¿Por qué los rayos y los truenos? CF Nº 181

CIENCIA FÁCIL                                                       Nº 181

Autora: María Cristina Chaler.

Serie Juguemos a los ¿por qué?

¿Por qué los rayos y los truenos?

Todos habremos vivido una noche de tormenta, los truenos acompañados de los relámpagos son estremecedores y  muchos se atemorizan ante esta situación, pero algunos espíritus inquietos observando el cielo entran en curiosidad: ¿primero un resplandor luminoso y más tarde un enorme estampida llamada trueno?

Quizás nos preguntemos: ¿por qué rayos y truenos?  

 La respuesta a esta pregunta puede formularse con leyendas, mitos o verdades científicas como esta.

La  materia es electricidad combinada de tal modo, que se presenta en forma diversa ante nuestros ojos: sólida y contundente, líquida y movediza o gaseosa e invisible, conteniendo vida o siendo abiótica, pero todo no es más que pura electricidad maravillosamente combinada.

Los átomos que conforman moléculas, son núcleos  positivos neutralizados por las cargas negativas de los electrones que se encuentran a su alrededor y se diferencian entre sí,  sólo por la cantidad de carga eléctrica que poseen. Los 92 elementos que forman todo lo que nos rodea se combinan de forma que generan la diversidad material del planeta.

Si frotamos la materia, quizás le podemos arrancar algunos electrones y alterar  su neutralidad transformándola en positiva, también puede  suceder lo contrario, le transmitimos electrones y se carga negativamente. Debido a esto, en los días de tormenta el viento frota a las nubes y éstas  se cargan de grandes cantidades de electricidad de uno de los dos signos, estas masas de vapor de agua cargadas, atraen de la tierra cargas opuestas  por el fenómeno llamado inducción, lo que posibilita la descarga generando lo que conocemos como rayos,  que pueden tener sentido desde la nube hacia la tierra o inverso y van  acompañados  de un gran estruendo llamado trueno.

¿Por qué la diferencia  de tiempo  para percibirlos?

La velocidad del a luz es de 300000km  en 1 segundo (300000km/s) mientras que la del sonido es de 343 metros por segundo  (343m/s),  con esta diferencia de velocidades es obvio ver  primero la luz y pasado un cierto tiempo percibir el sonido del estruendo que  dicha descarga produce.

Recordemos la nota de Ciencia fácil Nº 14  
“En estos fenómenos  de frotamiento de la materia, las cargas eléctricas se distribuyen uniformemente sobre la superficie de los cuerpos, pero  si los cuerpos tienen puntas en ellas se acumulan y se da lo que se denomina el poder de las puntas:  la densidad (número de cargas/superficie) en ellas es tan grande que las cargas saltan, las moléculas de aire que las rodean se cargan eléctricamente con igual signo y se rechazan entre sí  generando un movimiento que recibe el nombre de viento eléctrico.Una aplicación de este poder, fue el pararrayos, inventado por Benjamín Franklin en 1752, compuesto por una varilla metálica con una o varias puntas. Se coloca en los techos de los edificios altos unido a un cable conductor que a su vez está conectado a una placa metálica que se entierra a cierta profundidad.

Cuando una nube se acerca al pararrayos, le induce cargas de sentido contrario que generan un viento eléctrico de iones (partículas de aire cargadas) que al alcanzarla la neutraliza (quita las cargas) e impide la formación del rayo. Si este viento no llegase a la nube o la acumulación de cargas en ella fuese muy grande como para ser neutralizada, se generará un rayo que descargará a través del pararrayos sin provocar daños.”

Sigamos pensando como científicos y observando a todo lo que nos rodea con suma curiosidad.

¿Por qué cocina el microondas? CF Nº 180

   
CIENCIA FÁCIL                          Nº 180

Autora: María Cristina Chaler. 

Serie Juguemos a los ¿por qué?  

¿Por qué cocina el microondas?  


 La luz blanca está formada por un cúmulo de energías, algunas más poderosas que otras, dependiendo de su frecuencia (número de ondas por segundo). Cuanto mayor sea la   frecuencia más  energética es la onda  y en consecuencia más penetrante. 

