GEOFOTOS

Hoy tocan dos fotografías tomadas con el microscopio óptico. En geología es común y muy útil para el estudio de rocas estudiarlas al microscopio. Para ello es necesario cortar una fina lámina de roca de unas 30 micras (0,03mm) de grosor. Con este grosor muchos de los minerales son transparentes de forma que pueden ser observados en un microscopio. Gracias a las propiedades ópticas de cada uno de los minerales se puede diferenciar unos de otros pero además de la composición mineral de la roca con estas láminas se puede obtener mucha más información, por ejemplo cómo se ha deformado o el tipo de metamorfismo que ha sufrido.

Ésta es una imagen de las muestras de mi tesina, en ella en realidad sólo se obserban granos de cuarzo. Es un lámina que llamaríamos aburrida aunque da información de la composición de esta roca que originalmente es roja algo poco común en una roca formada por cuarzo principalemente.

Esta otra imagen es de lo que se llama una estructura sigma, como se ve alrededor del grano blanco hay una especie de aureola, ésta da información en este caso de cómo se ha deformado esta roca, en concreto se sabe que el grano ha rotado en sentido contrario a las agujas del reloj (sinistrosamente).

La prueba del Carbono 14.

A los Geólogos nos gusta mucho poner edades a todo lo que miramos. Hay muchas formas de suponer o de saber la edad de una roca, fósil o un proceso geológico. Una de ellas son los métodos radiométricos. Hoy en día, pocas personas no han oído hablar de la famosísima prueba del carbono 14. Esta prueba se utiliza para datar restos orgánicos no muy antiguos (hasta unos 60000 años más o menos) y pese a lo que dice la wikipedia no es la técnica más fiable para datar absolutamente nada. Pero eso lo dejo para el final.

Para entender cómo funciona esta prueba primero hay que conocer tres conceptos sencillos:

-Isótopo: del griego Iso (mismo) y topos (lugar) son átomos que pese a sus diferencias ocupan el mismo lugar en el sistema periódico puesto que tienen características físico-químicas muy similares, en realidad son átomos que tienen igual número de protones y de electrones pero tienen distinto número de neutrones. Es decir, son átomos hermanos. El Carbono tiene tres isótopos, el Carbono 12 (C12) que es el más común, el Carbono 13 (C13) y el Carbono 14 (C14). Otros elementos como el oxígeno o el uranio también están formados por distintos isótopos. El número que tienen detrás indica el número de protones sumado al de neutrones que tiene cada uno. Los tres tienen 6 protones y seis electrones, por ello los tres son CARBONO, pero el C12 tiene 6 neutrones el C13 siete y el C14 ocho.

-Isótopo estable e isótopo radiactivo: Un isótopo estable es aquel que es así desde el momento en el que se formó y que nunca en condiciones normales va a variar. Sin embargo un isótopo radiactivo es aquel que se desintegra con el tiempo provocando con ello la liberación de energía. El C12 y C13 son isótopos estables de carbono, mientras que el C14 es un isótopo radiactivo. El C14 se desintegra poco a poco transformándose en Nitrógeno.

-Periodo de Semidesintegración: Es la unidad estándar que se utiliza para saber la velocidad a la que se desintegra un elemento. Mide lo que tarda en desintegrarse la mitad de los isótopos radiactivos. En concreto este periodo de semidesintegración es en el C14 de 5730 años. Esto significa que si tenemos 100 átomos de C14 recién formados (todavía humeantes) cuando pasen 5730 años sólo nos quedarán 50, los otros 50 serán de nitrógeno. Por esto el C14 no sirve para datar más de 60000 años de antigüedad porque pasados 60000 años todo el C14 se ha desintegrado. Estos periodos están calculados de forma empírica, es decir, en el laboratorio.

Si los conceptos anteriores han quedado más o menos claros el resto es sencillo. Si se conoce el número de átomos inicial y el final de un isótopo radiactivo entonces se puede saber la edad que tiene. Existen muchos de estos "relojes atómicos", algunos de los más conocidos son el método del Uranio-Plomo, el del Argón-Potasio, el del Argón-Argón y el del Carbono14. Todos los anteriores excepto el del Carbono 14 son métodos absolutos, es decir, la edad que proporciona la muestra medida es la edad que tiene, ya que para todos aquellos métodos se conoce la relación inicial entre los dos átomos utilizados. Sin embargo esto no ocurre en el método del Carbono 14.

