Disculpen la aliteración en el título, pero es que venía al pelo. David nos pregunta:

Buenos días Remo

Me encanta el blog por esa forma sencilla y amena de acercar la ciencia a gente curiosa como nosotros… No sé si lo que viene será una consulta CPIera pero ahí va…

Leyendo la entrada sobre retrovisores me dio por preguntarme el porqué algunos cristales se ven verdes en el canto tal y como se ve en la foto que te adjunto, pero luego de frente son transparentes.

Por lo que comprobé, no se debe al reflejo del entorno, no me explico cómo sucede esto.

Un abrazo.

Luis: Respondiendo a tu pregunta acabaremos hablando de los atardeceres. Lo bonito de la ciencia es que muchas veces el mismo mecanismo sirve para explicar fenómenos muy dispares.

Ante todo, una precisión: En física y química, un cristal es un material con una estructura atómica ordenada, que se repite regularmente. La sal de mesa, NaCl (cloruro de sodio) es un ejemplo de cristal. Nuestras ventanas no son cristales, puesto que sus moléculas están ordenadas al tuntún. Son vidrios.

El vidrio es un sólido amorfo (sin estructura atómica ordenada, como acabamos de ver) compuesto en su mayor parte por sílice, que es óxido de silicio (SiO₂). Básicamente, arena de playa fundida, para que nos entendamos, y enfriada muy rápidamente para que no se ordenen su moléculas mientras se enfría. El vidrio, además de la sílice, lleva en su interior óxidos metálicos que son responsables en gran parte tanto de su comportamiento ante la luz (qué colores deja pasar y cuáles no) como de sus propiedades mecánicas (resistencia al calor y a los impactos). Estos óxidos metálicos se añaden en parte para conseguir propiedades deseadas en el vidrio y en parte para abaratar y simplificar el proceso de manufacturación. El cuarzo fundido (sílice) es bastante fastidiado de manipular, hay que calentarlo un montón para fundirlo y es bastante caro. Al vidrio común se le añaden bastantes de estos compuestos:

Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes

Componente	Desde … %	… hasta %
SiO2 (Óxido de silicio)	68,0	74,0
Al2O3 (Óxido de aluminio)	0,0	4,0
Fe2O3 (Óxido férrico)	0,0	0,45
CaO (Óxido de calcio)	9,0	14,0
MgO (Óxido de magnesio)	0,0	4,0
Na2O (Óxido de sodio)	10,0	16,0
K2O (Óxido de potasio)	0,0	4,0
SO3 (Óxido sulfúrico)	0,0	0,3

Hay muchos tipos de vidrios. Un montón. Desde el vidrio común de ventana, llamado “vidrio sódico cálcico” por ser los óxidos sódico y cálcico sus principales aditivos, pasando por el Pyrex, que tiene borosilicatos (sompuestos de silicio y boro) en su interior que hacen que resista mejor los cambios de temperatura, hasta el cristal antibalas, que no es en realidad un vidrio al uso sino que está hecho de policarbonato.

Nos vamos acercando a nuestro destino. Los responsables del color verdoso de los bordes del vidrio son los óxidos de hierro, que absorben algunos colores (los azules y rojos) y dejan pasar más los que están cerca del verde. Así, la luz del sol, que podemos suponer que es blanca para nuestro uso (no lo es, y de hecho el pico de emisión está en el amarillo-verde, pero de momento lo aparcamos), al atravesar el vidrio, pierde parte de sus componentes azul y roja y queda un poco “enverdecida”. El efecto es tenue, pero medible. En un espectro de transmisión (en la gráfica de la izquierda) del vidrio común podemos apreciar que por poquito la longitud de onda que más se transmite es la de 550 nanómetros (nm), que es precisamente nuestro color verde:

“¿Estás diciendo que la luz que atraviesa una ventana queda verde? Pues yo no lo noto”, podrás decir. “Y además aún no has hablado de los bordes”. A ello vamos. La luz que atraviesa un vidrio común queda enverdecida, pero muy poquito, porque ha atravesado sólo medio centímetro de vidrio, que es un grosor estándar. Sin embargo, cuando ves la luz que viene del borde del vidrio, estás viendo luz que ha entrado por el otro borde, por lo que ha atravesado mucha más longitud de vidrio y ha ido perdiendo mucho más sus componentes azul y roja. Ésta es la explicación básica.

