lunes, 16 de abril de 2012

CAVENDISH: La constante de Gravitación universal


Esta entrada del blog la vamos ha dedicar a Cavendish conocido por "el más rico de los sabios y el más sabio de los ricos" que fue elegido para formar parte de la Royal Society y descubrió las propiedades del hidrógeno, por ejemplo.

Si continuas leyendo esta entrada podrás conocer más a cerca de este magnífico científico.


Royal Society
La Royal Society es una comunidad de científicos mas importantes del mundo y la institución científica más antigua que existe. Su objetivo es ampliar las fronteras del conocimiento, impulsar el desarrollo y uso de la ciencia, las matemáticas, la medicina y la ingeniería para el beneficio de la humanidad y el planeta. En 1660 se fundó esta sociedad a la que han pertenecido famosos científicos como Darwin, Hooke, Newton, Rutherford, Einstein... En conjunto han recibido al rededor de 80 prestigiosos premios Nobel.





Propiedades del hidrógeno
El hidrógeno no pertenece a ninguno de los grupos de la tabla periódica. En condiciones normales, el hidrógeno es un gas incoloro, inodoro y sin sabor. El átomo de hidrógeno de símbolo H tiene un núcleo de una unidad de carga positiva y un electrón. Tiene 1 de número atómico y su peso atómico es 1.00797
. Es la molécula más pequeña conocida. Posee una gran rapidez de transición, cuando las moléculas se encuentran en fase gaseosa. Debido a esta propiedad, hay ausencia casi total, de hidrógeno en la atmósfera terrestre. Posee un estado de oxidación de +1, -1.


El agua está formado por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Los átomos de hidrógeno y oxígeno están separados entre sí aproximadamente 0,96 Angstroms. Tiene dos regiones con una cierta carga eléctrica. Una de ellas es positiva y la otra negativa. El oxígeno es un átomo muy electronegativo. El hidrógeno es un átomo muy poco electronegativo. Aun así el agua no es un ión.



El calor específico del agua:

Es la cantidad de energía que intercambia un kilogramo de una determinada sustancia cuando se modifica e un kelvin su temperatura. Su unidad en el SI es J/kg K.

Cuanto mayor es el calor especifico de una sustancia más energía necesita para producirle determinado incremento de temperatura y más energía desprende cuando se enfría.

Estos son los calores específicos de algunas sustancias:


Ahora vamos ha hablaros sobre la Ley Coulomb que consiste en:

La fuerza F de acción recíproca entre cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (q y q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (d).
Ley_Coulomb001                        

G es un número fijo, llamado constante de la gravitación universal
k es una constante conocida como constante Coulomb    
d es la distancia entre el planeta y el sol y R la distancia entre las cargas

es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión

Ahora vamos a compararlo con la LGU:

Teniendo en cuenta que La ley de Gravitación Universal establece que la fuerza de atracción entre dos masas es directamente proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, vamos a comparar los parecidos y diferencias que vemos entre ellas:

Las dos leyes enuncian el comportamiento de dos fuerzas fundamentales de la naturaleza mediante expresiones matemáticas. También cada una tiene su constante (la G y la K) y si miramos la forma matemática en la que está expresada vemos que son iguales.

La diferencia es que la LGU muestra fuerzas generadas por la propiedad gravitatoria entre masas y estas masas se atraen pero la de Coulomb muestra fuerzas generadas por cargas y pueden atraerse o repelerse al tener distinto signo.


Condensador eléctrico

 Dispositivo para almacenar energía eléctrica, formado por dos conductores eléctricos separados por un material aislante o dieléctrico (aire, cristal, plástico, etc.) y conectado uno de ellos a un generador.


En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

Varios de sus usos son:
  • El flash de las cámaras fotográficas.
  • Tubos fluorescentes.
  • Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.
  • Baterías, por su cualidad de almacenar energía.


Como funciona:   
Esta formado por dos placas metálicas de la misma superficie, separadas por  una lámina no conductora. Al conectar una de la splacas al generador, esta se carga e induce una carga dle signo opuesto a la otra placa.


Se puede fabricar  uno en casa y comprobar su funcionamiento , para ello será necesario el sieguiente material:






                                                                         
E

n su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placasmetálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas,separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una delas placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signoopuesto en la otra placa.
E

n su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placasmetálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas,separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una delas placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signoopuesto en la otra placa
E

n su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placasmetálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas,separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una delas placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signoopuesto en la otra placa
E

n su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placasmetálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas,separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una delas placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo
   Papel de aluminio




Un bote de plástico con tapa



Cobre




Viruta



Los pasos a seguir son los siguientes:

  1. Forramos el recipiente por dentro y por fuera con papel aluminio
  2. Insertamos papel aluminio cortado en pequeños trozos dentro de la botella forrada
  3. Colocamos cobre en la tapa del recipiente de modo que haga contacto con el material del recipiente

Podremos observar como este dispositivo almacena energía eléctrica después de haberlo cargado mediante el alambre de cobre por la parte superior del bote.

Otro de los inventos de Cavendish fue el termometro sin mercurio. Inicialmente los termómetros se basaban en la dilatación por  lo que era necesario usar materiales de facil dilatación para que los resultados fueran visibles por lo que se usaba como base em mercurio dentro de un tubo de vidrio con una escala.



 

Pero en 1757 Cavendish construyó el primer termómetro de máxima y mínima utilizando alchol como líquido termométrico y con dispositivos separados. Que se usa en la meteorología para calcular la temperatura máxima y mínima dle dia.

El creador de lo que se podría considerar el primer termómetro fue Galileo , pero de nombre termoscopio que sirvió como predecesor.
 


Pero el mercurio es altamente contaminante y por eso se dejo de utilizar en los hospitales y se comenzó a usar el termómetro digital que cuenta  con dispositivos transductores que utilizan circuitos electrónicos para convertir las variaciones de tensión en la temperatura.

 
Las diferentes escalas térmicas son:
Fahrenheit:
Sobre esta escala, Fahrenheit midió el punto de ebullición del agua obteniendo 212. Después le adjudicó el punto de congelamiento del agua a 32. Así el intervalo entre el punto de congelamiento y ebullición del agua puede ser representado por el número racional 180. Temperaturas medidas sobre esta escala son designadas como grados Fahrenheit.
Celsius:
Anders Celsius (1701-1744) usó la escala al revés en la cual cero representó el punto de congelamiento y 100 el punto de ebullición del agua. En 1948 el término Grado Centígrado fue reemplazado por el de Grados Celsius. Temperaturas medidas sobre una escala centígrada, con el punto de congelamiento del agua como cero, son designadas como grados Celsius .
Kelvin: 
La escala está dividida en un cierto número de intervalos que reciben el nombre de grados Kelvin. De este modo el valor superior corresponde a 273,16 K, mientras que el inferior es de 0.
Reamur: 
Hacia 1730, René-Antoine Ferchault de Reaumur (1683-1757) estudió la dilatación del termómetro de alcohol entre el hielo fundente y el agua hirviendo y descubrió que un volumen de alcohol de 1000 partes pasaba a 1080, por lo que, tomando como fijos estos dos puntos, dividió su escala en 80 partes.
Rankine:  
Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo. En esta escala cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R.

El magnetismo es un fenómeno físico por el que los materiales jercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Si usaramos materiales como el acero y el hierro que son muy magnéticos no nos sirven ya que con la balanza medimos las fuerzas de interacción entre partículas con carga eléctrica pero aquellas cargas cuya magnitud es muy pequeña respecto a la distancia que los separa. Por esto mismo tampoco podríamos usar cobalto o niquel.

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