El C14 no es un isótopo que esté en la tierra de forma natural, ya que si así lo fuera ya no quedaría ni un sólo isótopo porque la tierra tiene 4500 millones de años y como ya he comentado en unos 60000 años todos los isótopos de C14 se desintegran. Este isótopo se forma de manera continua en las capas altas de la atmósfera por la incidencia de los rayos del sol. Todos los seres vivos absorbemos este átomo que se mantiene en una proporción constante en nuestro cuerpo mientras vivimos, en el momento que morimos ya no podemos absorber más este isótopo por lo que empieza a desintegrarse sin que sea sustituido por nuevos isótopos de C14. El problema que presenta el método es que supone que la producción atmosférica de C14 ha sido igual durante los últimos 60000 años y sabemos que esto no es cierto. en los últimos 60000 años ha habido importantes cambios en la producción de C14 en función de la incidencia de los rayos solares. Por ello los resultados de este método no sólo no son absolutos sino que no son válidos por sí solos. De hecho se ha descubierto que muchas de los organismos o restos que se habían datado con este método han resultado ser mucho más antiguos o modernos de lo que indicaba la prueba del Carbono 14.

El problema es que la mayoría de los métodos absolutos de verdad no son útiles en intervalos de tiempo tan "pequeños" como 60000 años. Por ello se está calibrando en la actualidad el método del Carbono 14 con la dendrocronología, que es la ciencia que mide el tiempo en función de los anillos de los árboles, y también con ayuda de testigos de hielo. La dendrocronología va retrocediendo año a año en restos fósiles de árboles comparando cada uno de los anillos de estos árboles y sus contenidos en C14. En la actualidad se ha elaborado una lista de edades para los últimos 15000 años más o menos. Esta calibración da edades bastante buenas con errores muy bajos (entre uno o diez años de error), pero aún sólo sirve para los 15000 años más recientes de la historia de la tierra.

GEOFOTOS

Debido a la inactividad tan grande que presenta en general el blog he decidido crear una sección. Es decir, a partir de este momento el blog va a tener dos apartados uno será TEMAS, que corresponde a lo que hasta ahora ha sido el blog, el otro se titulará GEOFOTOS y consistirá en una fotografía geológica que irá acompañada de una breve explicación. Como siempre la finalidad será didáctica, y en este caso estará orientado a difundir un poco las olvidadas ciencias de la tierra.

Esta fotografía apareció en el número de mayo de la revista "Investigación y Ciencia". corresponde a un afloramiento en Cornualles en el sur del Reino Unido. Las líneas rojas las he añadido yo para que se puedan seguir fácilmente los estratos de roca plegados.

Creo que no hace falta un comentario muy amplio, lo que se ve en la foto son pliegues acostados o "tumbados" bastante apretados. Las rocas se deforman y se pliegan ¡sin dejar de ser sólidas!

Sobre el patinaje sobre hielo.

Chufi14 ha formulado la siguiente pregunta:

¿Por qué en el patinaje sobre hielo en exteriores la cuchilla del patin es muy delgada? ¿Tiene que ver con el punto de fusión del hielo?

Me he quedado de piedra. Evidentemente no tenía ni idea de que los patines para exteriores tuviesen cuchillas distintas que los de interiores así que he tirado de wikipedia para comprobarlo. Como ya me imaginaba existen infinidad de patines con cuchilla: patines de patinaje artístico, patines de hockey, patines para el portero de hockey (sí, son distintos), patines para bandy (que para quien no lo sepa es otro tipo de hockey sobre hielo que se juega con pelota en vez de con disco), patines de carreras y patines de travesía. Supongo que existirán muchos más tipos, de hecho, me extrañaría que no existiesen los patines converse all star con puntera blanca de goma.

Todos los patines excepto los de travesía están pensados para interiores. En estos patines la longitud de las cuchillas suele ser un poco más que la del patín y el grosor varía entre 1 y 6mm dependeiendo del uso que se vaya a hacer de ellos, los más finos son los de carreras. Los patines de travesía habitualmente tienen cuchillas muy largas, de unos 50 centímetros o más y ligeramente curvadas (con un radio de 25 metros, es decir que se necesitan unas 300 cuchillas para completar un círculo) y su grosor es de un milímetro. Además las cuchillas son extraíbles fácilmente para poder utilizar las botas en las zonas donde no haya hielo.

