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!

Óscar nos pregunta:

Vengo de la feria con mi hija y le acabo de comprar un globo muy bonito con la cara de Minnie Mouse, y me ha asaltado una duda que ya tenía cuando era niño: cuando se nos escapa un globo ¿termina reventando a una determinada altura por la depresión que se produce? ¿Hasta qué altura sería capaz de ascender un globo “estándar”?

Ésta es una pregunta que seguro que muchos nos hemos hecho. Y da para charlar un rato, no se crean. Vayamos poco a poco. Antes que nada quiero pedirle perdón a Óscar por el retraso acumulado desde el día que le dije que estaba “casi acabada” esta consulta. Son demasiadas cosas pasando al mismo tiempo, Óscar, pero aquí está

Un globo de helio flota en el aire, igual que un balón de playa flota en el agua. Esto se debe a que la densidad del helio es menor que la del aire (y también se debe a nuestro querido principio de Arquímedes). Recordemos, para los que no se acuerden, nuestro imprescindible principio de Arquímedes:

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical equivalente al peso del fluido desalojado

O sea, que un globo de helio de un litro experimenta en nuestra atmósfera y a nivel de suelo un empuje hacia arriba igual al peso de un litro de aire, que es el fluido que está desalojando. Y un litro de aire pesa, no se crean. Pesa más o menos 1,3 gramos. En comparación, nuestro litro de helio pesa sólo 0,18 gramos. Así que ya tenemos las condiciones para que el globo ascienda.

A medida que el globo va ascendiendo, a su alrededor empiezan a cambiar las condiciones exteriores. Por un lado, el aire se va haciendo menos denso. Esto significa que cada vez el globo “flota” menos. Por otro lado, al haber menos aire, hay menos presión, (recordemos que la presión no es más que la fuerza ejercida por los choques de las partículas –> si hay menos partículas, habrá menos choques y bajará la presión) por lo que el globo se expande. Esto hace que aumente su volumen y disminuya su densidad, lo que incrementa su flotabilidad. Un tercer factor sería el cambio en la temperatura, que normalmente desciende según ascendemos, aunque haya algunos detalles dignos de tener en cuenta.

¿Cómo se combinan estos factores? El globo, al ascender, empieza a hincharse. Llega un momento, que luego estudiaremos, en el que pueden pasar cuatro cosas:

1.- El globo, que es de estos globos de feria normalitos, deja de ascender. Estos globos no están rellenos de helio sino de una mezcla de helio y aire al 30/70 %. El aire de fuera se ha igualado en densidad con el contenido del interior y se alcanza la flotabilidad neutra, normalmente a alturas no muy elevadas, ya que en realidad el globo tiene relativamente poco helio en su interior y su flotabilidad no es tanta. El globo permanecerá más o menos a esa altura mientras poco a poco va perdiendo helio a través de la boquilla, por muy bien anudada que esté, y a través del propio látex. A medida que pierde helio va descendiendo, hasta que vuelve a car al suelo.

2.- El globo se hincha hasta que se queda hinchado al máximo con las costuras pidiendo clemencia. A partir de ese momento ya no crecerá su volumen a causa no de las condiciones exteriores de presión y temperatura sino de la imposibilidad del material para expandirse, por lo que su densidad será constante. Si consigue no reventar, seguirá ascendiendo hasta que la densidad del aire que le rodea se iguale con la suya, momento en el que permanecerá a una altura constante. El helio irá escapando poco a poco

3.- El globo se diseña con parámetros específicos de volumen y masa de gas para que alcance una altura concreta. La NASA tiene (o tenía) un programa de globos estratosféricos de observación de rayos cósmicos que funcionaban así. Se calculaba al milímetro (o al milímetro cúbico, para ser más precisos) el volumen del globo y la cantidad de aire que se le metía para que al final el globo acabase a una altura determinada. El INTA tuvo durante unos años un programa de globos estratosféricos, con cuya responsable pude hablar. A ver si en breve les cuento más cosas interesantes acerca de estos globos científicos.

