¿Qué infló y abrió mi bolsa de patatas?

 

El pasado martes fui a esquiar a Sierra Nevada.  Estando allí, noté que la bolsa de patatas que llevaba en la mochila se había inflado, y pensé que sería un buen motivo para la publicación de esta semana, así que decidí hacerle algunas fotos, para mi sorpresa, la bolsa se abrió por si sola entre foto y foto.

Me encontraba a cierta altitud, no sé exactamente cuanta, pero estaba en el Veleta, puede que a unos 100 metros por debajo de su cumbre, la cual se sitúa a 3.395,68 metros por encima del nivel del mar. Estos datos son más que suficientes para deducir que la bolsa se ha inflado y abierto debido a la presión atmosférica.

¿Pero por qué? ¿Cómo puede la presión atmosférica inflar hasta abrir mi paquete de patatas?

Podemos respirar porque estamos rodeados de aire, de hecho, estamos sumergidos en el fondo de un océano de aire conocido como atmosfera. Los gases que componen la atmosfera tienen masa, y por tanto, son atraídos por la gravedad terrestre, lo que implica dos cosas:

• Gracias a la gravedad los gases de la atmosfera no se escapan hacia el espacio… Bueno, realmente las moléculas de los gases más ligeros si suelen escaparse hacia el espacio interplanetario, pero la gran mayoría del gas queda retenido por la gravedad formando la atmosfera.
• La atracción de los gases hacia la superficie terrestre, al igual que ocurre con la atracción de cualquier otra cosa que tenga masa, generan una presión sobre aquello que tienen debajo, un peso.

La presión que ejerce la atmosfera en un punto concreto es el peso de toda la columna de aire que se extiende desde ese punto concreto hasta el límite superior de la atmosfera. A nivel del mar encontramos una atmosfera de presión, lo que equivale a 1’03 Kg/cm². Dicho con otras palabras, una superficie de un centímetro cuadrado situado al nivel del mar soporta 1’03kg de peso de la atmosfera que tiene sobre él.

Hace poco le expliqué esto mismo a una alumna y le impresionó mucho el clásico experimento de la regla y la hoja de periódico. Para quien no lo conozca, el experimento consiste en situar una regla en el borde de la mesa de manera que asome aproximadamente la mitad de la regla, a continuación se cubre la mitad de la regla que queda sobre la mesa con una hoja de periódico bien extendida, y finalmente se golpea el extremo de la regla que asoma. Lo intuitivo es que la hoja saliese volando, pero al golpear la regla la hoja no sale despedida, la presión que ejerce el aire sobre la hoja de periódico lo impide. ¿Cuánto peso está aguantando la hoja para que cueste levantarla? Pues si la hoja mide por ejemplo 48cm x 37 cm, estamos hablando de una superficie de 1776 cm², y por tanto, la hoja está soportando un peso aproximado de 1776 Kg de atmosfera.

Puede que ahora mismo este pensando ¿y esa presión está actuando ahora mismo sobre mí? Pues sí, el aire está presionando cada centímetro cuadrado de su cuerpo con una fuerza aproximadamente equivalente a un kilogramo de peso. Su cuerpo lo resiste, y usted ni lo nota… ¡Qué fuerte está! Después de saber esto como que uno no ve tan necesario eso de apuntarse al gimnasio.

Pero cuidado, hay que entender otra cosa, mientras que los sólidos generan presión hacia abajo, y los líquidos tanto hacia abajo como hacia sus costados, los gases generan presión por todo su derredor, razón por la que tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.

El aire se compone de moléculas que se encuentran en un movimiento constante en todas direcciones, continuamente estas moléculas chocan unas con otras y contra cualquier otro obstáculo, lo que las hace cambiar de trayectoria, como cuando lanzamos dos canicas y estas se golpean. Esos choques sobre cualquier superficie son los que realmente ejercen la presión.

Si extiende la mano, un kilogramo por cada centímetro de su piel está presionando sobre ella desde arriba, pero también existe una presión por cada centímetro de su piel presionando desde abajo. Aguantas la presión pero no levantas con la palma de la mano 150 Kg de atmosfera tu solito, hay una fuerza que está empujando desde abajo. Y por eso, una vez que consigues separar un poco la hoja de periódico de la mesa, es muy fácil terminar de levantarla, el aire que se cuela entre la hoja y la mesa ejerce una fuerza igual pero de sentido contrario a la que aplicaba la atmosfera sobre la parte superior de la hoja, lo que anula ambas.

Visto esto empecemos a pensar en el aire que está en un recipiente… por ejemplo el aire de sus pulmones, como el aire que contiene en sus pulmones está a la misma presión que el aire que le rodea, pues respira de ese aire, la presión que se ejerce en las paredes internas de sus pulmones es equivalente a la que se realiza contra su pecho, por lo que no se ve aplastado.