El hecho de que sean más largas y curvadas es simplemente porque el hielo natural es bastante más irregular que el de una pista artificial donde se alisa y se renueva cada poco tiempo. La mayor longitud y ligera curvatura proporcinan mayor estabilidad antes las irregularidades que hay en las superficies de hielo natural.

Pero la pregunta es por qué son más finos. Y si esto tiene que ver con el punto de fusión del hielo. Bueno, pues aunque esta no venía en la wikipedia esto es lo más fácil de contestar. Como ya expliqué en una entrada antigua titulada El punto de ebullición del agua y las ollas a presión los puntos de fusión/solidificación y ebullición/condesación dependen no sólo de la temperatura sino que hay más fatores como la presión o la salinidad del agua.

Por otra parte también hay que explicar que el hielo no resbala tanto como parece, no hace falta más que pensar en los cubitos de hielo recién sacados del congelador, su tacto es áspero y no demasiado resbaladizo, que recuerda al tacto que tiene el cuarzo. Sin embargo en el mismo momento que la primera capa del hielo se ha fundido y el cubito está recubierto por una fina lámina de agua líquida entonces es terriblemente resbaladizo. Por lo tanto para que una superficie helada tenga la capacidad de carecer apenas de rozamiento es necesario que se funda una capita muy fina de hielo en la superficie.

Como ya sabemos cuanto más aumenta la presión más altos son los puntos de ebullición/condensación del agua. Justo lo contrario pasa con el punto de fusión/solidificación a mayor presión menor es la temperatura necesaria para que el hielo se funda, aunque en el caso del punto de fusión es menos exagerado que el de ebullición y aunque exista muy alta presión este punto no bajará tanto como el de ebullicón sube. Normalmente a una atmósfera de presión (unos 100000 N/m2) el punto de fusión es 0ºC. Sin embargo al aumentar la presión, este punto puede bajar hasta unos cuantos grados bajo cero, esto ocurre porque el agua sólida es menos densa que la líquida y al aumentar la presión las sustancias tienden a compactarse. Bueno pues al ponernos de pie sobre el hielo aumentamos la presión (que recordemos que se mide en fuerza/superficie). Cuanto mayor sea la fuerza (en este caso será nuestro peso) y menor la superficie sobre la que lo apoyemos (en este caso cuanto más fino sea el patín) más presión haremos. Como modelo contrario están las raquetas de nieve que sirven para aumentar la superficie con la que se pisa y por lo tanto disminuir la presión con la que pisamos sobre la nieve, así no nos hundimos, como si de Légolas nos tratásemos.

Pues bien, los patines de travesía son tan finos como los de carreras porque así hacen más presión sobre el hielo para fundirlo mejor. En el caso de los de carreras es porque la velocidad es muy alta y el pie se apoya durante poco tiempo así que cuanto más finos más fácilmente se funde el hielo y no se atascan en ninguna zancada. En el caso de los de travesía estará relacionado con la longitud de la cuchilla. Como la cuchilla es muy larga si el grosor también lo fuera, entonces, la superficie de la cuchilla sería bastante grande y resbalaría peor porque se haría menos presión y por lo tanto el hielo, que además en exteriores puede estár mucho más frío no fundiría y no resbalaría lo suficiente.

YO SOY ANTINUCLEAR

Esta es la nueva campaña de GREENPEACE contra las nucleares. Yo soy antinuclear. Pero voy a basar mi postura en la ciencia y no en el ecologismo radical. La energía nuclear no es renovable (pese a lo que vende el lobby nuclear actualmente) es una energía basada en un recurso fósil del que según el consumo actual de uranio y teniendo en cuenta las reservas (todos los recursos que son económicamente rentables), queda para unos 300 años, este dato es real y es el que dan las principales compañías productoras de electricidad. Pero actualmente menos del 20% de la energía mundial se basa en energía nuclear. Si el 100% de la energía fuese nuclear tendríamos Uranio económicamente rentable para menos de 60 años, vamos, que queda menos Uranio que petróleo y por lo tanto construir nuevas centrales para sustituir a las de carbón y petróleo es una inversión estúpida. Es po rello por lo que la energía nuclear está fuera del protocolo de Kyoto, es decir, no se consideran válidas las reducciones de dióxido de carbono si se hacen mediante energía nuclear.

