Esta vez os hablaremos sobre
otro científico muy importante en el mundo de la ciencia y de la física , ya
que determinó de manera muy exacta la constante de gravitación. Al ser una
persona muy reservada en el ámbito científico y como apenas publicaba, muchos
de los experimentos y de las descubrimientos que sacó acerca de la electricidad
y de la química no se reconocieron en su momento, sino que más tarde, después
de que otros personajes hiciesen descubrimientos que el propio Cavendish había
hecho anteriormente.
Cavendish midió la composición química del aire y llegó a la
conclusión de que los principales gases que había eran nitrógeno, argón y
oxígeno, dividiéndolos en dos grupos el aire flogistizado (los dos gases
primeros) y luego la parte deflogistizada (el último gas).
A medida que pasaban los años se ha conocido mejor la
composición química del aire, y se puede ver que Cavendish acertó bastante con
los porcentajes de los gases. Aun así el aire no solo está formado por estos
tres gases sino que por muchos más, pero en cantidades muy pequeñas.
Para que entendáis mejor que era eso del aire flogistizado y la
parte deflogistizada vamos a hablar sobre la teoría del flogisto. ¿De que
trataba esta teoría?
La teoría del flogisto intentaba explicar el fenómeno de la
combustión y la causa de que algunos elementos fueran combustibles mientras que
otros no.Según los pensamientos griegos todo lo que podía arder contenía dentro de si el elemento fuego. Luego se llego a pensar que todo lo que ardía contenía el principio de azufre (no necesariamente el azufre real), ya que este era el único que se quemaba completamente. El flogisto proviene del azufre o del elemento fuego, era una sustancia que formaba parte de los cuerpos combustibles. Cuando un cuerpo ardía emitía su flogisto que se perdía en el aire, entonces lo que quedaba tras la combustión no tenía flogisto y por tanto no podía seguir ardiendo.
Como el flogisto era un componente más de los materiales
combustibles, al perderse durante la combustión, los materiales debían pesar
menos de lo que pesaban antes de quemarse, ya que el flogisto se había ido.
Esto pasaba en algunas ocasiones como con la madera, las cenizas resultantes
tenían una menor masa que la madera inicial. En esta conclusión es donde la
teoría falla, porque sí que es verdad que era cierto algunas veces pero otras
no, como con el metal. Cuando un metal se calentaba, perdía su flogisto y se
transformaba en cal. ¿Cómo podía ser que la cal pesase más tras haber perdido
el flogisto? Muchos de los que apoyaban esta teoría no daban importancia a
las variaciones de masa, pero otros como Lavoisier fue quien demostró la
inexistencia del flogisto, y dijo que se trataba de reacciones químicas.
En el capítulo de Cavendish se menciona un condensador
eléctrico, ¿pero qué es exactamente esto? Un condensador es un dispositivo
pasivo (no necesita ninguna fuente de energía para su correcto funcionamiento)
el cual es utilizado en electricidad y electrónica, ya que es capaz de
almacenar energía y carga. Está formado por dos conductores generalmente en
forma de placas separadas por un material no conductor o por el vacío.
Las
placas las cuales están sometidas a una diferencia de potencial o tensión eléctrica
(voltaje), adquieren una determinada carga eléctrica, siendo estas cargas
opuestas, una de ellas positiva mientras que la otra es negativa. La variación
de carga total es nula. Un condensador no almacena corriente eléctrica sino
energía mecánica, pero si se introduce en un circuito es capaz de almacenar la
energía eléctrica que recibe durante la carga, siendo esta la misma energía que
cede en su descarga.
Los condensadores tienen muchas aplicaciones, por ejemplo en las
cámaras. En ellas hay un condensador que almacena la energía necesaria para
proporcionar el ´´flash``
Cavendish intentó determinar la constante de gravitación,
pero en su experimento evitó el uso del hierro o el acero, y era porque estos
dos metales interactuarían con el campo magnético terrestre.
La Tierra posee un poderoso campo magnético, es decir,
como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur
estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Aunque los polos
magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte magnético (próximo al
polo norte geográfico) y polo sur magnético (próximo al polo sur geográfico),
su magnetismo real es el opuesto al que indican sus nombres.