A una onda electromagnética que se propaga en el espacio,  la podemos pensar como un continuo de crestas y valles, la longitud de onda es la distancia entre cresta y cresta o valle y valle y a mayor longitud de onda menor frecuencia, es decir, menos ondas pasarán en  un segundo.

Dentro del espectro de la luz blanca se encuentran los colores visibles ocupando un pequeño espacio con mínimas diferencias energéticas entre sí  entre sí, el azul es más energético que el rojo. Por debajo del rojo, están los rayos infrarrojos que son invisibles pero los detectamos con el sentido del tacto, por la sensación de calor que producen. Por encima del violeta, los ultra violeta, muy  energéticos, también invisibles a nuestros ojos, no lo podemos captar con el sentido del tacto, pero nuestro cuerpo biológico los recibe y transforma  una sustancia que hay debajo de la piel en vitamina D dando lugar al  color tostado tan característico de la exposición a los rayos solares.

¿Dónde se ubican las microondas dentro de este espectro?

Las microondas son de baja frecuencia que se ubican por debajo de los infrarrojos y por encima de las ondas de radio, son poco penetrantes  pero lo suficiente como para que el hombre haya encontrado una tecnología de avanzada que permita usarlas en la cotidianeidad y aplicarlas para cocinar alimentos desde adentro a diferencia del horno tradicional, cuyos rayos infrarrojos del fuego cocinan desde el exterior 

Vamos al núcleo del por qué 

Los alimentos tienen en su interior un gran porcentaje de moléculas de agua formadas por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno (H2O), que se caracterizan por poseer una  nube de electrones asimétrica, retenida en la zona del átomo de oxígeno (zona negativa) más que en la de los hidrógenos(zona positiva). Molécula con dipolo permanente, que se comporta  frente a un campo magnético como un pequeño imán y orienta sus polos al polo contrario de del campo magnético. Las microondas son capaces de penetrar la materia, su entrada genera  campos magnéticos variables que  hacen que las moléculas de agua se orienten según sus cargas eléctricas, con movimientos constantes de giro.  Giran  2, 45 millones de vueltas por segundo, este giro genera calor,  que se trasmite al resto de la sustancia. 

Cualquier otra molécula que sea polar y que esté presente en el alimento vibrará como el agua  y ayudará al calentamiento. Como en una sustancia habrá millones y millones de moléculas vibrando, la cocción será mucho más rápida que en un horno común donde las ondas de calor (infrarrojo), no penetran  la materia y la cocinan  desde afuera hacia adentro y con lentitud.

Los alimentos en el horno común se  doran porque se seca su exterior, en cambio en el microondas,como la cocción se produce desde adentro no se doran y quedan como hervidos.

Toda sustancia que  posea en su interior, moléculas polares se calentará por el pasaje de las microondas  Las sustancias que tienen poca agua o que no posean moléculas polares en su interior no se calentarán, sólo se entibiarán.

La famosa bandeja doradora está fabricada de un material que es capaz de calentarse por la acción de las microondas, al tomar contacto con los alimentos secan su superficie y los doran.

Los metales son capaces de reflejar las ondas, por esa razón muchos microondas poseen paredes metálicas para favorecer la reflexión y distribución de las mismas y el frente de vidrio del aparato tiene una malla metálica para evitar que las microondas salgan al exterior. 

El generador de ondas recibe el nombre de magnetrón, dispositivo que emite las microondas a través de unas perforaciones que se  observan en una de las paredes del aparato, el exceso de metales dentro del horno, no es conveniente pues si las ondas se reflejan demasiado vuelven al magnetrón y lo van quemando.

Las microondas movilizan a los electrones a lo largo del metal, cuando éste tiene puntas,  se acumulan en ellas y pueden escaparse en forma de chispas que llegarían a quemar alguna sustancia inflamable del alimento, por ello no es conveniente colocar objetos  metálicos en el microondas sobre todo los que posean puntas o filos en donde la electricidad escapa por ellos.

Y ahora…  ¡A cocinar con microondas sabiendo de qué se trata!