Además los residuos que genera esta industria son bastante peligrosos y difíciles de almacenar. Es decir, que no es lo mismo una fuga de gasoil que un escape radioactivo.
Por último, la energía nuclear es más barata que las renovables (al menos a los precios actuales del uranio), pero la infraestructura de las renovables genera más puestos de trabajo y además no requieren inversiones en seguridad y almacenamiento de residuos. Y es una inversión para más de 60 años. Garantizado.

El Efecto Coriolis 1: Velocidad Linear vs. Velocidad angular

A todos nos han dicho que las borrascas giran en sentido antihorario en el hemisferio norte y en horario en el hemisferio sur, o que el agua se cuela por el sumidero girando en diferente dirección dependiendo de si estamos en Europa o en Australia. Este efecto, a veces mal llamado fuerza, es conocido como EFECTO CORIOLIS, en honor al descubridor del mismo.

Muchos ahora mismo sabréis por qué efecto y no fuerza otros ni os habréis planteado que existen diferencias entre ambos conceptos, pues bien, según la wikipedia "Se le llama fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando la velocidad, la dirección o el sentido de su movimiento."
Alguno ahora pensará entonces que realmente es una fuerza porque el agua va en línea recta y empieza a girar. En verdad ese movimiento es relativo, es decir, si la tierra estuviese quieta no se observaría ningún cambio en el movimiento, es lo mismo que la fuerza centrífuga que no es una fuerza sino la conservación de una velocidad (o del momento lineal para los más experimentados).

¿Entonces por qué narices giran? Para explicar este fenómeno hay que explicar la diferencia entre velocidad lineal y velocidad angular. La velocidad lineal es la del velocímetro del coche, son los kilómetros que se recorren en una hora o lo metros por segundo. La velocidad angular es una velocidad que se puede medir en los cuerpos que giran y consiste en el número de vueltas por minuto (como los motores o los antiguos discos de vinilo). El ejemplo del disco de vinilo es muy ilustrativo. Si tomamos un disco de vinilo de 45rpm (revoluciones por minuto) sabemos que da 45 vueltas en un minuto, esa es su velocidad angular pero ¿cuál será su velocidad linear? Pues la realidad es que la velocidad linear dependerá de la posición del disco en la que nos encontremos. ¡En el exterior del disco la velocidad linear será mucho mayor que en el interior! Es muy sencillo de explicar, imaginemos que la circunferencia del disco fuese por ejemplo 40 centímetros y que donde se acaban los surcos del disco la circunferencia es de 10 centímetros justo en el pincho en el que se introduce para hacerlo girar. Cuando el tocadiscos empieza a girar a 45rpm la velocidad linear que recorre el exterior del disco es 45rpm x 40cm = 1800 centímetros por minuto o lo que algo más de 1km/hora. Sin embargo en el centro que ha girado 45 veces por minuto igualmente la distancia recorrida es 45rpm x 10cm = 450 centímetros a la hora, cuatro veces menos, igual que la longitud del radio es 4 veces menor.

Los números 40 y 10 no son arbitrarios porque 40000km es la circunferencia de la tierra en el ecuador.

Continuará...

La realidad de las FPU 2007-2008

Hace ya tiempo que no escribo nada. Las razones son varias, el tiempo me ha acechado desde Marzo para finalizar y leer la tesina a la vez que hacía los cursos de doctorado, además he estado en el extranjero dos semanas trabajando en un futuro e hipotético proyecto.

Todo esto gratis. Sí señor, gratis. Gratis porque a día de hoy el ministerio de innovación con el que tanto se le ha hinchado la panza al gobierno no ha resuelto ni una sola beca de investigación. Pero lo mejor de todo es que se van a resolver la semana que viene, eso dijeron la semana pasada, y la anterior, por lo visto esta semana también toca que sea la que viene. Lo bueno de esto es que siempre ves la resolución de cerca, muy cerca como si la tocases, sobre todo para que te digan que no te la dan, lo que no sé a estas alturas si no va a ser lo mejor, porque como tarden tanto en pagar como en concederla vamos a vernos jodidos.

A todo esto la mistra prometió una subida sustancial de las becas, que según ellos van a cumplir aumentando este año a 1200 y 1300 las cantidades. Esto no se lo cree ni el papa aunque lo juren por Dios.

