¡¡¡Buenas!!! Primeramente, enhorabuena por el blog como se suele decir, me encanta. No es mi primera duda, aún sigo esperando una, pero puede aguantar xD.
Mi duda es sobre el fuego, y su tendencia de ir hacia arriba. Es por todos conocida esta tendencia, el fuego siempre sube, en el caso de un mechero, por mucho que lo gires, la llama siempre apuntará hacia arriba. Pero y en el espacio exterior, en una nave espacial donde no hay arriba o abajo, sé que la gravedad ahí arriba no es muy inferior a la de la superficie terrestre, pero en su órbita, da la sensación de tal. Y ahí va la duda, con un mechero Zippo, porque uno de gas no valdría para el experimento, puesto que el gas sale a propulsión, y hacia ahí iría el fuego.
¿Qué le pasará a la llama de un mechero Zippo ahí arriba? Podría ser una esfera de fuego como pasa con el agua, no?
En efecto, Daniel. No andas desencaminado. La combustión es un ejemplo clásico de estudio en condiciones de microgravedad. Para este artículo usaremos una vela en vez de un Zippo, que viene a ser lo mismo.
Cuando se quema un combustible (una sufrida vela, por ejemplo) en aire bajo la acción de la gravedad, el aire alrededor de la llama se calienta, disminuyendo su densidad con respecto al aire frío lejos de ella. Esta diferencia de densidades bajo la acción del campo gravitatorio genera un movimiento, denominado convección natural o libre, en el que el aire caliente, menos denso, asciende, siendo reemplazado por aire más frío que vuelve a calentarse al acercarse a la llama. Esto origina los siguientes efectos:
– Los productos calientes de la reacción se alejan y oxígeno limpio es transportado hacia la llama.
– La combinación entre el anclaje de la llama a la mecha y el fluido que se dirige hacia arriba hace que la llama adquiera la forma de una lágrima. El sólo cálculo de esta forma de lágrima, que me ayuden nuestros aeronáuticos, es un infierno. Ya lo dijo Leonardo da Vinci: “Cuando se trate de agua [fluidos], primero haz el experimento y luego te metes con la teoría“.
En la convección forzada, en cambio, se obliga mediante, por ejemplo, un ventilador, a que el fluido se mueva.
La convección natural afecta a la propia combustión en sí, ya que continuamente está renovando el oxígeno en las proximidades de la llama, facilitando la combustión. En ausencia de gravedad la convección natural no existe, el aire menos denso no asciende, de modo que el aporte de combustible al mantenimiento de la llama por este medio desaparece y si la llama se mantiene, debe ser por otros mecanismos físicos que en presencia de la gravedad podrían ser, incluso, irrelevantes.
En un ambiente de microgravedad, la provisión de oxígeno y de vapor combustible se encuentra controlada por un proceso mucho más lento de difusión molecular. ¿Y qué es la difusión molecular? Pues simplemente, esperar a que los átomos de oxígeno vayan llegando, aleatoriamente, a las proximidades de la llama. El hecho de contar con menos oxígeno y combustible hace que la temperatura de la llama la velocidad de combustión disminuya, lo que la hace menos brillante, y también más azulada, al no elevarse por flotación los restos de la combustión incompleta, que son amarillos, naranjas y rojos. La llama queda anclada lejos de la mecha y tiende hacia la esfericidad, en efecto:
Una foto aún más bonita (cortesía de la NASA; claro está):
Y por último un vídeo, aunque compuesto de varias fotos tomadas en cortos intervalos, que los astronautas de la NASA hicieron en la vieja y querida MIR:
La filosofía está escrita en este gran volumen —me refiero al universo— que se mantiene continuamente abierto a nuestra inspección, pero que no puede comprenderse a menos que uno aprenda primero a entender el idioma y a interpretar los signos en que está escrito. Está escrito en el idioma de las matemáticas y sus signos son triángulos, círculos y otras figuras geométricas, sin las que es humanamente imposible entender una sola palabra; sin ellas, uno camina en un oscuro laberinto.
Galileo Galilei, El Ensayador.
Resumiendo, citaré a Jeans, quien dijo que “El Gran Arquitecto parece ser un matemático”. Para aquellos que no conocen las matemáticas, es difícil sentir la belleza, la profunda belleza de la naturaleza. [...] Es una pena que tengan que ser las matemáticas, y que las matemáticas se les den mal a bastante gente. [...] Los físicos no sabemos traducir a otro idioma. Si quieres aprender sobre la naturaleza, apreciar la naturaleza, es necesario aprender el lenguaje en el que habla. Ella ofrece su información sólo de una manera; y nosotros no somos tan soberbios como para exigirle que cambie antes de prestarle atención.
Richard Feynman, El carácter de la Ley Física.
La irrazonable efectividad de las matemáticas en las ciencias naturales
Otra de Mark Twain