¿Pero que ocurre cuando la presión de los gases es distinta fuera y dentro del recipiente?

Si la presión que ejercen las moléculas que rodean el recipiente es mayor que la que ejerce las moléculas que hay dentro del recipiente, este va a tener que ser muy resistente para no comprimirse. Cuando buceamos cerca de la superficie podemos usar un tubo respirador, pero eso que se ve en las películas y dibujos de un personaje en el fondo de un lago respirando a través de un tubo extremadamente largo que asoma en la superficie del agua… imposible, el aire que entraría en los pulmones ejercería una presión sobre las paredes internas de los pulmones mucho menor que la que ejerce el agua sobre el pecho y la espalda, por lo que la musculatura sería incapaz de expandir los pulmones para coger el aire. Como mucho podría ser que mantenga el aire que ya tiene en los pulmones hasta cierta profundidad. Por eso los submarinistas usan bombonas con gas a mayor presión que la atmosférica. 

¿Y qué hay del caso contrario? Pues lo que le ha pasado a mi bolsa de patatas. Al ascender la montaña, la presión atmosférica que encontramos es menor, esto es debido a que la columna de aire que queda sobre nosotros hasta el límite superior de la atmosfera es más pequeña que cuando estamos a nivel del mar. Mientras que la bolsa de patatas fue envasada dejando aire en su interior. El aire interno de la bolsa de patatas estaba a una presión mayor que la del aire atmosférico en la montaña, es decir, las moléculas del aire interno golpeaban con más fuerza el interior del paquete de lo que las moléculas del aire del ambiente golpeaban las paredes externas del paquete, lo que llevó a que este se inflase y llegado cierto punto se abriese por sí solo.

   

Aseándome con una… fruta.

Asearse con el difunto cadáver de un porífero está bien, pero son esponjas muy suaves, quizás demasiado, por eso las esponjas marinas son muy recomendables como uso de esponja de aseo para personas con pieles delicadas y sensibles, o como uso de esponja desmaquillante. 

Para pieles menos delicadas se pueden usar otras esponjas naturales, las vegetales. 

Dentro de la familia de las cucurbitáceas, la que incluye al melón, el pepino, la sandía… podemos encontrar el género Luffa, cuyos frutos son utilizados como esponjas vegetales.

Las luffas son unas plantas trepadoras, perennes, propias de zonas tropicales, aunque se puede plantar también en zonas templadas.

De las 7 especies que incluye el genero Luffa, las más cultivadas son las especies Luffa acutangula y Luffa aegyptiaca (las fotografías que ilustran este post pertenecen a un fruto de esta última).

La planta es monoica (una misma planta presenta ambos sexos) y cuenta con con flores masculinas y flores femeninas de vida muy corta, ambas de color amarillo brillante. La polinización cruzada (entre flores de individuos diferentes) se produce gracias a diversos polinizadores, especialmente las abejas.

La flor da lugar a un fruto cilíndrico, y verde con bandas oscuras longitudinales que puede medir entre unos 10 y 30 cm de largo, aunque algunas variedades pueden alcanzar el medio metro.

La fruta inmadura es comestible, de hecho, se consume frecuentemente en Asia. Pero cuando madura, deja de ser comestible, su cascara toma un color amarillento, casi naranja, mientras que su interior se vuelve muy fibroso. 

Al pelar el fruto, descubrimos una red de fibras interna, la esponja vegetal. En el interior de esta red encontramos las semillas del fruto, de aspecto oblongo-ovado, lisas, y de color negro.

Esta red de fibras que nos proporciona la luffa ha tenido distintos usos, como manoplas, plantillas para los zapatos, almohadillas, estropajos para la vajilla más delicada… Pero por su uso principal es el de esponja para la higiene. Así, son populares sus esponjas para uso facial y corporal, los guantes de lufa, los cepillos para la espalda…

Debemos tener en cuenta que la textura de esta esponja la convierte en un estupendo exfoliante para la piel. Así como, al frotarnos con ellas, estimulamos la circulación sanguínea.

Bien humedecida, esta esponja es idónea para usarla en el aseo diario, especialmente para frotar la espalda, hombros, glúteos y piernas.

También puede ser usada como exfoliante facial, especialmente para las pieles grasas, pues nos ayuda a limpiar los poros y a evitar los brillos. Se recomienda usar no más de una vez en semana, siempre bien humedecida, y con un jabón neutro.

Cabe recordar que debido a su poder exfoliante no es aconsejable para pieles delicadas, como las de los bebés, o pieles sensibles, dañadas o irritadas. 

El parche del pirata.

No hay buen pirata sin parche en el ojo. No obstante, y aunque más de un pirata terminaría tuerto, parece ser que el parche en el ojo era extensamente usado por los piratas para cumplir una finalidad muy distinta, el parche formaría parte de un curioso sistema de visión en condiciones de reducida iluminación… un apaño al no existir por aquella época las gafas de visión nocturna.