Ahh, por cierto. ayer estuve de celebración, hace ya un año que me licencié y estoy aquí haciendo el pardillo confiando aún en la posibilidad de que el gobierno cumpla con su palabra, aunque eso signifique tener un no definitivo.

¿Por qué se forman las pelusas?

Casi todos hemos barrido alguna vez, y la mayoría lo hacemos a menudo. Los que no lo hacen, sin embargo, ya han descubierto que las pelusas pueden crecer, aparentemente, hasta el infinito. ¿Pero de qué están hechas y porqué se forman?

Se llama fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo. En la naturaleza existen varios tipos de fuerzas, algunas las hemos observado todos como son la fuerza de la gravedad y la fuerza magnética. Otras fuerzas somos menos conscientes de que existen como las fuerzas eléctricas, aunque todos hemos experimentado las fuerzas llamadas "electrostáticas" al frotarnos un globo en el jersey para después observar como se nos levanta el pelo al acercar el globo. Y existen otras dos fuerzas, que aunque importantísimas, no somos conscientes de su existencia como son la fuerza nuclear débil y nuclear fuerte.

Sabemos desde muy pequeños que los polos iguales de un imán se repelen al igual que se repelen las cargas del mismos signo (positiva + y negativa -) de una pila, y que por el contrario los polos y cargas opuestos se atraen. Pues en definitiva esto es lo que forma una pelusa.

Los cuerpos pequeños, estrechos o muy finos suelen acumular electrones, o cargas negativas, en su exterior. Extos electrones quedan muy sueltos y se comparten de manera muy fácil. El ejemplo del globo es más que útil, al frotar el globo con un jersey lo único que hacemos es transferir por fricción ciertos electrones de la suoperficie fibrosa del jersey al globo, de forma que queda bastante cargado negativamente y es capaz de atraer a cuerpos cargados positivamente, y si estos son ligeros además los moverá puesto que vencerá a la ley de la gravedad, como ocurre al acercárnoslo al pelo.

Con las pelusas pasa lo mismo pero de forma no provocada. Día a día se nos cae pelo, aproximadamente unos 80 o 90 cabellos al día. El pelo es muy fino y por lo tanto sitúa parte de su carga eléctrica negativa en el exterior. El polvo en general está compuesto por partículas minerales y orgánicas finísimas que por supuesto también acumulan electrones a su alrededor. Factores externos como la luz del Sol, el rozamiento de los pasos o una pequeña corriente de aire pueden hacer que los electrones circulen de unos cuerpos a otros dejando algunos cargados negativamente (los que reciben electrones) y otros positivamente (los que los dan) esto hace que se atraigan los pelos y partículas de polvo y formen pelusas. Evidentemente la atracción es muy débil, mucho más que en el caso del globo y muchísimo más que en el caso de las moléculas (que no son más que átomos unidos por fuerzas eléctricas). Pero al fin y al cabo unidas.

Como conclusión final, no existirán pelusas en los lugares deshabitados puesto que el componente principal de la pelusa es, como su nombre indica, el pelo que aglutina las partículas de polvo a su alrededor dando como resultado ese aspecto enmarañado. En una casa no habitada sólo habrá polvo.

¿Cómo funciona un detector de metales?

Antes de comenzar me gustaría pedir perdón por lo abandonado del blog. He estado bastante ajetreado estos meses y me ha sido difícil encontrar tiempo para escribir. No obstante apenas había preguntas con lo cual he tenido escusa.

También me gustaría comentar que pese a que tengo otras preguntas pendientes voy a comenzar a responder esta pregunta porque me parece sumamente interesante aunque quizá complicado de explicar para todos.

Como en cada artículo, antes de nada vamos a aclarar una serie de conceptos para facilitar la comprensión. No voy a explicar el porqué, ya que no tiene sentido, pero os voy a recordar a todos tres temas fundamentales:

a) Toda corriente eléctrica genera un campo magnético, es decir, la "electricidad" (o sea, los electrones en movimiento) cuando fluye por el cable genera un campo magnético. Si alguien no lo cree puede construir fácilmente un electroimán en su casa: basta con enrollar un cable alrededor de un clavo y conectar cada uno de los extremos de este cable a uno de los dos polos de la pila. Después de ello comprobaras que mientras el cable está conectado a la pila el clavo se comporta como un imán.
b) Viceversa, es decir si movemos un imán (campo magnético) alrededor de un cable conseguiremos mover los electrones de ese cable, es decir, producir electricidad. Casi todos recordamos aquellas dinamos de bicicleta, pues funcionan exactamente así, cuando la rueda de la dinamo giraba al ser pegada a la rueda de la bici hacía girar una bobina de cable alrededor de un imán y ¡TA CHAAAAAAN! la bombilla luce.
c) Es muy importante conocer que los metales son buenos conductores de la electricidad como norma general y además todos tienen comportamiento magnético aunque no todos por igual, eso es cierto. Existen tres tipos de magnetismo:
-El ferromagnetismo (y antiferromagnetismo) este tipo de magnetismo es el más "potente" y es el que tienen los metales que son atraídos por un imán, es decir el hierro, el cobalto y el níquel. También lo tienen algunos minerales como la magnetita, la goethita, la hematites...
-El diamagnetismo que es una propiedad consistente en repeler el campo magnético, ya sea polo norte o sur. Este tipo de magnetismo lo presenta el oro por ejemplo.
-El paramagnetismo se parece al ferromagnetismo pero es mucho más débil. Metales como el aluminio o el wolframio son paramagnéticos.

Con estos datos es realmente fácil entender cómo funciona un detector de metales. un detector de metales corriente es tan sólo una bobina de cable (como la del electroimán casero con nuestro cable) por la que se hace pasar la electricidad. Al ocurrir esto se genera un campo magnético. Este campo magnético atrae a los materiales ferromagnéticos, repele a los antiferromagnéticos y a los diamagnéticos y atrae aunque de una forma más sutil a los paramagnéticos. Cuando el detector "nota" que el campo magnético que genera produce uno de estos efectos pita.

Y entonces, ¿por qué en el supermercado no pitan las llaves o las monedas? Muy sencillo, el detector de metales de los supermercados y de las tiendas está preparado para pitar sólo si se encuentra con una respuesta determinada al campo magnético. Como ya hemos dicho existen distintos tipos de magnetismo y no sólo eso sino que dentro de cada tipo de magnetismo no todos los materiales ferromagnéticos tienen la misma propiedad (es decir unos son atraídos más que otros por un imán). Las etiquetas de los supermercados o tiendas con detector de metales llevan una aleación especial que produce una respuesta magnética concreta que es diferente a la que producen las llaves o las monedas, por eso sólo pitan cuando robas algo de la tienda, o cuando por casualidad alguna parte de tu vestimenta lleva algo de esa aleación metálica u otra aleación que presenta una respuesta al campo magnético similar. En los aeropuertos fijan qué metales debe o no reconocer el detector y los cambian dependiendo del día, por ejemplo, a mí, en barajas un día nos pitaban las botas a todos los pasajeros dos días después a ninguno.

Le elctricidad procedente de la química

Este tema puede ser bastante complejo para todos los lectores que carezcan de una base científica puesto que antes de saber como funciona una pila hay que saber muchas cosas. Por ejemplo qué es exactamente la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es tan simple como un flujo de electrones que se mueven de un extremo a otro de un cable. Ahora bien, de poco nos sirve saber esto si no sabemos qué es un electrón.

Explicar los elementos que componen un átomo es muy difícil, de hecho se han invertido y se invierten en la actualidad millones de euros para conocer mejor todas las posibles partículas que componen la materia. Pero para entender este tema no se necesitan más que unas mínimas nociones muy clásicas sobre lo que es un átomo y un electrón. Una explicación clásica del átomo es la de Rutherford, y aunque se sabe que no es la correcta, es perfectamente válida para explicar este tema. Rutherford elaboró en el año 1911 una teoría sobre el átomo en el que decía que la mayor parte de la masa se concentraba en un núcleo mientras que unas partículas muchísimo menos masivas orbitaban alrededor de él, exactamente igual a como giran los planetas alrededor del Sol, con la diferencia que en vez de fuerza de gravedad aquí existen fuerzas eléctricas de polos opuestos. En concreto estas partículas de pequeña masa cargadas negativamente se les llamó electrones. Los electrones además tienen en general la capacidad de moverse de unos átomos a otros según las circunstancias de forma que una zona queda cargada negativamente (es decir el lugar donde van todos los electrones) y otra positivamente (el lugar de donde se han ido los electrones) por ejemplo si froto un globo contra un jersey los electrones se van del jersey al globo y este queda cargado de forma que es capaz de erizar nuestro pelo. También los rayos son una manifestación de que una parte ha quedado cargada positivamente y otra negativamente y los electrones se desplazan de un lado a otro.