4.- El globo revienta. Comienza a ascender y la cubierta no resiste la diferencia de presiones entre el interior y el exterior.

Así que normalmente los globos que perdemos en las ferias suben hasta una cierta altura, mientras son arrastrados por el viento. Poco a poco irán perdiendo su helio, descendiendo, hasta que alcancen tierra de nuevo.

Pero en CPI intentamos no dejar las cosas a medias. Supongamos que el globo estuviera completamente lleno de helio. Sabemos entonces que subirá por encima del aguante del plástico, por lo que terminará explotando. ¿A qué altura reventaría? Hagamos unos numeritos:

En primer lugar, necesitamos saber la diferencia de presiones necesaria para que un globo normal, de infantería, reviente. Afortunadamente localicé una página de publicidad de un sensor de presión en la que miden precisamente eso:

En la gráfica podemos ver un gráfico de presión/tiempo a medida que vamos metiendo aire a velocidad constante dentro de un globo. Podemos ver que más o menos un globo normal de plástico revienta cuando alcanza una presión de 112 kPa (kilopascales). Sabemos que la presión atmosférica estándar a nivel del mar es de 101 kPa, por lo que, en un cálculo rudo, zafio y sin embargo poco exacto, podemos suponer que el globo revienta cuando la diferencia de presiones entre interior y exterior es de 11 kPa. Por cierto, nótese ese primer pico de presión nada más empezar a hinchar. Se debe a la resistencia del plástico a comenzar a expandirse, sensación que todos hemos vivido al hinchar globitos. Al principio cuesta un montón, pero en cuanto se abomba el globo es más fácil seguir hinchando.

Ahora viene la segunda parte: ¿Cuánto tenemos que subir en nuestra atmósfera para que la presión descienda 11 kPa?

Gracias, por ejemplo, a esta entrada de Tamino podemos ver que la presión varía en la atmósfera de modo exponencial con la altura:

donde P es la presión, P₀ es la presión a nivel de suelo, g es la aceleración de la gravedad, h es la altura, R es una constante para el aire seco y T es la temperatura promedio a una altura h. Podemos apreciar con más claridad lo que es una variación exponencial de la presión con la altura en la siguiente gráfica, proveniente de Physical Geography :

Manipulando un poco y haciendo algunas suposiciones (T no cambia demasiado, etc.), podemos llegar a ver que tendremos una variación de 11 kPa al subir unos 980 metros. Así que ese sería el techo de vuelo para nuestros globos de feria. Si el globo es de Mylar, de estos plateados, la altura puede cambiar, pues no sabemos si aguanta más o menos presión que un globo de látex de toda la vida (si alguien encuentra el dato de la presión necesaria para el reventón que lo avise, por favor).

Y hasta aquí el consultorio. Mañana intentaré sacar tiempo para hablarles de los globos científicos, acerca de los cuales he tenido, con motivo de esta entrada, conversaciones interesantísimas con gente que sabe mucho del tema.

Act.: ¡Menea esta entrada si te apetece!

Antes de empezar, hay que decir que la mayor parte del mérito de esta entrada es de chemist, forero CPI de los veteranos, quien no sólo localizó la fuente primaria, sino que me hizo el favor de conseguirla y mandármela. Pipistrellum colaboró enviando el vídeo a cámara lenta de los Mentos. Muchas gracias a ambos.

Una de nuestras pequeñas obsesiones en CPI son las reacciones que se producen entre los caramelos Mentos y la Cocacola, como bien saben nuestros lectores más veteranos. Desde aquella entrada inicial de Patxi, que nos encantó a todos, hasta el dominó mentos, pasando por las coreografías más espumosas, la reacción de los caramelos con el refresco siempre nos ha llamado la atención.