Las posiciones de los polos magnéticos no son
constantes y muestran cambios de año en año. El campo magnético de la Tierra
tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón de 19 a 24 km por año.
Ahora hablemos de lo que es el magnetismo;
El magnetismo es un fenómeno físico por el cual
los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Se
conocen muchos materiales con caracteres magnéticos como el níquel, hierro… se
conocen comúnmente como imanes. El hecho de que un material sea magnético o no,
su comportamiento magnético, depende de la estructura del material y de la
configuración electrónica.En un material cualquiera los electrones están
orientados aleatoriamente, e diferentes direcciones pero en cambio en un imán
casi todos los electrones están orientados en la misma dirección, creando de
este modo una fuerza magnética. Esta fuerza es más grande o más pequeña
dependiendo del número de electrones que estén orientados en la misma
dirección.
Como hemos dicho anteriormente el hierro y el acero
(aleación del hierro) interactuarían con el campo magnético terrestre, porque
crean una fuerza magnética. Para poder realizar correctamente el experimento
habría que evitar cualquier material que pueda causar magnetismo. Níquel,
hierro y cobalto, más todas sus aleaciones tiene propiedades magnéticas, por lo
que no habría que utilizarlo en los experimentos.
Sabemos que Cavendish entró a
formar parte de la Royal Society en 1760, pero ¿qué es exactamente esto?
¿Quiénes formaron también parte de ella? ¿Cuáles fueron sus logros y objetivos?
La Royal Society es una
antigua sociedad científica del Reino Unido. Fue fundada 1662, y permanece
existiendo hasta nuestros días. Su objetivo principal es promocionar y difundir
la investigación científica. Así, los más importantes científicos forman parte
de ella, y cada cierto tiempo se elige a un presidente. Destacan Charles
Darwin, Robert Boyle, Leibniz, Bejamin Franklin, Rutherford o Huygens. Los
logros que han realizado estos científicos y muchos otros más se pueden
atribuir, al menos en parte, a la Royal Society, ya que esta, con apoyo y con
dinero ha conseguido que científicos investigaran. Por si esto fuera poco, la
organización promociona la ciencia: hace que sea más accesible. De todo esto
podemos deducir la Royal Society es un órgano importante del mundo de la
ciencia, y que esta estaría menos avanzada sin ella.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arms_of_the_Royal_Society.svg
El hidrógeno es un elemento,
que todos, desde bastante pequeños, conocemos. Sin embargo, pese a saber su
nombre, e incluso su símbolo (H), no tenemos muy claro lo que es.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hexagonal.svg
El hidrógeno tiene número
atómico 1, y en condiciones normales, es un gas diatómico, es decir, en
condiciones normales se presenta en forma de H2 y de gas. Se considera que su
descubridor es el personaje sobre él que trata esta entrada, Cavendish.
Respecto a sus iones, tiene
varios. Está el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H).
Es un elemento especial: No
solo es el más ligero, con una masa cercana a 1u, sino también es el más
abundante de la materia visible del universo, con un 73,9%.
Vayamos ahora con una serie
de datos sobre él. Su radio medio es de 25pm, y su electronegatividad de 2,2,
siendo un no-metal. Su radio atómico está calculado como 53pm, y el covalente,
como 37 pm. Por último, el radio de Van Der Waals es de 120pm.
Sus estados de oxidación, sus
valencias son +1 y -1, es decir, tiende a perder un electrón o a ganarlo para
llegar a configuración de gas noble. Puede formar compuestos con la mayor parte
de los elementos, y está presente no solo en la mayor parte de los compuestos
orgánicos, sino también del agua. Esta es el H2O, y es uno de los compuestos
más importantes del la tierra. Tiene un enlace covalente.
El calor específico es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa: c = C / m ; siendo C la capacidad calorífica (cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad ) y m la masa de dicha sustancia.
La Ley de Coulomb, también conocida como ley de cargas, tiene que ver con las cargas eléctricas de un material y es enunciada de la siguiente manera:
"La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario."