Además para acceder al funcionamiento de una pila hay que tener unas pequeñas nociones sobre química. No contaré más que lo estrictamente necesario, ya que no hace falta más. La sal común, la de las comidas, tiene como fórmula NaCl y no es más que una de las múltiples sales que existen en la naturaleza. Muchas de estas sales se disuelven en agua como lo hace la sal común y cuando se disuelven se separan en iones. Un ion no es más que un átomo o molécula cargada eléctricamente, es decir cuando la sal se disuelve se separan sus átomos pero uno de los dos átomos se lleva electrones de más y el otro de menos de forma que uno de estos átomos queda cargado positivamente mientras que el otro queda cargado negativamente, y por lo tanto puede ser atraído o repelido por zona que estén cargadas con signo contrario o idéntico respectivamente. Es decir si sometemos a esa partícula cargada por ejemplo negativamente a una positiva esa partícula se moverán y creará una corriente eléctrica.

Por último hace falta aclarar un último concepto que es el de diferencia de potencial o voltaje. Una partícula cargada negativamente se va a sentir atraída por otra cargada positivamente, pero también por una partícula no cargada ya que ambas partículas tienden a igualarse en carga para que sea todo más estable, es decir, prefieren estar las dos partículas un poco cargadas que una mucho y la otra nada. Para mantener una corriente eléctrica necesitamos mantener una diferencia de potencial, es decir, que uno de los dos electrodos o polos de la pila estén cargados positiva o negativamente, cuanta mayor sea la diferencia de potencial más "ganas" tendrán de ir los electrones de un polo a otro. una pila normal genera 1,5 voltios es decir tiene una diferencia de potencial pequeña mientras que la electricidad de casa son 220 voltios y la de los cables de alta tensión supera a veces los 20000 voltios. Hay que tener en cuenta que el voltaje no es lo mismo que la energía, ya que se puede conseguir energía grande con voltaje pequeño pero hay que decir que la energía es directamente proporcional al voltaje, a la intensidad (número de electrones que pasan por, por ejemplo el filamento de una bombilla) y al tiempo, es decir que es más fácil producir más energía con altos voltajes.

Parece entonces con todo esto que crear electricidad a partir de modelos químicos es bastante sencillo, basta con utilizar las sustancias adecuadas y colocarlas de la forma correcta. Un ejemplo, que he tomado de la web El rincón de la ciencia, no es muy eficiente para producir electricidad pero que al fin y al cabo la produce, y se puede hacer en casa. Tan sólo hay que coger un trozo de tubería de cobre (o una de las antiguas rubias) y conectarla con un cable a un voltímetro (para comprobar que existe electricidad y flujo de electrones) y en el otro extremo conectar un sacapuntas metálico (generalmente son de magnesio, si no esta hecho de este metal no funcionará) e introducir la tubería y el sacapuntas en vinagre. El vinagre es capaz de disolver parte del magnesio que hay en el sacapuntas pero lo disuelve en forma de ion cargado positivamente, de forma que el sacapuntas queda cargado negativamente (ya que los electrones se quedan en el sacapuntas) si embargo el vinagre no es capaz de disolver al cobre de forma que este queda como está así que los electrones viajarán por el cable para intentar igualar la diferencia de potencial.

Si en vez de tomar este experimento casero lo hacemos un poco más profesional y tomamos un electrodo de cobre sumergido en una disolución apropiada (como sulfato de cobre) y el otro de zinc sumergido en sulfato de zinc y ambas soluciones conectadas por un algodón, entonces hemos formado una de las pilas más famosas la pila de Daniell (o sea, mi pila, jejeje). El funcionamiento es el mismo pero si se me permite decirlo así, es más profesional. El zinc del electrolito tiende a disolverse en la solución de sulfato de zinc dejando electrones libres, mientras que el cobre de la disolución tiende a precipitar (es decir salirse de la disolución y depositarse sobre el electrolito) siempre que alguien le proporcione estos electrones. De forma que se crea una diferencia de potencial entre ambos electrolitos ya que el cobre quiere los electrones que el zinc expulsa y por lo tanto se genera una corriente eléctrica.

Para saber más:

La pila en Wikipedia

La batería en wikipedia

Las pilas y Matrix