Y para comprobarlo, podríamos poner muchas láminas de vidrio juntas y comprobar que cuanto más vidrio atraviesa la luz, más verde se vuelve. A ello me puse, apilando unas cuantas láminas de vidrio en escalera con la ayuda de Juanjo y Miguel, compañeros del laboratorio (¡gracias!). Los resultados saltan a la vista, nunca mejor dicho; a medida que la luz va a travesando más cantidad de vidrio, más verde se va poniendo. La pared blanca tras el primer vidrio sigue pareciendo blanca, aunque podemos ir observando el cambio con claridad (clic para ampliar):

¿Y por qué la luz que sale por un borde tiene que haber entrado por el otro? Pues porque el vidrio, al ser un medio poco dispersivo, más o menos mantiene la luz en su trayectoria sin esparcirla por el interior. Si un rayo de luz entra por una cara, saldrá por la otra sin que una cantidad apreciable de luz rebote por el interior. Y si entra por un borde, seguirá hasta salir por el otro sin que una cantidad apreciable salga por las caras principales.

Por último, hablemos de los atardeceres. Hace poco enlacé a Malaciencia y su explicación del color del cielo. La luz del sol es blanca, o así la consideramos para nuestros propósitos. El aire dispersa la luz en todas direcciones, pero dispersa más la luz de alta frecuencia (azules y violetas) que la de baja frecuencia (naranjas y rojos). Cuanzo la luz del sol pasa por el cielo por encima de nuestras cabezas, el azul es más dispersado en todas direcciones y por eso vemos el cielo azul. Si miramos al sol, lo veremos menos azulado de lo que realmente es, pues el aire nos ha ido quitando la luz azul. A mediodía, cuando el sol está alto, no es sin embargo fácil de apreciar. Se ve mucho mejor cuando el Sol está bajo en el horizonte y hay mucha más capa de atmósfera entre él y nosotros. Ahí se ve que ha ido perdiendo los azules y quedan los rojos.

Aunque el mecanismo por el cual un vidrio “enverdece” la luz que lo atraviesa es la absorción y el mecanismo mediante el que el aire enrojece la luz que lo atraviesa es la dispersión (algo de absorción hay, pero menos), el resultado final es el mismo: la luz que atraviesa ambos medios sufre cambios en su color, y estos cambios son más acusados y perceptibles cuanto mayor sea el grosor de material que atraviese.

Para leer más:

1.- Wikipedia: vidrio
2.- Foro CPI: vidrio
3.- Foro CPI: ¿Por qué las botellas de vino son verdes?

Luis nos pregunta:

¡Muy buenas!,

En primer lugar quería felicitaros por vuestro blog, uno de mis favoritos y en el que explicáis muy bien las cosas a la gente que es curiosa pero no de ciencias.

Mi pregunta me surgió hace tiempo, y tiempo que llevo con ella apuntada en la cabeza para planteárosla:

Imaginemos que vamos en un avión capacitado para alcanzar mucha mas altura de lo normal, a tal altura que la presión baje tanto que el agua pueda hervir a los 40 grados centígrados. Pues una vez ahí, nos da por cocinar unos macarrones. La pregunta es: ¿Necesitaría llegar a X temperatura la pasta para que se cocine o simplemente con el hecho de estar el agua hirviendo a pesar de estar “templada” es suficiente para cocinarla? O al revés, ¿ bajo mucha presión y con agua muy caliente (mas de 100 grados) pero sin hervir se cocinarían unos macarrones, o la clave es la ebullición?

Espero que os resulte interesante la pregunta, me muero por saber.