Para ponernos en antecedentes, veamos un vídeo a cámara lenta que supuestamente es un anuncio de los Mentos (lo parece, pero no lo he podido comprobar). No presta tanto detalle a la generación de burbujas como me gustaría, pero está bien:

Pues bien. Hoy volvemos a retomar el asunto, pero desde una perspectiva científica. ¿Qué ocurre realmente cuando dejamos caer un caramelillo de estos en una cocacola? Hoy veremos un ejemplo de cómo funciona el método científico. Recordemos qué es eso del método científico, a grandes brochazos:

1) Se observa un fenómeno o un conjunto de fenómenos en la naturaleza y se sospecha que pueden deberse a un ley común
2) Se plantea una hipótesis, basada en esta ley, sobre lo que pasará al hacer un experimento
3) Se hace el experimento tal y como se planeó y se comparan los resultados con las predicciones

Si los resultados del experimento coinciden con los predichos, vamos por buen camino. Si no, hay que ver si el experimento se ha hecho bien. Y si se ha hecho bien, entonces nuestra hipótesis, por mucho que nos gustara, hay que tirarla a la basura y buscar otra.

En un artículo publicado en el Journal of Chemical Education, un grupo de profesores de química cuenta que propuso a los alumnos enfocar el tema de los mentos y la cocacola desde la perspectiva del laboratorio, con gran alegría de los estudiantes. Prmero, observaron el fenómeno. Se anotaron unos cuantos datos, como la temperatura, la cantidad de cocacola que quedaba dentro de la botella, la altura de la columna de espuma… También se observó cómo quedaban los Mentos tras la reacción, cosa importante para los experimentos que se plantearon luego. Se pasaba a la fase 2: ¿Qué puede provocar ese surtidor de espuma al poner en contacto los Mentos y la Cocacola? Los estudiantes se reunieron en grupos y propusieron lo siguiente (hicieron sus hipótesis):

Uno de los compuestos de los mentos reacciona con el anhídrido carbónico (CO₂) del agua.

Hay algún tipo de reacción entre la cubierta exterior de los Mentos y la Cocacola.

La cocacola sale de la botella al añadir los mentos porque una reacción entre ambos provoca la liberación de gas

Algo en el recubrimiento de los Mentos provoca una reacción con la cocacola light que libera CO₂.

Los ingredientes del recubrimiento de los Mentos reaccionan frmando burbujas y aumentando la presión, lo que provoca que la cocacola salga disparada de la botella.

De alguna manera, los Mentos extraen CO₂ de la Cocacola

La cubierta de lso Mentos reacciona con el ácido fosfórico de la Cocacola, haciendo que el CO₂ se libere rápidamente.

Como ven, son hipótesis de infantería, entre las que se ven algunas que hablan específicamente de la cubierta de los Mentos, pues al mirar cómo quedaban se podía observar que la cubierta estaba parcialmente disuelta.

Se les dijo a lops grupos que entre todos debían conseguir una hipótesis común. Finalmente, la clase se puso de acuerdo en que la hipótesis que explicaba los que acababan de ver era la siguiente:

Hay una reacción física o química entre la cubierta de los Mentos y algún componente de la Cocacola Light, y esta interacción causa la rápida liberación del CO₂ de la Cocacola.

Una vez planteada la hipótesis, hay que hacer experimentos que puedan falsarla, esto es, demostrar que es falsa. Hay que poner a prueba nuestra hipótesis y ver si resiste la prueba del experimento. Si ya en teoría nada de lo que podamos hacer puede demostrar que la hipótesis es falsa, no merece la pena ponerse a experimentar (ejemplo: unos pequeños unicornios hacen salir las burbujas de la cocacola, pero los unicornios son invisibles si se les intenta observar con microscopio).

