diciembre 3, 2021

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Paradojas del frío y el calor | El juego de la ciencia

Paradojas del frío y el calor |  El juego de la ciencia
Los participantes en un torneo deportivo se refrescan frente a algunos fanáticos.
Los participantes en un torneo deportivo se refrescan frente a algunos fanáticos.HECHO NAGI

Comencemos con los problemas pendientes de la semana pasada:

Dado que 1 kWh equivale a 860 kilocalorías, nos permitiría aumentar en 1 ºC la temperatura de 860 litros de agua (recordemos que la caloría se define como el calor necesario para elevar un grado la temperatura de un gramo de agua), o en 80º la temperatura de unos 10 litros de agua a temperatura ambiente (unos 20 ºC) para que alcance los 100 ºC y empiece a hervir.

Respecto a las frases absurdas y el diálogo del besugo, esto es lo que dice Manuel Blasco:

“Ambas cosas pueden tener sentido, ya que tanto el motor del ventilador como el frigorífico (a través de la rejilla trasera) emiten calor. En cuanto al diálogo del besugo, las lecturas de un termómetro Fahrenheit y un Celsius coinciden a -40º, por lo que no tiene sentido en el caso del bote de remos (el agua estaría más que helada) o en el caso del león cazar (no vivir en climas tan fríos). Sí, podrían tenerlo si estuvieran cazando osos (¡siempre que fueran osos polares!). En cuanto al papel, creo recordar que se quema a 232,7ºC, es decir 451ºF, o eso dijo el señor Truffaut ”. (Para que los fanáticos de la ciencia ficción no se enojen, debe tenerse en cuenta que Ray Bradbury, autor del libro en el que se basa la película, dijo esto antes que Truffaut).

Recordemos, con respecto a los datos anteriores, que la relación entre grados Celsius y Fahrenheit viene dada por la fórmula C / 100 = (F-32) / 180, ya que 100 grados Celsius equivalen a 180 grados Fahrenheit, y en esta última escala el punto de congelación del agua se fija en 32ºF. Simplificando la ecuación anterior:

HACER / 5 = (FA-32) / 9

Como es fácil de ver, para C = -40, F = -40.

En cuanto al ventilador, no solo se calienta su motor, sino que girar las aspas y mover el aire no lo enfría, sino que lo calienta, al igual que las aspas del experimento de Joule calentaron el agua (ver el episodio anterior, «Conversión de energía»). ¿Cómo es posible que un dispositivo cuyo funcionamiento calienta el aire circundante nos enfríe? Por dos razones:

En primer lugar, el aire es un mal conductor del calor (por eso los termos mantienen la temperatura de su contenido), y el ventilador renueva rápidamente el aire en contacto con el cuerpo, facilitando así la emisión de calor corporal. Por el contrario, la presión del aire en la corriente creada por el ventilador es menor que la del aire en reposo (por efecto Venturi) lo que, junto con el arrastre, favorece la evaporación del sudor, con el consiguiente efecto de enfriamiento. Entonces, si la temperatura ambiente supera los 37 ºC, los ventiladores son de poca utilidad.

Un náufrago en apuros

Y hablando de paradojas térmicas y de combustión, aquí hay un rompecabezas clásico, aunque poco conocido:

Un náufrago se encuentra en una pequeña isla rodeada por un mar infestado de tiburones. De repente cae un rayo y enciende un fuego en un extremo de la isla. La vegetación es tan densa que el frente de las llamas, empujado por un viento continuo, avanza sin descanso de un lado a otro sin dejar ningún espacio en el que refugiarse, y sumergirse en el agua significa ser devorado por tiburones. ¿Puede el desafortunado náufrago hacer algo para escapar de una muerte terrible?

Carlo Frabetti es escritor y matemático, miembro de la Academia de Ciencias de Nueva York. Ha publicado más de 50 trabajos de divulgación científica para adultos, niños y jóvenes, entre los que se encuentran «Physical Damn», «Damn Math» o «The Big Game». Fue guionista de ‘La bola de cristal’.

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