martes, 29 de marzo de 2011

Curiosidades III: ¿Qué produce el ruido de un trueno?

El trueno es el sonido de la onda de choque. Este sonido es entendido desde varios puntos de vista que analizaremos a continuacion.


Primera teoría:

Los científicos creen que la causa del trueno es la rápida expansión del aire que se calienta por medio de un relámpago. La energía del rayo calienta un canal de aire a más de 50000 ºC. Esto se hace muy rapido, en unas millónesimas de segundo para cada sección de la descarga, que el canal de aire caliente no tiene tiempo de expandirse, mientras se calienta. Esto produce una gran presión en el canal, que puede ser mayor a 100 atmósferas. La presión luego genera una perturbación sonora que percibimos como un trueno.


Segunda teoría:

Imaginemos muchas nubes puestas unas sobre otras, compuestas alternativamente de vapores y exalaciones que el calor ha sacado de la tierra con abundancia en diferentes ocasiones.

Consideremos después las nubes superiores caer sobre las inferiores, sin que estas puedan descender, por hallarse sostenidas a alguna distancia de la tierra por otro viento inferior, y las causas comunes que las sostienen. En este caso hallándose el aire que hay entre la nube superior y la inferior, forzado a dejar aquel espacio, el que está en las estremidaes de las dos nubes, huye inmediatamente, dando lugar por este medio a que los extremos de la nube superior, desciendan algo más que su centro, encerrando él una gran porción de aire, que debiendo acabar de salir por un carril estrecho e irregular, ocasiona el ruido que se oye, originado de la violencia y opresión con que huye; y así se puede muchas veces oír el ruido del trueno sin ver el relámpago.
Pero si las exalaciones de azufre y nitrogeno que algunas veces se encuentran entre dos nubes, llegan a inflamarse por alguna agitación violenta, se comunica repentinamente esta llama a todas las materias inflamables que las circuyen, dilata el aire extraordinariamente, y produce los relámpagos, dando ocasión a que en lugar del ruido regular del trueno, se oiga un ruido espantoso, y que parezca encendido el aire. Y como las exhalaciones rechazadas y agitadas por todas partes, pueden inflamarse sin que la nube superior caiga con violencia sobre la inferior para causar ruido, puede suceder que veamos el relámpago sin oír el trueno.
La continuación y repetición del trueno proceden de una especie de eco que se forma en las nubes, a lo cual pueden contribuir también muchos cuerpos endurecidos que están sobre la tierra, y hacen repetir muchas veces el estrépito que se oye después del ruido del trueno. Cuando el fuego del trueno es impelido con violencia hacia la tierra y hace en ella algunos estragos, le damos el nombre de rayo; muchas veces mata hombres y animales; quema y derriba árboles y edificios, y abrasa cuanto encuentra.


Fuente:

wikipedia.es


Leandro Mesas

domingo, 27 de marzo de 2011

Tecnologías para el futuro VII: Avances en computación cuántica

La computación cuántica, o el  uso de la física cuántica en la informática, es considerada el "santo grial" a la hora de conseguir velocidades de procesamiento enormes. Lo más curioso dentro de la computación cuántica es que un procesador de este tipo no utiliza los bits tradicionales, sino un bit con un estado intermedio (consecuencia de la física cuántica) denominado qbit. Esta "superposición cuántica" permite que puedan operar con 2 bits al mismo tiempo. Se estima que un procesador con sólo 30 qbits sería más potente que cualquier ordenador convencional.

Los colisionadores de partículas estudian la materia a nivel cuántico. Arriba, una imagen obtenida en el famoso LHC


Hace unos diez años se produjo el primer intento de construir un ordenador que trabajase con las reglas de la mecánica cuántica, llevado a cabo por físicos de la Stanford en conjunto con IBM. Su principal utilidad era a la hora de factorizar números, un problema para el que los ordenadores convencionales son cuanto menos poco eficientes. Este ordenador tenía 7 qbits, equivalentes a 128 bits en un procesador tradicional. Desde entonces no ha habido grandes avances hasta que, recientemente, un equipo de Harvard liderado por Mike Grinolds ha anunciado la construcción de una máquina de resonancia magnética con un cabezal del tamaño de la cabeza de un alfiler, capaz de trabajar con átómos de nitrógeno incrustados en diamante.

El cabezal que se ha creado tiene un tamaño minúsculo

Fue en 2001 cuando se pensó en utilizar la tecnología de la resonancia magnética nuclear, la misma que se usa en medicina, para manipular los núcleos atómicos de una molécula de forma independiente. El proceso se inicia con el envío de ondas de radio a los núcleos, cuyo eco es luego recogido. Esta técnica funciona con muchas moléculas, como la cafeína, el alcohol, la acetona o la usada en el ordenador de IBM/Stanford, un compuesto denominado perfluorobutadienyl iron.
El talón de Aquiles de esta técnica es que la señal devuelta por una molécula es demasiado débil. El cabezal creado en Harvard permite estimular y controlar la resonancia magnética con electrones individuales. El motivo de que usen átomos de nitrógeno incrustados en diamante es que las reacciones de nitrógeno emiten muchos fotones, por lo que son fácilmente detectables; además, el diamante ofrece una excelente protección contra interferencias externas.

Las reacciones en el nitrógeno son fácilmente observables

El camino de la computación cuántica se ha vuelto a abrir. Además, quien desarrolle un ordenador cuántico funcional, con toda probabilidad, será galardonado con el Nobel de Física.