Muchas gracias, un saludo,

Luis:

El hecho de que un líquido hierva sólo significa que su presión de vapor (de la que ya hablamos en CPI: Evaporación) se ha igualado con la presión del aire exterior. La pasta no “sabe” que el líquido a su alrededor está hirviendo. Sólo “sabe” que hay agua y a qué temperatura está. Así que en realidad nos da igual cocer pasta con agua a 80 grados sin que llegue a hervir en Alicante que con agua a 80º hirviendo en las faldas del Everest.

Para lo que sigue ruego la ayuda de lectores versados en ciencia de los alimentos, por si meto la pata. Cito de mi referencia 2:

La pasta normalmente se hace de harina, huevos, sal y agua. La mayoría de la pasta se hace de semolina o de sémola de trigo duro, un tipo de harina de trigo, pero también se pueden utilizar otros cereales como maíz, arroz, quínoa, espelta, y trigo poulard o australiano. Estos cereales alternativos rinden pastas más blandas y pegajosas, pero que son una buena alternativa para la gente con alergias/intolerancias al trigo (celiaquía).

Otros tipos de pasta se hacen con el cereal de trigo integral, lo que hace que la pasta sea más oscura y más nutritiva, o de trigo con otras harinas, incluyendo harinas no procedentes de cereales, como la de soja.

Los huevos se utilizan para mejorar la calidad tecnológica de la pasta. El huevo no solamente enriquece a la pasta desde el punto de vista nutricional y organoléptico, sino que también tiene una función tecnológica, ya que el huevo hace que la masa sea elástica, blanda y resistente.

El agua se utiliza normalmente para la masa y hacer posible el moldeado. Durante la etapa de secado es cuando la mayor parte del agua se elimina. La sal se le añade por el sabor.

Cuando echamos esta pasta al agua, siempre se acabará haciendo ablandando. Da igual que el agua hierva o no, da igual su temperatura. La pasta de trigo acabará absorbiendo el agua y haciéndose ablandándose. Cuando andaba dándole vueltas a tu pregunta, se me ocurrió hacer pasta con agua que no llegar a hervir, pero directamente me fui al extremo: echar pasta en un vaso de agua del grifo y ver si se quedaba dura o absorbía el agua. El resultado después de una noche en un vaso de agua a temperatura ambiente está en el siguiente vídeo. El vídeo es un poco aburrido, pero ya que me había tomado la molestia de hacerlo pensé que por qué no compartirlo. La pasta se ablanda:

La pasta estaba demasiado blandosa como para disfrutarla, pero estaba claramente comestible [Actualización: Está blanda y comestible pero sigue estando cruda. Ver comentario 2]. O sea, que se puede “hacer” pasta sin agua hirviendo. Por tanto, estimado Luis, ni son los 100 ºC ni es el hervor. Es el agua. Obviamente, cuanto más caliente esté el agua, más rápidamente se hará la pasta (la absorción y la solubilidad suelen aumentar con la temperatura). Por eso se recomienda hervir. Y supongo que también por el asunto de la amilosa, del que hablamos ahora mismo.

También se habló en CPI hace un tiempo de por qué las galletas se ablandaban antes en leche caliente que en leche fría: Galletas que se reblandecen.

Como datos CPI adicionales, puede verse en la siguiente imagen cómo la pasta se queda con un color blanquecino que no es habitual cuando se hierve:

Este color blancuzco se debe a que de los muchísimos componentes de la semolina, hay uno, la amilosa, que se disuelve en agua hirviendo pero no en agua a temperatura ambiente. Es la responsable de ese tono blancuzco de la pasta cuando no hierve el agua y es la responsable de la leve turbidez del agua hervida cuando sacamos de ella la pasta.

En la misma imagen se aprecian las burbujas de oxígeno que desprende el agua cuando se la deja toda la noche al fresco, burbujas de las que ya hablamos en CPI: Más burbujas.