Es decir una fuerza F de acción recíproca es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (q y q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (r).
F = (K · q · q') / r^2
K es una constante , K = 9 · 10 ^9 (N · m^2) / C^2
Como podemos comprobar la Ley de Coulomb es muy parecida a la Ley de Gravitación Universal
(Coulomb) 
(Gravitación Universal)
Pero la Ley de Gravitación Universal es para masas mientras que la de Coulomb es para cargas eléctricas por lo que la masa en el caso de la primera solo puede ser un valor positivo, no negativo y sin embargo en las cargas si, se puede encontrar tanto cargas positivas como negativas. Entonces podemos saber que en la Ley de Gravitación Universal solo hablamos de fuerzas atractivas y para la de Coulomb también repulsivas. Por último las constantes en ambas fórmulas son muy diferentes, teniendo G un valor muy pequeño en comparación con K, G = 6,67 · 10 ^(-11) N · m ^2 · kg ^ (-2) y K = 9 · 10 ^9 N · m ^2 · C ^(-2) , lo que indica que la fuerza eléctrica es más intensa que la gravitacional.
Los termómetros son unos aparatos utilizados para medir la temperatura de los cuerpos. Funcionan gracias a una propiedad de los líquidos: se dilatan al aumentar la temperatura y se contraen cuando disminuye. En concreto, contienen un pequeño depósito con el líquido, conectado a un tubo muy fino por el que se puede elevar la sustancia. Cuando la temperatura aumenta, el líquido coloreado se dilata y sube por el interior del tubo.
La temperatura que marcan los termómetros se puede medir en varias escalastérmicas diferentes: la Celsius, la Fahrenheit, la Kelvin y la Rèaumur que ya no se utiliza.
La escala Celsius (°C) es la más utilizada, en esta escala, el cero (0 °C) y los cien (100 °C) grados corresponden respectivamente a los puntos de congelación y de ebullición del agua, ambos a la presión de 1 atmósfera.
La Fahrenheit (°F) es la utilizada en el Sistema Anglosajón de Unidades y su relación con la escala Celsius es °F = °C · 9/5 + 32 .
La Kelvin (Tk) es la escala de temperatura del Sistema Internacional de Unidades. Aunque la magnitud de una unidad Kelvin (K) coincide con un grado Celsius (°C) , el cero absoluto se encuentra a -273,15 y es inalcanzable. Su relación con la escala Celsius es Tk = °C + 273,15,
Cavendish es sobretodo conocido por la realización de un experimento que le permitió descubrir el valor de G, la constante de gravitación. Para ello, es necesario conocer la fórmula F=M·M·G/r^2.
Una vez sabida, podemos
entender el experimento. ¿Qué hizo Canvedish? Medir la aceleración que sufrían
dos cuerpos, despejando entonces arriba y obteniendo la G.
Para ello, utilizó un aparato
parecido al que hay arriba: una balanza de torsión. La suya tenía una vara de
1,8288 metros, que colgaba de un gran hilo, y en cada extremo había dos esferas
de plomo, con exactamente la misma masa. Cerca de estas, había dos esferas de
plomo de unos 175kg cada una. La acción gravitatoria de las esferas debía
atraer las masas de la balanza, produciendo un pequeño giro, que fue el que
Cavendish midió. Como sabemos, el valor de G es muy pequeño, y el experimento
fue realizado, si tenemos en cuenta esto, con sorprendente exactitud. Para
poder hace esto, el científico colocó su balanza en una habitación a prueba del
viento, donde no había perturbaciones, y quitó todas las demás masas que podían
ejercer gravedad también.
Por esto mismo él no midió G desde la sala donde
estaban las bolas: porque su propia masa interferiría en el experimento. Así
que para conocer el desplazamiento, utilizo el ángulo. En el hilo había un
espejo, al que apuntaba un rayo de luz. Cuando el hilo giraba, lo hacía el
espejo, y el rayo de luz también. Midiendo lo que se había movido, se podía
saber el ángulo girado por el hilo, y, por lo tanto, lo que se habían movido
las masas. Utilizando entonces la fórmula dicha anteriormente, también G.
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