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miércoles, 29 de octubre de 2014

LA IMAGEN DE LA CIENCIA

Hagamos un pequeño experimento. Cierre los ojos y piense en un científico. Seguramente en su cabeza habrán aparecido imágenes parecidas a estas.

La pregunta que planteamos es, ¿por qué?

Parece ser que en la sociedad tenemos una imagen estereotipada de la ciencia. Una imagen que distorsiona el trabajo centífico y hasta produce actitudes negativas frente al mismo. Hay muchos indicadores de estas actitudes negativas, pero hoy nos centraremos pricipalmente en la imagen que tenemos de los científicos.

Sí. Si pensamos en científicos pensamos en hombres maduros, con el pelo muy canoso, medio calvos, con gafas, vestidos con bata, etc.
Puede que esta imagen corresponda a los científicos que hemos encontrado en los libros de texto, es decir, los científicos que "nos enseñan" en el colegio. Aquellos científicos clásicos, que parecen de otro mundo porque lo inventaron todo y que nunca tenemos en cuenta el tiempo que dedicaron a trabajar duro y estudiar. Y también a aquellos que quedaron por el camino, que no llegaron a ninguna conclusión o cuyas teorías y experimentos no condujeron a nada (sí, esos también existieron y existen, pero la historia sólo recuerda a los famosos). Comprobémoslo.

Aquí tenemos a algunos de estos científicos:

Marie Curie: Ganó el premio nobel de física en 1903 (junto con su marido Pierre Curie y Henri Becquerel) por sus investigaciones en los fenómenos de radiación y el premio nobel de química en 1911 por conseguir aislar los elementos radio y polonio.
James Clerk Maxwell: Le debemos la sintetización de la teoría del campo electromagnético, la demostración que campo eléctrico, campo magnético y hasta la propagación de la luz (ondas electromagnéticas) son manifestaciones del mismo fenómeno.
Emmy Noether: Realizó contribuciones fundamentales al campo del álgebra abstracta y la física teórica.
Charles Darwin: Su teoría de la evolución, aunque no fue aceptada en un principio, estableció las bases de la síntesis evolutiva moderna. Sus descubrimientos científicos son considerados como el acta fundacional de la biología.
 
Viéndoles, parece ser que ninguno transmite esa imagen estereotipada que aparece en nuestra mente (y en el buscador de google imágenes ;) si pensamos en el término "científico". ¿Podría ser entonces por la imágen que transmiten los científicos contemporáneos? Vamos a conocer a alguno de ellos:

George F. Smoot: Este astrofísico de los Estados Unidos fué galardonado con el  premio Nobel de física en 2006 (junto con John C. Mather) por su estudio de la radiación de fondo de microondas existente en el universo.
Dorothy Hodgkin: Química británica pionera en el uso de los rayos X para el estudio de la estructura molecular de las sustancias de interés bioquímico. Fué galardonada con el premio Nobel de química en 1964 por este hecho.
Lynn Margulis: Fué una destacada bióloga de Estados Unidos que realizó importantes aportaciones al campo de la biología evolutiva.
Ignacio Cirac: Físico español. Destacan sus estudios sobre la computación cuántica y la óptica cuántica. Dirige la división teórica del Instituto Max Planck en Garchign, Alemania.

Vaya! Parece ser que los científicos contemporáneos tampoco transimten una imágen muy diferente de la que transmite la gente de la calle. Y el secreto está ahí, son gente normal. Como usted, como yo, como cualquiera. Desarrollan su trabajo como cualquier otro, sólo que su trabajo consiste en investigar, hacer hipótesis para intentar explicar el comportamiento de la naturaleza, comprobar qué tienen de cierto y de falso estas hiótesis, etc.

De modo que tenemos a unas personas que se dedican al mundo de la ciencia que no difieren de las personas que nos encontramos todos los días por la calle. Si las comparamos con las imágenes estereotipadas del científico, encontraremos muchísimas diferencias. Por ejemplo, en el mundo real de la ciencia HAY MUJERES científicas ¡Como en cualquier otro campo de trabajo! ¿Por qué no tienen tanta relevancia como los hombres? ¿Es que no hacen su trabajo? (esto daría para varias entradas). No siempre van vestidos con bata, llevan ropa normal para su época. No tienen por qué estar calvos ni llevar peinados estrafalarios. Hay absolutamente de todo, como en cualquier sitio.