Para leer más:

1.- Semolina, en la Wikipedia
2.- Ingredientes de la pasta
3.- Ask a Scientist: Pasta

Actualización 2: Gracias a los lectores por ponerme sobre la pista. Investigando llego a una página que cuenta lo que vienen ustedes diciendo en los comentarios: hace falta una temperatura mínima para que se desnaturalice la amilosa y la pasta “se cocine”.

Los dos componentes principales de la fécula de la pasta son la amilosa, de la que ya hemos hablado, y la amilopectina.

La amilosa tiene la siguiente composición:

Y se organiza en espirales:

La amilopectina, que es la que da consistencia a la pasta y entre cuyas moléculas querda atrapada el aguaa bsorbida, tiene esta composición:

Y se organiza en estructuras ramificadas:

La fécula se encuentra tanto en el trigo como en el maíz y las patatas. Los porcentajes entre amilopectina y amilosa varían entre las diferentes variedades. El aspecto de la fécula de maíz es el siguiente:

Antes de la desnaturalización, los gránulos de fécula tienen este aspecto:

Tras la desnaturalización, la amilosa sale del gránulo, como ya sabíamos, que queda con este aspecto:

Y los diferentes gránulos forman un gel con agua en su interior:

La temperatura mínima para que esto ocurra ronda los 62º-70º, tal y como habían aventurado nuestros lectores. Son ustedes unos hachas.

Fuente: Starch , de CatLab.

Airos nos pregunta:

A las buenas,

Quiero enviaros una duda que me carcome acerca de los retrovisores interiores de los coches (obviando el hecho de que se llamen re-tro-vi-so-res, nombre digno de un fantástico aparato de ciencia-ficción instalado en alguna nave interplanetaria).

No comprendo como funciona el mecanismo de la palanquita anti deslumbramiento^®. Al mover la palanca, el espejo simplemente se mueve, y pasa a devolvernos la imagen del propio techo, pero con la visión de la carretera que dejamos detrás superpuesta, ¿verdad?. No me entra en la cabeza. ¿Son dos espejos formando ángulo? ¿Cómo? ¿Por qué el techo refleja la carretera?, y encima de noche.

Gal y Leo, ambos dos, formulaban la pregunta en términos parecidos en un comentario:

Me ha hecho recordar una duda que tenía desde hace tiempo y es el por qué en los espejos retrovisores interiores de los coches se ven dos reflejos y es lo que se utiliza como “dispositivo antideslumbramiento del coche de detrás” (por si lleva las largas). Al mover la palanquita debajo del retrovisor se ve mucho más oscuro pero sigue habiendo un reflejo. ¿Es un doble reflejo con la explicación de esta entrada o hay algo distinto a la hora de fabricar el espejo retrovisor?

La respuesta está muy relacionada con el mecanismo descrito en la entrada de los reflejos múltiples en los espejos (ésta). Si no la han leído, les espero para cuando vuelvan. Si ya la han leído, prosigamos. Y si no la han leído y no les apetece hacerlo o no tienen tiempo, lo fundamental que hay que saber para lo que viene es que cuando la luz llega a un espejo normal no vemos uno sino varios reflejos: los dos principales son el de la luz que rebota directamente en el vidrio del espejo y el primer reflejo propiamente dicho, que atraviesa el vidrio, llega a la superficie plateada del fondo del espejo y vuelve a salir (éste es el reflejo principal de un espejo). Hay más reflejos, pero no son importantes para entender los retrovisores.

En efecto, el mecanismo de un espejo retrovisor de coche está basado en los múltiples reflejos que pueden verse cuando la superficie reflectante está cubierta por un cristal (un vidrio). Sin embargo, la gran diferencia entre un retrovisor y un espejo normal es que en el retrovisor el vidrio y la superficie reflectante no son paralelos. Ahí está el busilis de la cuestión. Veamos cómo funcionaría un retrovisor con la superficie reflectante paralela al vidrio, es decir, un retrovisor sin dispositivo “antideslumbramiento” (clic para ampliar):

Si el espejo tiene sus caras paralelas, veremos dos reflejos (no siempre bien distinguibles, como en el caso de los espejos normales) de las luces del coche de atrás.