Cuando pasa de un lugar iluminado, a otro menos iluminado el iris de su ojo varía de tamaño abriendo la pupila, es decir, aumenta el tamaño del orificio por el que accede la luz al interior del globo ocular, de este modo deja pasar más luz a la retina, la suficiente para poder estimular los fotorreceptores de la retina y podamos ver en condiciones de menor luminosidad. En cambio, en condiciones de alta luminosidad se reduce el tamaño de la pupila para evitar que acceda al globo ocular un exceso de luz.

Pero este no es el único mecanismo que utiliza el ojo para adaptarse a los cambios en las condiciones de iluminación.

Seguro que cuando pasa de un lugar bien iluminado a uno poco iluminado, puede tardar en adaptarse a la oscuridad y poder ver bien en esas condiciones. Esta adaptación a la oscuridad más lenta se debe a un mecanismo de adaptación de la retina a la intensidad de luz.

En la retina encontramos fotorreceptores que transforman la energía lumínica en impulsos nerviosos. Para ser algo más concretos, los fotorreceptores cuentan con pigmentos fotosensibles, moléculas que cambian su estructura química al recibir un fotón de la luz, cambio que desata una cascada de reacciones que terminan provocando una transmisión nerviosa, que al llegar al cerebro permitirá la formación de imágenes.

Podemos distinguir dos tipos de fotorreceptores: Conos y bastones.

• Los conos. Estos cuentan con 3 tipos de pigmentos, cada uno de ellos tiene un máximo de sensibilidad en una longitud de onda distinta, es decir, que unos se estimulan por la luz azul (cianopsina), otros por la luz verde (cloropsina) y otro por la roja (eritropsina).
• Los bastones. Estos cuentan con un único tipo de pigmento, la rodopsina, que es estimulada principalmente por la luz verde azulada.

Los conos son mucho menos sensibles a la luz que los bastones, esto implica que los conos sólo se activan cuando los niveles de iluminación son suficientemente elevados, por tanto, cuando hay poca iluminación contamos únicamente con los bastones para poder ver. Como solo tenemos bastones de un único pigmento, cuando no hay luz suficiente como para activar los conos, no podemos ver en colores, ya sabemos por tanto por qué por la noche todos los gatos son pardos.

Ya hablé una vez sobre los colores y los conos, y hoy no vienen al caso, así que centrémonos en los bastones para hablar de la visión en condiciones de baja iluminación.

Cuando la rodopsina es expuesta a la luz, se descompone en 11-cis-retinal y opsina. Entonces la opsina interacciona con una proteína G, generando una serie de reacciones. Cuando esto mismo ocurre con varias rodopsinas del mismo fotorreceptor, entonces este manda la señal al cerebro.

Como es lógico, mientras más rodopsina tenga un mismo bastón más probable será que de la señal ante una misma cantidad de luz, es decir, mientras más pigmento tenga más sensible es el fotorreceptor.

¿Y cuando se produce este pigmento? Precisamente en condiciones de baja iluminación es cuando se regenera la rodopsina a partir de la opsina y el 11-cis-retinal. Ya que estamos, cabe indicar que el 11-cis-retinal se produce a partir de vitamina A, por eso la deficiencia de esta vitamina genera ceguera nocturna… lo que nos lleva a que las zanahorias son buenas para la vista.

Por tanto, en condiciones de alta iluminación, la rodopsina se consume y no se regenera, volviéndonos menos sensibles para así adaptarnos a las condiciones de mayor luminosidad. Mientras que en condiciones de baja luminosidad aumenta la concentración de pigmentos volviéndonos más sensibles a la luz para permitirnos ver en dichas condiciones.

¿Y que tendrá que ver todo esto con los piratas?

Imagínese que es un pirata. Aborda un barco, y comienza con su espada a luchar a vida o muerte con los tripulantes del barco abordado. Tarde o temprano tienes que acceder al interior del barco, bajo la cubierta, un sitio oscuro, puede que siguiendo algún tripulante del barco en plena pelea, o puede que simplemente para registrar la bodega. Pero en ese momento no puedes esperar a que tus ojos se adapten a la oscuridad para seguir luchando…

Parece ser que los piratas se colocaban el parche en el ojo un tiempo antes de abordar un barco, de modo que dicho ojo quedaba en condiciones de oscuridad, y por tanto, empezaba a generar rodopsina.

Cuando el pirata, durante el abordaje, tenía que bajar al interior del barco, se quitaba el parche, y como ese ojo ya estaba adaptado para ver en oscuridad, podía seguir luchando sin perder ni un segundo.

