Bienvenido a PRACTICA CIENCIA. Este es un blog dedicado a la divulgación científica. Su principal característica es un enfoque basado en la experimentación como punto de partida y en presentar cada nueva entrada justo cuando las anteriores han fijado de manera sólida los conocimientos previos necesarios. Este blog hace uso sistemático de vídeos de youtube, ya que el autor considera que no hay nada como ver para creer y hoy en día hay excelente material didáctico en la red el cual puede ser legalmente utilizado ya que apuntamos directamente a la fuente y al autor del mismo. Así, este blog está cogiendo el formato de lo que podríamos denominar una "youtupedia": entradas apoyadas por vídeos donde hay multitud de enlaces que nos derivan a otras entradas y en el que además se intenta que haya siempre un hilo conductor. Todo ello amenizado por los propios comentarios del autor que son fruto de su experiencia en el campo, tras años de estudio y autoindagación.

lunes, 8 de junio de 2015

DEMONIO DE MAXWELL Y MÓVIL PERPETUO DE SEGUNDA ESPECIE


Una de la paradojas más interesantes de la Ciencia es la del demonio de Maxwell que pretende recrear un experimento mental para contradecir el Segundo Principio de la Termodinámica construyendo lo que se conoce como móvil perpetuo de segunda especie.

Este experimento mental consiste en imaginarse a dos gases contenidos en dos recipientes que están en contacto por una membrana, la cual dispone de una puerta o apertura que un demonio puede abrir haciéndolo deliberadamente siempre en la misma dirección. El demonio actuaría de forma inteligente de forma que dejara pasar solamente las moléculas energéticas en una dirección. De esta forma, en el recipiente de la izquierda, por ejemplo, se acumularían más moléculas y más energéticas que en el de la derecha, de forma que aumentaría la presión y la temperatura. Y eso se podría aprovechar, por ejemplo, para mover las aspas de un sencillo y ligero molinillo. Pasado un tiempo, el demonio abriría la compuerta para que se mezclaran otra vez los gases hasta alcanzar el equilibrio en el punto de máxima entropía y reiniciaría el proceso de nuevo.

Este mecanismo fue ingeniado por Maxwell en 1869.

Según Léon Brouillin y otros científicos la posible explicación a la paradoja de Maxwell se sustentaría en dos principios:
  • a la propia decisión del demonio requiere el uso de una información en la que subyace un gasto de energía que hay que tener en cuenta. Esta consideración abre la puerta a un interesante campo de la ciencia que sugiere que la entropía tiene una contraparte lógica que es susceptible de ser estudiada en sistemas de información como los binarios que usan los ordenadores y cuya unidad es el bit.
  • a la energía cinética involucrada para abrir la puerta por el demonio siempre en la misma dirección.
Este es un tema apasionante que tuve ocasión de profundizar gracias a una edición monográfica de la revista Investigación y Ciencia que llevaba por título El Orden y el Caos. Lamentablemente este monográfico se encuentra agotado desde hace algunos años por lo que es bastante difícil de conseguir. Pero podemos al menos consultar el desglose de temas que incluye y una breve introducción a los mismos pinchando en el siguiente link.

Aunque el demonio de Maxwell sea un mero artificio intelectual, en el mundo real al procesos equivalentes, cómo la catalización de determinadas reacciones químicas por encimas que actúan en función de la información que obtienen de la información genética sintetizada en una proteína. Por supuesto que en este caso este proceso ocurre en un sistema abierto y, aunque la entropía en la reacción química en si pueda disminuir, no así si se tiene en cuenta la del entorno.

jueves, 4 de junio de 2015

LINEAS ESPECTRALES DEL ÁTOMO DE HIDRÓGENO


Hydrogen spectrum sl

Poco tiempo después de observar la serie espectral de Balmer se observaron también las series de Lymann, Bracket, Paschen y Pfund, cuya diferencia esencial era en nivel energético atómico de procedencia en las transiciones de los electrones que provocaban la emisión de un fotón (n = 1, 3, 4, y 5 respectivament).

Todas estas lineas espectrales incluida la serie de Balmer podían ser explicadas por la siguiente fórmula empírica.

SERIE DE BALMER


El análisis de las lineas espectrales de emisión del hidrógeno obtenidas al calentar el mismo por alto voltaje y separadas por mediación de un prisma llevó a la definición de una fórmula empírica que se conoce como serie de Balmer y que hoy en día sabemos que se corresponde con la luz emitida al saltar un electrón desde el nivel energético n = 2 a cualquier otro de energía menos (m > 2).

Este espectro puede ser observado con instrumentos ópticos convencionales porque su longitud de onda cae dentro del visible.

Visible spectrum of hydrogen

Tanto el espectro correspondiente a la serie de Balmer como las otras lineas espectrales que se descubrieron más adelante pudieron ser cuadradas por la fórmula empírica de Rydberg.

martes, 2 de junio de 2015

EFECTO COMPTON


El efecto Compton confirmó la naturaleza ondulatoria de los fotones de la luz. Así se comprobó básicamente que la hacer "colisionar" una haz de luz de longitud de onda determinada, el haz salía con una distribución de longitudes de onda que dependía del ángulo de desviación (o de scattering) exactamente como se predecía por conservación del momento y la energía si se suponía que los fotones estaban constituidos por quantos de luz hf tal como había enunciado Planck y Einstein para explicar el efecto fotoeléctrico.

lunes, 1 de junio de 2015

EFECTO FOTOELÉCTRICO


En el año 1905 el efecto fotoeléctrico volvió a romper los esquemas de las físicos después de que Planck hubiera encontrado la forma de encajar el espectro de radiación de un cuerpo negro bajo la hipótesis de la cuantización de la energía de la luz.

El efecto fotoeléctrico no hizo sino confirmar esta tesis así como el hecho de que la luz estuvieran constituida por partículas: los fotones.

Fotón

Sólo así se podía explicar que la corriente eléctrica generada dependiera de la frecuencia de la luz incidente más que de su intensidad, por encima del trabajo de extracción necesario para arrancar el electrón de la materia, cuyo valor depende el material.

EfectoFotoelectrico

CÓMO MEDIR LA CONSTANTE DE PLANCK


La forma más directa de obtener experimentalmente el valor de la constante de Planck es a partir del efecto fotoeléctrico. No en vano, también se puede obtener a partir de la Ley de Wien o la Ley de Stefan-Boltzmann, pues en ambos casos está incluida como en la constante de proporcionalidad.

Aunque con menor rigor pero más accesible experimentalmente, se puede determinar la constante de Planck a partir de diodos LEDs que emiten luz de diferentes colores midiendo el valor del voltaje crítico a partir del cual empiezan a emitir.