interações entre os bits podem realmente ajudar a estabilizar a informação, em última instância levando a discos com capacidades muito maiores,” diz Cumings.

Bibliografia:

Direct observation of the ice rule in artificial kagome spin ice
Yi Qi, Todd Brintlinger, John Cumings
Physical Review B
Vol.: 77(9), 094418
DOI: 10.1103/PhysRevB.77.094418

Termodinamica applicata / Ezio Zandegiacomo. – Trieste : Edizioni Goliardiche, ©2009. – VIII, 315 p. ; 24 cm.

Collocazione: 31a/0052 A

Testo per il corso di termodinamica applicata tenuto dal prof. Zandegiacomo.

Nuovi arrivi

Termodinamica e trasmissione del calore / Yunus A. Çengel. – 3. ed. / ed. italiana a cura di Ettore Cirillo. – Milano [etc.] : McGraw-Hill, [2009]. – XIII, 728, [74] p. : ill. ; 27 cm. ((Pubblicato anche assieme a: Elementi di acustica e illuminotecnica, vendibile solo in abbinamento con Termodinamica e
trasmissione del calore. (*Collana di istruzione scientifica. Serie di fisica tecnica)

Collocazione: 31a/0058

Il testo, rivolto agli studenti che devono affrontare lo studio della termodinamica e dello scambio termico, si caratterizza in primo luogo per un’originale ed efficace scelta didattica: l’abbinamento in un solo volume a carattere introduttivo della trattazione di termodinamica e trasmissione del calore.
L’esposizione, chiara e scorrevole ma rigorosa, si concentra sugli aspetti concettuali più che sulle procedure di calcolo e sottolinea le applicazioni pratiche dei concetti presentati, avvalendosi di un ricco apparato di esempi svolti e, in questa seconda edizione, di numerosi problemi a fine capitolo.

Nuovi arrivi

El modelo de la materia oscura “caliente” (partículas ultrarrelativistas de baja masa como los neutrinos) es descartado por la mayoría de los cosmólogos. Nieuwenhuizen de la Universidad de Amsterdam, Holanda, ha aplicado el teorema virial a la materia oscura observada mediante lentes gravitatorias en el cúmulo Abell 1689 y ha mostrado que si su origen son partículas WIMP de tipo fermiónico deben tener una masa de pocos electrón voltio (eV). Materia oscura caliente cuyo candidato ideal son los neutrinos. Su análisis teórico descarta el modelo de materia oscura fría para Abell 1689. Para una constante de Hubble H=100*h km/s Mpc (el valor usual de h es 0,70), la masa de los neutrinos debería ser m_ν =1,445 h^1/2 eV. Como el propio Nieuwenhuizen afirma en las conclusiones de su artículo, su modelo está en flagrante contradicción con el modelo cosmológico estándar, según el cual se interpretan los resultados del satélite WMAP acotando la suma de las masas de los tres tipos de neutrinos m_νe +m_νμ +m_ντ < 0,5 eV. Sin embargo, el autor nos recuerda que en dicha interpretación se asume un modelo de materia oscura fría. Mientras no se descubra un buen candidato a materia oscura fría (una partícula WIMP con una masa de cientos de GeV), el autor cree que no debemos descartar a los neutrinos como responsables de la materia oscura. Sólo la determinación experimental de la masa de los neutrinos permitirá descartarlos definitivamente como candidatos a materia oscura. El experimento KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino) planificado entre 2012 y 2015 determinará la masa de los neutrinos (siempre que sea superior 0,2 eV) y confirmará o refutará el modelo de materia oscura caliente de Nieuwenhuizen. El artículo técnico es Th. M. Nieuwenhuizen, “Do non-relativistic neutrinos constitute the dark matter?,” EPL (Europhysics Letters) 86: 59001 (2009).

El comentario del propio editor de la revista sobre este artículo, R. A. Treumann, “Highlight Notes on “Do non-relativistic neutrinos constitute the dark matter?”,” EPL 86: 50000 (2009), merece la pena ser traducido aquí. La materia del universo parece estar formada fundamentalmente de materia oscura, que sabemos que existe, pero que no sabemos qué es. Ninguna partícula elemental conocida parece ser un buen candidato a materia oscura. La creencia general es que consiste en partículas masivas y débilmente interactuantes (Weakly Interacting and Massive Particles, WIMP). El artículo de Nieuwenhuizen utiliza el exceso de masa experimentalmente observado en el cúmulo de galaxias Abell 1689 y lo ajusta utilizando un modelo basado en un gas isotérmico de fermiones. El resultado muestra que la masa de dichos fermiones debe ser m=1,45 eV. El autor compara dicha masa con la de las partículas conocidas y concluye que las tres familias de neutrinos son el mejor candidato posible. Estos neutrinos cosmológicos no entran en contradicción con los escenarios de evolución cosmológica aceptados y se acumularán en un condensado en el cúmulo con un corrimiento al rojo de z∼28 contribuyendo activamente a reionizar el gas en el interior del cúmulo. Este artículo y su análisis teórico revitaliza la teoría ya abandonada de que los neutrinos pueden ser un candidato viable a materia oscura (al menos para el supercúmulo Abell 1689).