Por supuesto, el uso del parche tiene sus defectos, mientras llevas parche el campo de visión es de menor amplitud y se pierde percepción de profundidad. Pero bueno, no todo iba a ser ventajas.

A 48º de temperatura en invierno

No está haciendo un invierno muy frio que digamos, pero puede que piensen que me he vuelto loco cuando digo que esta mañana estamos a 48º de temperatura… En mi defensa diré que es mi móvil quien lo dice, él debería ser el loco. No obstante, el móvil no está equivocado, solo ligeramente desconfigurado, su único error es no indicar las unidades en las que se está midiendo una magnitud, lo que nos lleva a confusión.

Este error de no indicar las unidades me lo encuentro muy frecuentemente cuando tengo que revisar problemas a los alumnos. Esta imagen de mi móvil es un buen ejemplo para demostrar que eso de poner las unidades tiene sentido, y no es solo una manía de profesor. Los profesores a través del planteamiento podemos ver si el alumno comprendía o no lo que estaba haciendo, pero si no expresan las unidades muchas veces ni ellos mismos se aclaran con lo que están indicando en cada caso y son capaces de terminar sumando segundos y kilómetros.

Dejando de lado que el responsable del programa que indica la temperatura en mi móvil no aprendió durante su etapa educativa a valorar la importancia de indicar las unidades. Seguimos con un problema, mi móvil indica que estamos a 48º.

La temperatura, por raro que nos pueda parecer, es la energía del movimiento de las partículas que forman un sistema, mientras más caliente está algo más se agitan sus partículas. Todo lo que nos rodea, e incluso nosotros mismos, estamos compuestos de partículas. Algo solido no es más que un conjunto de partículas unidas, y tiene una temperatura porque estas partículas se agitan, pero si aumentamos la temperatura del mismo, llega un momento en el que la agitación de las partículas es tal que se rompe la estructura y pasamos a estado líquido, y si seguimos aumentando la temperatura, es decir dotando de energía a las partículas, llegará un momento en el que se separen por completo las partículas, pasando a estado gaseoso.

La temperatura la podemos expresar en distintas escalas.

Nosotros estamos acostumbrados a usar la escala Celsius, cuyas unidades son los grados Celsius, aunque vulgarmente nos solemos referir a ellos como grados centígrados. Esta escala fija el valor de cero grados para el punto de fusión del agua, el nivel de agitación de las partículas a partir del cual el agua en estado sólido pasa a estado líquido, se funde. Y fija el valor de cien grados centígrados para el punto de ebullición, la temperatura a la cual el agua cambia del estado líquido al estado gaseoso. Como hemos fijado los valores 0 y 100, cada grado mide una centésima parte entre el punto de fusión y el punto de ebullición del agua.

En ciencias, en cambio, se acostumbra a usar otra escala distinta a la Celsius, la escala de Kelvin, siendo esta la considerado como la unidad básica de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades. Un Kelvin, antes llamado grado Kelvin, tiene las mismas dimensiones que un grado Celsius, es decir, que abarcan lo mismo, si sube un grado la temperatura en Kelvin también registras un grado de subida de la temperatura en Celsius. Pero a diferencia con los grados Celsius, no establece el cero de la escala en el punto de fusión del agua, sino en el punto de cero absoluto, una temperatura en la que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible, en la que no existe movimiento alguno de las partículas. Como pueden imaginar no podemos tener valores negativos de esta temperatura, porque las partículas no pueden agitarse menos que absolutamente nada.

El cero absoluto está situado 273,15 grados Celsius por debajo del punto de fusión del agua, por tanto para pasar de Kelvin a grados Celsius debemos restarle a los kelvin 273,15.

T[ºC]=T[K]-273,15

Si asumimos que los 48º de mi móvil fueran 48K, obtendríamos unos valores no muy lógicos, por lo que mi móvil no me está expresando los valores de temperatura en Kelvin, lo cual no me extraña mucho, porque si la calculadora del móvil no me da la opción de hacer potencias ni raíces, no sería muy lógico que usasen la escala Kelvin que, como ya he mencionado, es la que se usa normalmente en ciencias.

Otra escala para medir la temperatura es la Fahrenheit, usada comúnmente en EEUU. Según esta escala, el punto de fusión del agua corresponde a los 32ºF, y el de ebullición a los 212ºF. Los más avispados se habrán dado cuenta inmediatamente que hay más de 100ºF entre el punto de fusión y el de ebullición, a diferencia de lo que pasa con los grados Celsius y Kelvin, por tanto, el aumento de un grado Celsius o Kelvin no equivale al aumento de un grado Fahrenheit.

Para pasar de grados Fahrenheit a grados Celsius debemos atender a la siguiente cálculo:

T[ºC]=(T[F]-32)/1,8

Ahora sí, 48ºF supone 8,9ºC, algo mucho más lógico para una mañana de invierno en Málaga.