Veamos ahora un esquema del funcionamiento de los retrovisores normales. Cuando es de día o si no nos molestan las luces del de atrás, llevaremos el retrovisor colocado de manera que el reflejo que vemos proviene de la superficie reflectante y no del vidrio (clic para ampliar):

Retrovisor en “modo normal”. Vemos el reflejo fuerte, proveniente de la superficie reflectante de la parte trasera.


En cambio, cuando es de noche y el de atrás nos molesta con las luces, giramos el espejo (clic) y pasamos a ver sólo el reflejo de la luz en el vidrio, que es mucho más débil, aunque nos sigue permitiendo ver la carretera y los coches (clic para ampliar):

Retrovisor en “modo antideslumbramiento”. Vemos el reflejo débil, proveniente del vidrio de la parte delantera.


Y no hay mucho más en el funcionamiento de los retrovisores, aunque a mí me encantó saber cómo funcionaban. Hay mucho ingenio suelto por ahí, y hay que disfrutarlo.

Actualización: Menea esta entrada si te apetece

Ando redactando un consultorio CPI sobre el funcionamiento de los espejos de las comisarías, esos que “sólo dejan pasar la luz en una dirección” (mentiramentiramentira). Había ido añadiendo cosas hasta que me quedó un tocho considerable, así que he decidido partir la entrada en dos. Hoy tan solo daremos también una vuelta somera por el mundo de los espejos, que tiene algunos datos CPI. Comencemos:

Todos conocemos el funcionamiento normal de un espejo. La luz llega a la superficie del espejo y rebota. El ángulo de entrada y el de salida son el mismo si el espejo es perfecto, y la explicación cuántica de este hecho es fascinante. Feynman la da en su libro QED sobre electrodinámica cuántica, que comentaremos aquí en breve.

Los primeros espejos se hacían puliendo planchas de metal hasta que reflejasen bien la luz. Luego se comenzó a azogar vidrio, es decir, recubrir la parte trasera del vidrio con azogue, que dicen por ahí que es mercurio pero que en todos los sitios que he buscado pone que son sales de plata (historiadores de la técnica, ¡help!). Hoy en día se utilizan compuestos de aluminio.

La pregunta de hoy es: ¿Por qué al acercar la llama de un mechero (o cualquier otro objeto) a un espejo podemos ver varias imágenes del objeto?

Para empezar, hay que decir que cuando la luz llega a una superficie, siempre pasan varias cosas:

1.- Parte de la luz pasa a través del medio. Cuanto más transparente sea, más luz pasará. Esto es lo que esperamos todos de una ventana, que deja pasar la luz. A este parámetro que mide la transparencia se le denomina técnicamente “transmitancia” y va de 0 (no pasa nada de luz) a 1 (pasa toda la luz, cosa que es imposible en el mundo real). Sin embargo,

2.- Parte de la luz se refleja (siempre). Puede que sea sólo un 5%, pero en cualquier medio transparente, por muy limpio que esté, tendremos un rebote (luz reflejada). El parámetro que mide la capacidad de reflexión de un material es la “reflectancia”. Por último,

3.- Parte de la luz es absorbida por el medio y transformada en calor (movimiento de las moléculas del medio). Siempre. Por eso los espejos se calientan al sol. A este parámetro se le llama “Absorbancia” (feo palabro). Despreciaremos este término en aras de la simplicidad.

Así que cuando la luz llega a un vidrio, parte de ella será reflejada y parte transmitida. Esto es importante para lo que sigue.

Comencemos por distinguir entre un espejo de primera superficie y uno de segunda superficie. Los espejos de primera superficie tienen el material reflectante en la cara “de delante” (en la primera superficie a la que llega la luz). Son mejores porque no tienen dobles reflejos, pero son más caros y delicados y cualquier rayajo desprende la superficie reflectante. En los laboratorios de óptica son los más utilizados.

