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CIENCIAS

¿Por qué las nubes flotan si el agua pesa más que el aire?

Cuando nosotros vemos nubes lo que vemos son moléculas de agua que han pasado de ser vapor a ser líquidas, se han condensado. Cuando dejamos de ver una nube que parece que se desvanece, es porque las condiciones termodinámicas en la atmósfera han cambiado y el agua vuelve a pasar al estado gaseoso (vapor de agua).

La gota de agua líquida está sujeta a una fuerza que es su peso, mayor que el del volumen equivalente de aire, pero el aire que hay a su alrededor ejerce otra fuerza, el rozamiento, que es una de las causas por las que no cae. Para que la fuerza de ese rozamiento (hacia arriba) sea mayor que la que ejerce el peso hacia abajo, la gota tiene que ser muy pequeña. Esta es la explicación principal a por qué las nubes flotan: están formadas por gotas de agua tan pequeñas que su peso es una fuerza inferior a la fuerza de rozamiento que ejercen las moléculas de aire que las rodean.

Esas gotas de agua chocan unas con otras y se agregan, aumentan su tamaño y al final, cuando ese peso es superior a la fuerza de rozamiento que ejerce el aire alrededor, precipitan, es decir, caen. Por eso llamamos precipitación a la lluvia o la nieve.

En paralelo suceden otras cosas. Por debajo, las nubes tienen capas de aire en movimiento. Cuando un fluido está en movimiento genera una turbulencia que favorece que las cosas se mantengan suspendidas en él, que “floten”. Al igual que cuando estamos en una piscina, si nos ponemos de pie y estamos inmóviles, nos hundimos pero si movemos los brazos y los pies flotamos y esto es así porque generamos una turbulencia en el agua que hay por debajo de nosotros que nos sostiene sin hundirnos. Ese mismo efecto causa la turbulencia del aire que rodea las nubes. Así que para que “floten” se superponen ambos procesos, por una parte el rozamiento con el aire tira de ellas hacia arriba y por otra el aire en movimiento que hay bajo ellas las sustenta.

¿Por qué las nubes flotan si el agua pesa más que el aire?

Hay otro efecto curioso que nos explica una característica de la lluvia en la que seguro que te has fijado alguna vez. Mientras las gotas se mantienen en la nube y vemos a esta flotar en el cielo es porque hay un equilibrio de las fuerzas que actúan sobre ella: está el peso tirando hacia abajo y esa fuerza de rozamiento hacia arriba. Pero la fuerza de rozamiento es mayor cuando la gota está quieta que cuando la gota empieza a moverse porque el rozamiento que ejercen entre sí dos cuerpos es mayor en reposo que en movimiento (en Física, se explica que el rozamiento estático es mayor que el rozamiento dinámico). Es como cuando quieres mover un armario lleno de ropa en tu dormitorio y el primer empujón te cuesta un esfuerzo muy grande pero, una vez que está en movimiento, ya te cuesta menos arrastrarlo. Eso es así por qué cuando está quieto lo que tienes que vencer son las presiones estáticas que son mayores y cuando está en movimiento la fuerza que hay que superar es la de las presiones dinámicas que son más pequeñas. Pues a la gota de agua en la nube le pasa igual, tiene que adquirir un tamaño grande para vencer el rozamiento estático, que es mayor, pero una vez que empieza a caer, el rozamiento es más bajo y esto ayuda al proceso de precipitación. Por eso al inicio de la lluvia las gotas son más grandes que cuando ya lleva lloviendo un rato, que son más pequeñas. Yo tenía un profesor que explicaba esto con un ejemplo muy gráfico, si vas en coche y comienzan a caer goterones sobre el parabrisas que se hacen más pequeños a medida que avanzas, quiere decir que estás desplazándote en sentido opuesto al del frente de lluvia, pero si lo que caen sobre el coche son gotas pequeñas, quiere decir que estás moviéndote desde el final hacia el inicio del frente de nubes.

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María José Polo es doctora Ingeniera Agrónoma. Catedrática de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Córdoba. Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía.

Pregunta realizada vía email por Esther del Carmen Millán Rosado

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CIENCIAS

Urgente! A partir de 2019 la constante de Planck podría convertirse en la nueva medición universal del kilogramo (video)

¿Qué tiene que ver con la mecánica cuántica con un kilo de jitomate? la constante de Planck (H) podría convertirse en la nueva edición universal del kilogramo … lo que va de suceder es que va a desaparecer la referencia “K” de Kilo para ceder el paso a la letra H.

Después de llevar a cabo un cabo tareas de innovadores trabajos de laboratorio, la comunidad científica y la técnica del mundo está a punto de redefinir cuatro unidades de base para el Sistema Internacional de Unidades (SI).

La votación para adoptar el cambio está programada para el 16 de noviembre de 2018, en Versalles, Francia.

Un voto afirmativo significaría que el kilogramo (masa), el kelvin (temperatura), el amperio (corriente eléctrica) y el mole (cantidad de sustancia) serían determinados por constantes fundamentales de la naturaleza en lugar de por objetos físicos.

Este cambio histórico será el cambio individual más grande en la medición internacional desde que se firmó el Tratado del Medidor en 1875.

Los científicos esperan que este cambio estimule la innovación tecnológica y reduzca el costo de muchos procesos de fabricación de alta tecnología.