Se propuso una batería de experimentos para poner a prueba todas las afirmaciones de la hipótesis:

Se tirarán cantidades iguales de caramelos Mentos en:

– Cocacola Light
– Cocacola Light sin cafeína (para ver si el componente crucial es la cafeína).
– Cocacola normal (Para ver si algún ingrediente específico de la Cocacola Light es crucial).
– Cocacola Light sin gas (para ver si el CO₂ es crucial).
– Agua con gas (para ver si con sólo el gas basta o es necesario algo más).
– Agua destilada (para ver si es sólo el agua lo necesario)

Además de los caramelos mentos, se harán pruebas con:

– Mentos sin azúcar (probamos si el azúcar es crucial)
– Mentos de frutas (para ver si la menta es crucial)
– Mentos sin su cubierta (para ver si la cubierta influye)
– Una piedra del tamaño y peso aproximado de un caramelo Mentos (para ver si es la caída y posterior salpicadura lo que saca el gas de la Cocacola)

Como ven, unos experimentos bien pensados para poder distinguir con precisión, dentro de lo posible, qué influye y qué no. Se dice muchas veces que en Ciencia lo difícil no es encontrar las respuestas, sino saber qué preguntas hacer. Los experimentos se diseñaron con habilidad, dentro de los escasos medios disponibles, para poder discernir qué está pasando. Hay muchos experimentos cuyo resultado parece obvio a priori (por ejemplo, tirar la piedra al agua). Aún así, hay que hacerlos: no sólo nos servirán para mejorar la habilidad experimental y buscar posibles fuentes de error. A veces, sólo a veces, nos llevaremos sorpresas.

Los chicos se lo pasaron bien haciendo experimentos, por lo que se puede deducir de las fotos (el detalle de las gafas de protección para trabajar con la peligrosísima Cocacola es gracioso, pero es bueno acostumbrarse a utilizar algunas medidas de seguridad aunque en ese momento no sean estrictamente necesarias):

Y ¿cuáles fueron los resultados?

¿Les parece que de estos resultados podemos llegar a algo? Sí, aunque nos falten medios para averiguarlo todo. Así que, con los datos de los experimentos, la hipótesis queda confirmada. Siendo una hipótesis tan general, aún no sabemos con este experimento qué es exactamente lo que pasa, pero estamos más cerca y, sobre todo, podemos decir por qué estamos más cerca.

Los Mythbusters hicieron un programa sobre esto, y fueron añadiendo uno a uno los ingredientes de los Mentos a la cocacola, para ver cuál la hacía saltar. Al final, es una combinación de factores. Básicamente, la disolución de los componentes de la corteza en la Cocacola hace disminuir rápidamente la solubilidad del CO₂ en ésta, por lo que se produce una rápida liberación del gas. Si la Cocacola tiene azúcar, esta reacción es más lenta. Influye el que la corteza de los caramelos sea rugosa, por ejemplo, cosa que no se podía verificar utilizando los ingredientes “en bruto”. En el artículo que enlazo al final se cuentan muchas cosas interesantes, como por ejemplo que la sal de mesa es aún más eficaz que los mentos para conseguir este “efecto fuente”.

Así funciona la ciencia, muy a grandes rasgos. Para poder hacer una afirmación hace falta haber hecho los deberes antes. Y a veces los deberes son divertidos y todo

Para saber más:

1.- Mentos and the Scientific Method: A Sweet Combination . El artículo original (sólo el resumen, pues el artículo completo es de pago).

2.- Entrevista con los Mythbusters donde hablan de los experimentos con los Mentos que hicieron en uno de sus programas (aquí hay un vídeo que muestra el primer minuto de ese programa. Si algún lector localiza/fabrica el vídeo enlazable, se lo agradeceré mucho). Actualización: JLPino nos deja en su comentario un enlace al vídeo completo (para descargar de Megaupload). ¡Muchas gracias!

Título: Why don’t penguins’ feet freeze?
Autor: Mike O’Hare (Editor)
Tema: Divulgación científica CPIera
Editorial: Profile Books
Páginas: 236
ISBN: 1-86197-876-6
Idioma: Inglés

Segunda parte del grandísimo libro ¿Hay algo que coma avispas?, que recientemente comentamos en CPI. Son preguntas y respuestas que hacen y dan los lectores de la sección “La última palabra” (The last word) de la revista New Scientist .