Los espejos de segunda superficie tienen el recubrimiento reflectante en la parte de detrás del vidrio. Son los espejos que hay en las casas. La luz entra en el vidrio, rebota en su parte espejada posterior y vuelve a salir. Ventajas: la capa reflectante está protegida por el vidrio. Desventajas: existe la posibilidad de dobles y triples reflejos, debido a la luz que rebota entre las caras del vidrio. Veamos un esquema y un ejemplo de esto último (clic para ampliar):

En realidad, como vemos en el anterior esquema, hay siempre más de un reflejo. Lo que ocurre es que la mayoría son tan tenues que no los vemos. Y ahora, de la teoría a la práctica. Me voy a un espejo de casa y le saco una foto a un humilde boli Bic a poca distancia del espejo (clic para ampliar):

La anterior imagen no está movida. Puede apreciarse el doble reflejo tanto en la punta del boli como en los nudillos.

Cuando ya tenía la imagen del boli subida y maquetada, se me ocurrió que con un mechero, que emite luz propia, sería posible ver más reflejos. Efectivamente (clic para ampliar):

Se pueden apreciar hasta cuatro reflejos. Uno de ellos está por delante del reflejo principal, y es por tanto el reflejo que sale directamente del vidrio sin pasar por el espejo. Los otros dos están por detrás: son reflejos que han pasado dos o más veces por el espejo. Así que ya tienen algo con lo que impresionar a los sobrinillos, estimados lectores. “Cuando te miras a un espejo estás viendo multitud de imágenes de ti mismo, pero están tan juntas y son tan débiles que no te das cuenta y parece que sólo hay una”.

Por último, un divertimento que encontré buscando cosas sobre espejos: ¿Cómo demonios funciona este espejo comeplátanos ? A la primera impresiona, pero prestando atención se ve el truco (ojo, que en los comentarios dan pistas muy claras):

Actualización: Menea esta entrada si te apetece.

Actualización 2: Jose (¡gracias!) nos manda una foto y una explicación muy interesante sobre un tema relacionado:

Te envío una foto del reflejo de un mechero en una *ventana*, con 4 reflejos: esto se usa para saber cuantos cristales tiene la ventana, y saber así si tiene cámara de aire o no. Con dos reflejos, tiene una cámara de aire, o dicho de otra manera, dos cristales. Con 4 reflejos tiene cámara de aire y cristales de seguridad (cada cara de la ventana está compuesta por dos cristales pegados entre sí = 4 cristales). También los hay de 3: cámara de aire, con un cristal de seguridad y otro normal (normalmente tintado para el lavabo).

Estimados lectores:

Los que tengan buena vista para los detalles habrán notado que la astroimagen del día que sale en la barra derecha ha cambiado de formato. Antes enlazaba directamente a APOD, la página de la NASA que lleva doce años, doce, publicando diariamente una imagen astronómica con la explicación de un profesional. Desde hace unos días, sin embargo, la he sustituido por la versión española: Observatorio.

El proyecto de Observatorio, creado por Álex Dantart, es, en primer lugar, ofrecer la traducción al castellano de la imagen diaria de APOD. En segundo lugar, es ir traduciendo el archivo histórico (miles de fotografías con sus explicaciones) para acabar, finalmente, con un equivalente completo del original, pero en castellano.

Observatorio es un proyecto sin ánimo de lucro ni publicidad. Si quieren echar cinco (o tal vez diez) minutillos de vez en cuando y traducir alguna de las fotografías, serán bienvenidos; sólo tienen que darse de alta como traductores. El único requisito es no andar mal de inglés (ni de castellano ) y que les guste la astronomía.

En estos momentos hay traducido un 55% del histórico. Queda mucho trabajo por hacer, pero si somos unas cuantas decenas lo podremos tener en tiempo récord.

¡Les esperamos, estimados lectores!