La pregunta que surje ahora es ¿POR QUÉ TENEMOS ESTA IMAGEN DISTORSIONADA DE LOS CIENTÍFICOS? Puedes dejar tu opinión como comentario a esta entrada. En un futuro discutiremos las posibles razones.

Hasta la próxima!

lunes, 13 de octubre de 2014

LA FUERZA DE COULOMB.... SÓLO DE COULOMB?

Charles Coulomb

Si echamos un vistazo a nuestros libros de física, en los apartados dedicados al campo eléctrico, encontramos un concepto llamado Fuerza de Coulomb. Viéndolo así, pensamos en Coulomb como un hombre que tradujo lo que la naturaleza hace con las cargas eléctricas, al idioma de las matemáticas. Y es así... o casi. "Casi" porque resulta igenuo y, sobretodo, injusto considerar que Coulomb desarrollo él sólo esta ecuación para la fuerza entre cargas. Aunque merecidamente lleve su nombre.






Un breve repaso histórico

Resina Fosilizada
Ya en la antigua grecia se observaban fenómenos de atracción eléctrica. Thales de Mileto (640 a.C. - 546 aC) observó que al frotar un pedazo de resina fosilizada, ésta era capaz de atraer pequeños objetos como plumas o pajitas. 

Esta atracción se confundió con la atracción magnética que producian ciertos minerales como la magnetita. No fué hasta el siglo XVI cuando William Gilbert (1540-1603) estudió sistemáticamente los fenómenos eléctricos y magnéticos por separado. Fué el primero que diferenció ambas interacciones, además, introdujo los términos de fuerza eléctrica, atracción magnética y polo magnético.
En 1729 Stephen Gray (1666-1736) realizó las primeras experiencias de transporte de energía eléctrica. Descubrió de que la atracción y repulsión conseguidas por frotamiento de materiales, se podían transmitir de un cuerpo a otro mediante conexiones metálicas. Conociendo este resultado, Charles François Du Fay (1698-1739) realizó un experimento en el que una hojita de oro era atraída por un trozo de vidrio frotado hasta que estos objetos se tocaban. Entonces la hojita dejaba de ser atraída por el vidrio. Lo más curioso que observó, era que en ese momento, la hojita empezaba a ser repelida por un trozo de resina frotada! Du Fay, introdujo los conceptos de atracción vítrea y atracción resinosa. Pensaba que había algun tipo de fluido que se intercambiaba entre los cuerpos.

Benjamin Franklin

Más adelante, Benjamin Frankiln (1706-1790) en 1747, determinó que este fluido era único para todos los materiales y que las atracciones y repulsiones entre ellos, se debían a los desequilibrios (excesos y defectos) de este fluido contenido en cada cuerpo. Suponía que al frotar dos cuerpos, este fluido se trasvasaba de uno a otro. Esta teoría lleva implícito el principio de conservación de la carga. Realizando experimentos con diversos materiales, Franklin observó que pequeños trozos de papel, parecían no verse afectados por esta fuerza eléctrica cuando se encontraban en el interior de una copa metálica previamente cargada por contacto con resina frotada. Su compañero Priestley (1732-1804) demostró que no existe ninguna interacción eléctrica en el interior de un recipiente metálico cargado. A patir de este resultado, dedujo que las fuerzas debidas a estas descompensaciones de fluido eléctrico, eran inversamente proporcionales a la distancia al cuadrado que separa los cuerpos que intervienen.
Charles Coulomb (1736-1806) contrastó estos resultados de manera experimental utilizando una balanza de su propia invención. Este hecho le llevó a enunciar su famosa ley de la fuerza eléctrica entre cargas:
La fuerza ejercida por una carga puntual sobre otra está dirigida a lo largo de la línea que las une. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si son de signo contrario. Además es inversamente proporcional a la distancia que las separa"

Conclusión:

Claro que Coulomb merece que su ley lleve su nombre! Fué capaz de aunar los conocimientos acumulados durante más de dos mil años y plasmarlos en una sencilla ecuación matemática. Dedujo dicha ecuación a partir de un experimento diseñado por él mismo y, seguramente, por muchos de sus ayudantes. Pero tendemos a olvidarnos de todos los años en los que se estuvo trabajando con las fuerzas electricas, los transportes de cargas, los experimentos realizados, etc. Olvidamos que estos grandes científicos son seres humanos, que dedican mucho tiempo a su trabajo y que, si dan en el calvo, obtienen reconocimiento histórico. La gran mayoría, ni los conocemos y seguramente aportaron su grano de arena al desarrollo de las leyes y teorías que conocemos hoy en día y que, injustamente, llevan el nombre de uno sólo de ellos.

Hasta la próxima!

martes, 7 de octubre de 2014

LA ECUACIÓN QUÍMICA


¿Qué es y para qué sirve?

En química es muy común hablar de reacciones entre compuestos. Es el nombre que se le da a lo que ocurre cuando una serie de compuestos, a los que llamamos reactivos, intercambia y comparte electrones, reorganizándose sus elementos en otros compuestos diferentes, a los que llamamos productos.


Un ejemplo más concreto podría ser el siguiente:



Una ecuación química es pues, una representación matemática de lo que ocurre en una reacción química. En ella se resume una gran cantidad de información. Los números que acompañan a los compuestos són los coeficientes estequiométricos. Determinan en qué proporción están combinándose los reactivos y produciéndose los productos. También aparecen números dentro de cada compuesto, esto es la cantidad de átomos de cada elemento que conforma una molecula de cada compuesto. Del mismo modo, entre paréntesis tenemos el estado de agregación en que se encuentran los reactivos y los productos:

aq disolución acuosa
l estado líquido
s estado sólido
g estado gaseoso

En alguna ecuaciones químicas, podemos incluso encontrar información sobre la energía que desprenden o absorben en el proceso de reacción. En este caso contreto lo encotraríamos de la siguiente forma:



Por lo que tendríamos que esta reacción absorbe 561.59 kj por cada mol que interviene. Para queuna ecuación química esté bien y nos sirva para hacer cálculos estequimétricos, necesitamos que esté bien balanceada. Esto es, que la cantidad de moles de cada elemento sea la misma en los productos y en los reactivos. Aquí teneis un video en el que se muestra cómo podemos ajustar una ecuación:
Mijaíl Lomonósov
Básicamente, cuando ajustamos una ecuación química, nos aseguramos de que se cumple el principio de conservación de la masa.
Deducido independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 quién descubrió que la masa en una reacción química se conserva como demuestra una carta enviada a Euler (el llamado píncipe de la matemáticas) 40 años antes de que Antoine Lavoisier (en 1785) hiciese lo propio mientras trabajaba resolviendo el problema del alumbrado público en la ciudad de París. Este funcionaba con lámparas de combustión. 

Antoine Lavoisier

Experimentando para mejorar su rendimiento,
Lavoisier descubrió (casi por casualidad) que siendo el sistema hermético (lámpara cerrada) la masa del mismo no variaba a pesar de que el fuego consumiese parte del metal incandescente que producia la lumbre. 

Básicamente este principio cuenta que la masa total en un sistema cerrado no varia. Es decir, que si el sistema no tiene pérdidas, es imposible que se le añada o se le sustraiga masa. 


 Conclusión:

La ecuación química es una herramienta matemática que representa la proporción en la que intervienen los reactivos y los productos en una reacción química.
Como todas las herramientas, facilita un trabajo. En este caso el entendimiento del proceso de una reacción. Así mismo, nos permite calcular, hacer predicciones u optimizar el uso de reactivos de la manera que nos interese.
Es consecuencia directa del principio de conservación de la materia. Como siempre en ciencia, se detecta una necesidad (poder optimizar procesos químicos, importante para la economía de una empresa) y se le da una solución al problema. No sin antes un arduo trabajo de años, realizado por varias personas y que, en este caso, queda en la "simple" aplicación de uno de los principios fundamentales de la ciencia.

Hasta la próxima amigos!!