sábado, 16 de mayo de 2009

Los líquidos sobreenfriados o las virtudes de la lentitud


Muchos humanos que viven en los países ricos están obsesionados por el tiempo: “time is money” aseguran. ¿Por qué fabricar lento si podemos hacerlo rápido? El resultado será el mismo –afirman- y obtendremos más. Muchos artesanos disentirán de tales opiniones, y la naturaleza, a veces, se empeña en darles razón. Aclaremos el asunto: sabemos que el agua sin impurezas congela a cero grados centígrados; pero tal vez muchos profanos ignoren que puede permanecer líquida hasta cuarenta y dos grados bajo cero… si se enfría lentamente. Hay más diferencias entre una y otra, el líquido sobreenfriado, cuando solidifica, lo hace rápidamente, y el sólido que se forma es distinto del habitual. Todos hemos comprobado el fenómeno, ¿acaso no apreciamos la diferencia entre los copos de nieve y el hielo? Aquéllos producidos por el agua sobreenfriada, y éste formado cuando se congela el agua a cero grados. 
Aparentemente resulta fácil distinguir un sólido de un líquido. El primero tiene forma propia, el segundo se adapta a la del recipiente que lo contiene; a nadie le importa que las partículas que componen aquél estén perfectamente ordenadas y en las de éste reine el más completo desorden. La naturaleza, como muchas veces sucede, parece reírse de las clasificaciones humanas: existen ciertas sustancias que presentan el aspecto de los sólidos, pero si fuéramos capaces de ver su estructura interna las calificaríamos de líquidos. Y todos conocemos algunas: los vidrios tienen una viscosidad tan alta que parecen sólidos, aunque su estructura interna se asemeja a la de los líquidos; por eso se les considera líquidos sobreenfriados. Tal vez algún sagaz lector haya oído hablar de los metales líquidos y se haya llevado un chasco al comprobar la rigidez de estas aleaciones que, como los vidrios, presentan una estructura atómica amorfa. Peguemos un salto -y dejemos la tecnología terrestre- para trasladarnos a Quaoar, más allá de Plutón. En la superficie de este planeta enano, a doscientos veinte grados bajo cero, el hielo se halla en forma amorfa, porque las moléculas de agua se han congelado desordenadamente sin formar cristales: en pocas palabras, tenemos que salir de nuestro cálido y acogedor planeta, para encontrar hielo de agua que presenta la calificación de líquido sobreenfriado.
Usuarios compulsivos de la tecnología, los terrestres a menudo olvidamos que en la naturaleza hay sustancias insólitas.

17 comentarios:

  1. Estimado amigo

    Ignoro cuando alguna nave llegará a Quaoar, sí te puedo decir que una sonda espacial llegará a Plutón en el año 2015.

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  2. Ayer 14 de julio de 2015, llegó sin novedad la nave espacial Nuevos Horizontes a Plutón (exactamente pasó a 12 430 km de él), después de nueve años y varios meses de viaje. Una hazaña tecnológica. ¡Enhorabuena a sus constructores!

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  3. Estimado amigo

    Plutón no es el lugar más frío del sistema< solar, peso sí un lugar muy, muy frío. Sus temperaturas mínima y máxima, respectivamente, son -240 ºC y -218 ºC.

    Saludos cordiales de Epi

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  4. Estimado amigo

    Plutón contiene nitrógeno en estado sólido, pero en otro momento estuvo en estado líquido formando lagos y ríos.

    Saludos cordiales de Epi

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  5. Estimado amigo

    Te puedo aclarar que, según una investigación publicada en el año 2017, el agua líquida tiene dos variantes: líquido de alta densidad (HDL) y líquido de baja densidad (LDL) que se han observado en el laboratorio a temperaturas extremadamente bajas. No soy capaz de especular sobre su significado.

    Saludos cordiales de Epi

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  6. Estimado amigo

    El helio es el líquido más frío que puedes encontrar en la naturaleza: a doscientos setenta grados centígrados. Añadiré que el helio a la presión terrestre a nivel del mar es imposible transformarlo en solido, incluso enfriando todo lo posible.