Y, de nuevo, la lectura es absolutamente adictiva. ¿Por qué salen las canas? ¿Por qué lloramos al pelar cebollas? ¿Por qué la mayoría de los perros tienen la nariz negra? ¿El efecto placebo siempre es bueno o hay efecto placebo negativo? ¿Por qué hacen tanto ruido al agitarlas las bolsas de plástico del supermercado? ¿Cómo funcionan las gafas que se oscurecen con la luz? ¿Por qué la barandilla de las escaleras mecánicas casi siempre va a velocidad distinta de la escalera? Si me pierdo en un supermercado, ¿Cuál es la mejor estrategia para encontrarme de nuevo con mi acompañante: quedarme quieto o empezar a recorrer los pasillos?… Así hasta 115 preguntas interesantísimas.

Se lo aseguro, estimados lectores. Fue empezar a leer y no poder parar. Y este es un libro que hay que releer, pues está lleno de información CPI. Me encanta.

Si no les gusta leer en inglés, espero que en breve lo traduzcan al español. Le he mandado un correo al traductor del anterior libro, que suele traducir todos los libros de ciencia de RBA, para ver si me puede dar la pista.

Actualización (4-6-2007): Me responde muy amablemente J.M. Álvarez Flórez, traductor del anterior libro de esta serie, que RBA ha comprado los derechos de éste, y que probablemente para primeros del año que viene lo tengamos en castellano. Era de esperar

Mi nota, nada sorprendentemente, es Imprescindible

Título: ¿Hay algo que coma avispas? (Título original: Does anything eat wasps?)
Autor: Mike O’Hare (Editor)
Tema: Divulgación científica CPIera
Editorial: RBA
Páginas: 253
ISBN: 978-84-7871955-6
Idioma: Español
Traductor: José Manuel Álvarez Flórez

He aquí lo que CPI quiere ser cuando sea mayor, estimados lectores. Un libro que recopila preguntas de lectores que son respondidas por otros lectores (Seguro que les suena de algo ). Debo reconocer que desconocía la sección “La última palabra” (The last word) de la revista New Scientist , pero me he quedado impresionado. Hay un segundo libro, aún no traducido, que compré en Florencia y que ya estoy terminando.

Y qué les puedo decir, estimados lectores. He devorado el libro. Me lo compré en el aeropuerto de Barajas cuando salía para Italia y me lo acabé casi casi en el avión. Es adictivo. Es fantástico. Es una gozada ver la colaboración entre los lectores, salpicada con comentarios humorísticos que arrancan muchas sonrisas. Es el foro CPI, si me permiten la comparación CPIcéntrica, con la diferencia de que lleva en marcha desde 1994.

Entre las muchas preguntas que podremos resolver están la que da título al libro: “¿Hay algo que coma avispas?”. El propio preguntante da una hipótesis: “Pájaros estúpidos”, pero la respuesta documentada de los lectores tiene mucha más miga. Hay mil preguntas más, muchas de las cuales han visto ustedes respondidas en blogs como CPI, MedTempus, Ocularis y otros: ¿Por qué los moretones cambian de color con el tiempo? ¿Qué debo hacer si quiero convertirme en fósil? Si tiro una piedra al mar en Menorca, ¿llegaría la ola a EE.UU.? ¿Cuántas especies viven dentro del cuerpo humano? ¿Por qué, si la rueda es tan útil, no hay animales que hayan desarrollado evolutivamente ruedas para desplazarse? Un auténtico montón de preguntas muy interesantes. Una que me encantó: “Dicen que la cerveza contiene un montón de nutrientes y vitaminas. ¿Cuánto tiempo podría una persona resistir alimentándose únicamente de cerveza?” Una de las respuestas: “Lo único que puedo decir es que tengo 39 años y sigo vivo” . Son 100 preguntas en total.

Sólo puedo decirles que adoro este libro. Que me encanta, que me ha dado muchas ideas para escribir cosas interesantes y que estoy seguro, segurísimo de que a cualquiera con interés en la ciencia curiosa pero inútil (a veces) le fascinará.

Mi nota no puede ser otra: Imprescindible.

Actualización: Nuestros foreros son de la misma opinión: El libro es estupendo (¡Gracias, mikoalilla!)