Colección de abuelismos: frases que tus abuelos dicen o bien, que señalan cuándo empiezas a abuelear.

• Allá en mis tiempos: alusión al neolítico inferior, cuando el hablante se sentía dueño de sí mismo.
• Ay sí, Chucha: parodia transgénero de lo que dijo Tomás apostol.
• Chaviza: síntoma inequívoco de no haber superado la brecha generacional de 1960.
• Como te ves, me vi; como me ves te verás: respuesta senil ardida que pretende lograr el respeto juvenil, pero sólo obtiene lástima.
• Cómo has crecido: saludo oficial de toda tía-abuela-jala-mejillas, a quien sólo viste dos veces en tu vida.
• Cuantimás: antigua manera de decir “y échale”.
• Cuchillito de palo: arma que usaban tus ancestros antes del descubrimiento del hierro; la víctima moría de fastidio.
• Dios mediante: postulado de la teología de la burocracia.
• Dispénseme: decimonónica petición de permiso.
• Don: título que antecede a tu nombre y que certifica tu senectud.
• El año de la cachetada: mención de aquellos románticos tiempos remotos en los que tu abuela correspondió con dignidad al beso que su raptor le había robado.
• El año de la canica: aquel ciclo solar en el que lo más memorable fue una esferita de vidrio.
• En casa del herrero, azadón de palo: nuevamente, antes del descubrimiento del hierro, los herreros no tenían más remedio que simularlo.
• Está suave: arcaísmo para decir “tiene ondita”.
• Gracias, las que te adornan: antigua fórmula para sustituir “de nada”. Si uno responde “las que haces” cambia por completo el sentido.
• Hábleme de usted, igualado: depende, a) si te lo dice un venerable viejecito con cara de amargura, debes de suponer que le faltaste al respeto; b) si te lo dice una venerable viejecita en negligeé, debes de proceder a contarle sobre ti mismo y luego faltarle al respeto.
• Jaletina: sustancia antecesora de la gelantina, que no sobrevivió al diluvio universal.
• Juego de manos es de villanos: antiguamente, los habitantes de las villas jugaban con las manos; luego reglamentaron el futbol.
• Los jóvenes de ahora: frase que busca diferenciar a los inmaduros del siglo XXI con los inmaduros de siglos anteriores, quienes eran infinitamente más aburridos y menos neuróticos.
• Me tienes con el pendiente: la preocupación gratuita representa una de las actividades favoritas de la senectud, pues da sentido a sus últimos días.
• Me traes con el Jesús en la boca: antes del boom de la pornografía, ésta era una manera piadosa de expresar preocupación.
• Mijito: expresión que delata que 1) para los mayores siempre seremos infantes y 2) que todos al final somos parientes.
• Muchachita de moral distraída: joven dama cuya mayor virtud estriba en que anula nuestra propia moral.
• No te dilates: expresión debida a la vetusta costumbre de los impuntuales en justificar sus retrasos según principios de la termodinámica.
• No tengo ni un tostón: el tostón era una antigua moneda de cambio, equivalente a tres sextercios o diez granos de cacao.
• Paciencia, hijo, paciencia…: voz de la experiencia: nuestros mayores saben que tarde o temprano llega una nueva era geológica.
• Pareces disco rayado: de acuerdo a algunos historiadores, para escuchar música antaño se utilizaban discos de vinil. Al maltratarse, provocaban que lo grabado se repitiera una y otra vez. De ahí la expresión.
• Petaca: ancestro común de las maletas y de los traseros actuales.
• Pluma atómica: resulta que el bolígrafo común era tan sorprendente en sus inicios que le adjudicaron poderes nucleares.
• Primero Dios: locución que explica el retraso histórico en el descubrimiento del sistema solar, de la evolución de las especies, y de la doble vida de algunos sacerdotes.
• Que la boca se te haga chicharrón: superstición que antes asustaba a los habladores… hoy, por desgracia, parlotean sin culpa.
• Que Dios te acompañe: expresión que, gracias a Dios —quien luego se veía enjaretado como escort de cualquiera—, ya ha caído en desuso.
• Que Dios te lo pague con muchos hijos: locución altamente peligrosa y prohibida por la ONU.
• Qué van a decir los vecinos: antes de Facebook, eso era un misterio.
• Si Dios quiere: frase que poco a poco tiende a transformarse en: «Si no te autoboicoteas…»
• Tápate, te va a dar un aire: confusión entre la moralidad arcaica y la meteorología posmoderna.
• Te vas por la sombrita: finalmente, un consejo útil de los abuelos, y eso que no conocían de las radiaciones UV.
• Vete a ver qué horas son en Pachuca / Vete a ver si ya puso la marrana: por años he vivido estupefacto intentando descifrar qué exactamente querían sus abuelos al encomendarle estas tareas.
• Viejos los cerros: antes de Einstein, ya se sabía de la relatividad del tiempo.
• Ya se alivió: demostración de que la humanidad es una enfermedad planetaria.