    Saludos cordiales
    Epi

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  7. Estimado amigo

    1º Existen otros sólidos amorfos, además del vidrio, el hierro, cobalto, bismuto, silicio, germanio y polímeros orgánicos. Característico de estos compuestos es que no tienen una temperatura de fusión fija.
    2º El glicerol funde a 18 ºC, pero podemos enfriarlo por debajo de esa temperatura y su viscosidad aumenta tanto que parece un sólido, sin serlo, porque la estructura de sus moléculas es semejante a la de los líquidos. Se trata de un estado muy inestable.

    Saludos cordiales

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  8. Estimado amigo

    En refrigeración, subenfriado es un término que se aplica a un líquido que se halla a una temperatura por debajo de su temperatura de ebullición normal (medida a una presión de 100 kPA). El agua que sale por el grifo de una vivienda, por ejemplo.

    Saludos

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  9. Estimado amigo

    Tienes razón. A pesar de que la humanidad lleva trabajando con vidrios más de tres milenios y medio, y domina su tecnología; sabemos poco, desde un punto de vista teórico, sobre estos bellos y útiles materiales.

    Saludos

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  10. Estimado amigo

    Puedes hacer un sencillo experimento doméstico para conseguir un liquido sobreenfriado.

    Toma una botella de agua mineral (sin abrir) e introdúcela en el congelador durante el tiempo necesario (probablemente entre una y dos horas) para que el agua baje a una temperatura de entre cinco y diez grados bajo cero (si baja más el agua se congelará). Probablemente el agua permanecerá líquida; habrás obtenido agua sobreenfriada. Esto no funciona con agua del grifo porque suele tener impurezas que originan la cristalización a cero grados.

    Saca la botella del congelador a continuación y agita o golpea la botella. Verás la onda expansiva que congela (cristaliza) el agua.

    Saludos cordiales

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  11. Estimado amigo

    Un líquido sobreenfriado se encuentra en un estado inestable (metaestable); en consecuencia, cualquier perturbación leve (una agitación o la adición de un cristal de la misma sustancia) puede provocar la rápida solidificación (en el momento en que se produce aumenta la temperatura hasta la temperatura de fusión).

    Saludos

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  12. Estimado amigo

    Los experimentos, a veces, no salen bien la primera vez, pero la constancia y buen hacer es consustancial con la labor de un buen experimentador. Seguro que, si sigues las instrucciones, te saldrá. Por cierto, ¿mediste la temperatura?

    Saludos

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  13. Estimado amigo

    El vidrio común (el sólido a amorfo por excelencia) se forma fundiendo fundamentalmente sílice, caliza y sosa a unos mil seiscientos grados.

    Saludos

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  14. Estimado amigo

    Los cuasi-cristales, compuestos a medio camino entre los sólidos cristalinos y los sólidos amorfos se descubrieron en aleaciones sintéticas. En la naturaleza también se hallaron; concretamente, la icosaedrita, un mineral calificado como cuasi-cristal, se encontró en un meteorito. Por ahora, los cuasi-cristales en la naturaleza sólo se encontraron en meteoritos.

    Saludos

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  15. Estimado amigo

    Como entretenimiento estoy haciendo una teselación de Penrose, como modelo de cuasi cristales. Uso dos tipos de rombos de papel de 35 mm de lado y ya voy en el centenar de piezas; noto la simetría pentagonal; espero hacer varios centenares para apreciar toda la simetría. La estructura está quedando muy bonita.

    Saludos

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  16. Estimado amigo

    Si te interesa mucho el tema puedes leer el artículo de David Nelson titulado "Cuasicristales", en la revista Investigación y ciencia, octubre de 1986, 121: 24-34. Hay un par de artículos sobre el mismo tema posteriores, pero creo que éste podría valer.

    Saludos

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  17. Estimado amigo

    1º Además del hielo de agua habitual, existe el hielo amorfo (carece de la estructura de un cristal) cuando se enfría el agua rápidamente por debajo de, aproximadamente, 140 grados centígrados bajo cero.

    2º Aunque sea raro aquí en la Tierra, probablemente el hielo amorfo sea la forma en que se encuentra el hielo en el medio galáctico.

    Saludos

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