febrero 7, 2023

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la sustancia más peculiar del universo

Instalación de arte interactivo»Universo de partículas de agua en el embalse, trascendiendo fronteras«, por TeamLab (2019)

El agua es una de las moléculas más abundantes del universo. No tiene olor, color ni sabor, pero no solo eso lo convierte en una de las sustancias más enigmáticas de la naturaleza.

Este compuesto, formado por dos elementos (hidrógeno y oxígeno), se puede encontrar en planetas, cometas, lunas, estrellas y en cualquier lugar que puedas imaginar en nuestra galaxia, la Vía Láctea o en cualquier otro lugar.🇧🇷 Es lo que dio forma a nuestro planeta, y sin él no existiría la vida, pero no lo apreciamos lo suficiente.

Es que estamos tan acostumbrados a su existencia que hemos perdido nuestra capacidad de admiración al analizar su comportamiento, lo que rompe con las conocidas reglas de la física y la química.

El agua no debe ser líquida.

¡Sí! Lo menos sorprendente del agua resulta ser lo más diferente: ¡El agua a temperatura ambiente debe ser un gas!

El agua debe ser básicamente un gas porque este compuesto químico inorgánico está formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno: Hde ellosO. El hidrógeno y el oxígeno son gases a temperatura y presión ambiente, pero son líquidos solo a temperaturas muy bajas (alrededor de -183 °C para el oxígeno y -253 °C para el hidrógeno).

El punto de ebullición del agua es de 100°C.

Tensión superficial
El agua es el único elemento que exhibe naturalmente los tres estados de la materia.

El oxígeno, que tiene un punto de ebullición justo por encima de -183°C, forma parte de un grupo en la tabla periódica formado por otros elementos con los que comparte propiedades, como el azufre (S), el selenio (Se) y el telurio (Te).

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Si reemplazamos el oxígeno con estos otros elementos en la fórmula del agua, el compuesto herviría entre -62 °C y -4 °C, por lo que el agua debería hervir por debajo de -80 °C. Y si hacemos esta analogía con el punto de congelación, el agua debe solidificarse a unos -100°C.

El hielo debe hundirse, no flotar

Todos sabemos que cuando un cuerpo se calienta se expande y cuando se enfría se contrae. Por eso la Torre Eiffel es unos centímetros más alta en verano que en invierno. A esto lo llamamos expansión o contracción térmica.

Y bien: agua, la única sustancia que se puede encontrar naturalmente en los tres estados de la materia, tiene un comportamiento anormal en respuesta a los cambios de temperatura. Si una sustancia se calienta, su densidad disminuye, mientras que si se enfría, aumenta.

Hielo polar
El agua, a diferencia de cualquier otra sustancia, es menos densa cuando se congela y, por lo tanto, el hielo flota. Esta propiedad permite la vida en la Tierra.

En el caso del agua, como cualquier otra sustancia, su densidad aumenta a medida que se enfría. Hasta aquí todo va bien. Pero por debajo de los 4ºC su comportamiento es muy diferente: a medida que se enfría, su volumen aumenta, por lo que la densidad disminuye, y por lo tanto el agua congelada es menos densa que el agua líquida… ¡y flota!

¡Y por suerte lo es!

¿Imagínese lo que le sucedería a nuestro planeta si el agua congelada fluyera como dictan las reglas de la física para cualquier otra sustancia (excepto el agua)? En los mares polares, cuando llega el invierno, las aguas superficiales se congelan. Pero debido a su peculiaridad, no se hunde, sino que flota, generando una capa que aísla el agua de las temperaturas exteriores, lo que permite que no se congele toda el agua y que sobrevivan las plantas y animales acuáticos. Si el hielo se hundiera, se hundiría hasta el fondo y se acumularía, congelando completamente el mar.🇧🇷

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Este proceso en la Edad del Hielo habría significado el fin de la vida en nuestro planeta.

Y la lista continúa…

Durante siglos, el agua ha deslumbrado a pensadores y científicos.🇧🇷 No solo por su significado cultural o religioso, sino también por su uso en medicina tradicional (hidroterapia, hidroterapia), medicina alternativa (como la homeopatía) y otras propiedades.

El agua es un disolvente universal., dio forma a nuestro planeta a través de la erosión. Sirve como lubricante (responsable del deslizamiento sobre pisos mojados), y al mismo tiempo es un excelente adherente (trate de separar dos vasos mojados). Su tensión superficial le permite ver las gotas de rocío en las hojas o los insectos acuáticos deslizándose por las superficies del agua, y solo es superada por la tensión del mercurio.

efecto mpemba
El llamado “efecto Mpemba” facilita la generación de nieve al verter agua hirviendo en un ambiente de muy baja temperatura.

Y algo que te puede ayudar en verano si te quedas sin cubitos de hielo: si añades agua caliente a la cubitera en lugar de agua fría, el hielo se formará más rápido. es la llamada efecto mpembaestudiada por Aristóteles hace más de 2000 años.

O efecto mpemba lleva el nombre de un estudiante de Tanzania, Erasto Mpemba, quien en 1963 descubierto en una clase de cocina que el agua caliente se congela más rápido que el agua fría, bajo ciertas condiciones. Desde entonces, la ciencia de todo el mundo ha tratado de encontrar una explicación satisfactoria a este efecto.

Así que quién sabe… uno de nosotros podría descubrir una nueva anomalía en el aguay quizás inmortalizar nuestro apellido, como Erasto.