Fuentes:
www.neoteo.com

Manu Gutiérrez

martes, 22 de marzo de 2011

Tecnologías para el futuro VI: turbinas que optimizan la conversión termoeléctrica

Actualmente, en las centrales térmicas de generación de electricidad (carbón, gas, derivados del petróleo, nucleares...) se usan turbinas de vapor de ciclo Rankine. El ciclo Rankine es un ciclo termodinámico cuyo objetivo es la conversión de calor en trabajo, constituyendo lo que se llama un ciclo de potencia. Como todos los ciclos termodinámicos, su eficiencia está limitada por la eficiencia del ciclo de Carnot, el límite en cuanto a eficiencia que impone el Segundo Principio de la Termodinámica. El ciclo Rankine utiliza agua como fluido, aunque existen también los ciclos de Rankine con fluidos orgánicos. No es el motivo de la entrada, así que, para más información, visitad http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Rankine.

Esquema del ciclo Rankine


Ingenieros y científicos del Sandia National Laboratories han diseñado un nuevo sistema de turbinas, basado en el estudio del dióxido de carbono en estado supercrítico y en las turbinas de ciclo Brayton. Según numerosos especialistas, el dióxido de carbono supercrítico tiene un gran interés industrial para la generación de energía, tanto en fuentes renovables como no renovables. Se espera que se incremente la eficiencia alrededor de un 50% con respecto al ciclo Rankine, que además ocupa 30 veces más tamaño que las turbinas de ciclo Brayton y tiene unos índices de corrosión mucho más elevados.
El ciclo Brayton de generación de energía podría proporcionar 20MW de energía eléctrica en un espacio de sólamente cuatro metros cúbicos.

Fotografía de las instalaciones del Sandia National Laboratories, en Albuquerque, Nuevo México, EEUU


El nuevo sistema, que se encuentra en fase de optimización tecnológica, consiste básicamente en un motor a reacción que se ejecuta en un líquido a altas temperaturas. Existe además una variante, el uso de ciclos Brayton con helio en lugar de dióxido de carbono supercrítico. Sin embargo, el dióxido de carbono trabaja a una temperatura considerablemente más baja, además de ser más compacto. De esta forma, se reducen cuantiosamente los costes de producción y se aumenta la eficiencia.

 
Esquema del ciclo Brayton

Las propiedades del dióxido de carbono supercrítico a temperaturas superiores a los 500ºC y presiones por encima de los 7,6MPa permiten que el sistema pueda funcionar con una eficiencia térmica altísima, por encima de los indicadores de una planta de carbón de gran potencia. En comparación con otras turbinas de gas, el nuevo sistema podría aumentar la potencia eléctrica por unidad de combustible en un 40% o más.

Fuentes:
es.wikipedia.org
www.tendencias21.net

Manu Gutiérrez

sábado, 19 de marzo de 2011

Curiosidades II: ¿Quién inventó el número 0?

Brahmagupta nació en el año 598 y murió el el año 670, fue un matemático y astrónomo indio. Nació posiblemente en Ujjain, donde vivió toda su vida. Esta se encontraba en la zona central de la India y en ella estaba el más famoso y antiguo observatorio de astronomía del que Brahmagupta era el director.
Brahmagupta está considerado el más grande de los matemáticos de esta época. Murió en el año 670. Es posible que Brahmagupta haya sido el idealizador del concepto del "cero" ya que en su obra Brahmasphutasiddhanta del año 628 aparece por primera vez esta idea. La obra trataba también sobre aritmética y números negativos en términos muy parecidos a los de la moderna matemática.
Brahmagupta


  1. El número cero es aquel que indica ausencia de unidades.
  2. En la serie de los números naturales el origen de ella.
  3. En la serie entera indica el punto inicial para medir o contar en ambos sentido de la serie.
  4. En definitiva cero significa ausencia de unidades en las magnitudes absolutas y origen en las magnitudes relativas.
  5. En las magnitudes relativas la adición de (+S) y (–S) da siempre cero. Asi (+S)+(-S) = 0.
  6. Todo número multiplicado por cero da cero, así S x 0 = 0.
  7. Dividir cualquier número S por cero (S/0) no tiene sentido y dividir 0/0 es infinito. Asi 0/0 es igual a infinitos números ya que cualquier Sx0=0.
  8. Una potencia elevada a cero da la unidad, ya que S^N / S^N =S^N −N = S^0 = 1 ya que dividendo y divisor son iguales.


Se cree que el cero fue empleado por primera vez por las civilizaciones precolombinas. El cero como nosotros lo conocemos fue inventado en la India. Si realizamos investigaciones sobre quién inventó el cero encontraremos que no fue una sola persona la que desarrolló este concepto, pero debemos considerar a Brahmagupta como quien lo utilizó por primera vez tal como lo conocemos hoy en día, ya que la primera mención clara de este número como concepto matemático se dio en su trabajo "Brahmasphuta Siddhanta" en el año 628. En esta obra increíblemente avanzada para la época, el matemático además considera a los números negativos, y las reglas algebraicas para operar con ellos. Entre las diferencias en el uso moderno de estos números, Brahmagupta le asignó cero al resultado de cero dividido por este mismo número.

Fuente:
wikipedia.es
quien-invento.com
curiosidadesdelaciencia.com
Leandro Mesas