ADIÓS AL KILO

Aaaaarranca la pelea por la nueva medición universal del kilogramo.

A la izquierda del cuadrilátero está el gran Kilo con K, un peso mosca, pero con masa de a kilo y el venerable respeto a su edad de 139 años.

A la derecha, el mismo hombrecito, de la misma categoría, sólo que más muchachón, porque nació en el año 1900 y viene decidido a ganar la batalla.

En estos términos anunció el periodista David Larousserie del diario francés Le Monde la homérica batalla, a todas luces la última, para el gran K y su apuesto retador por el título mundial de la nueva definición internacional del kE

El combate fue agendado desde hace tres años, en 2014, por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.

“Hasta ahora esta unidad de masa se definía tomando como base un patrón elaborado con una aleación de platino e iridio cuya pieza de referencia, el “IPK”, también conocido como el “gran K”, está almacenado precautoriamente en la ciudad de Sèvres, en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM por sus siglas en francés), junto con otras seis copias.

Sin embargo, a partir de 2019, si así lo decidirá este noviembre la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM por sus siglas en francés), y la decisión no va a ser tan sencilla.

En términos prácticos, lo que va a suceder es que va a desaparecer la referencia “k” de Kilo para ceder el paso a la letra H.

Una letra hache que, para quienes no lo saben, es el símbolo de la “Constante de Planck”, un concepto que se encuentra en la mismísima acta de nacimiento de la Mecánica Cuántica.

¿Y qué tiene que ver la Mecánica Cuántica que descubrió el científico Max Planck en el año 1900 con la medición más exacta de cada kilo de jitomates que vende la marchanta en el mercado?

Para no meterse en problemas, el periodista Larousserie sólo adelanta un concepto básico: “la mecánica cuántica tiende un puente entre la energía y su frecuencia.

“Une la energía, por dar un ejemplo, de un fotón (unidad de medida de la luz, de la luminosidad) a su frecuencia que tiene un valor de: 6.62607015 x 10 a la potencia 34”.

¿Quéee? Bueno. Por ahora basta saber que el campeón de la pelea no va a ser el gran K o “IPK”, o como se llame, sino el muchachón más joven porque es el que va a medir con mucho mayor precisión cada kilo de verduras que compremos en el mercado.

LA DECISIÓN

Durante 130 años fue el referente absoluto: el “gran K”, un cilindro de platino e iridio conservado en Francia, que será sustituido por una constante matemática que fijará lo que es exactamente un kilo, en la era de las tecnologías de alta precisión.

Como no es posible calibrar todas las balanzas del mundo en función de este objeto, existen seis copias-testigo.

La 26ª reunión de la Conferencia General de Pesos y Medidas, que se celebra entre el martes y mañana viernes en Versalles, al oeste de París, prevé aprobar una nueva definición del kilo formulada a partir de la constante de Planck (h) de la física cuántica.

La pequeña h

Oficialmente, el “gran K” cederá su lugar en mayo a la pequeña “h”. Esta constante, descubierta en 1900 por el físico Max Planck es el producto de una energía por un tiempo.

La unidad seguirá siendo la misma, es decir, se seguirá hablando de kilos; solo cambiará su definición.

Pero ¿por qué este cambio? El objeto físico vive su vida, puede fluctuar , lo que plantea un problema dado los niveles de precisión que necesitamos hoy en día, con las tecnologías de alta precisión.

Los científicos se dieron cuenta de que si bien el prototipo y las copias fueron fabricados en la misma época, de la misma manera y conservados en las mismas condiciones, la masa del primero varió respecto al resto, de unos 50 microgramos.

Y ello, pese a que el BIPM multiplicó las precauciones para protegerlo. “Está conservado bajo tres campanas de cristal, en una caja fuerte situada en una sala ultra-limpia del sótano” del Pabellón de Breteuil de Sèvres, indica Estefania De Mirandes, secretaria ejecutiva del Comité Consultor de las Unidades del BIPM.

La caja está cerrada con tres llaves. El acceso a la sala requiere una autorización especial. Una vez al año, abre la caja para verificar el estado del IPK.

Todas estas medidas se ajustan a la necesidad de reemplazar el cilindro por la constante de Planck, que se puede obtener mediante una balanza de Watt, también se conoce como balanza de Kibble, en referencia a su inventor, el físico británico Bryan Kibble, que se convertirá una masa en una potencia eléctrica medida en vatios.

Pocos países en la actualidad, una balanza de vatios, entre ellos Francia.

La Conferencia General de Pesos y Medidas reúne a representantes de los 60 Estados miembros y 42 países y entidades económicas asociadas.

https://youtu.be/rdhybZKx6Ug

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CIENCIAS

El Gobierno español impedirá en 2040 la venta de coches diésel y gasolina

El Gobierno quiere establecer por ley que a partir del año 2040 no se permitirá la matriculación y venta en España de turismos y vehículos comerciales ligeros con emisiones “directas” de dióxido de carbono (entre ellos todos los de diésel y de gasolina).

Así se recoge en el borrador de la Ley de cambio climático y transición energética que prepara el Gobierno, han informado hoy fuentes del Ministerio para la Transición Ecológica (Miteco) a un grupo de periodistas.

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