Coriolis

http://www.smartereveryday.com/toiletswirl/

Advertisements
Vídeo

Curiosidades sobre cambios de estado

  • Fervedor de man.

Mira o seguinte vídeo e intenta explicar como funciona o xoguete. Debes saber que o líquido é alcol (moi volátil) coloreado e que no interior do recipiente non hai aire.

-Por que hai desplazamento do líquido cando tocamos o recipiente coa man?

-Por que ferve?

-Por que non acaba pasando todo a vapor?

  • O efecto Leidenfrost.

O efecto Leidenfrost é o nome dado ao fenómeno da capa de vapor que se forma en torno a un líquido, ao atoparse sobre unha superficie con temperatura significativamente maior ao punto de ebulición dese líquido.

Cuando sobre una placa metálica a alta temperatura se coloca unha gota dun líquido volátil (auga, alcol, etc.), a gota non se evapora instantáneamente, senón que se move erráticamente sobre a superficie durante certo tempo ata que, finalmente, desaparece. Pero tarda máis tempo en desaparecer que a unha temperatura inferior. A capa de vapor que se forma debaixo impide o contacto da gota coa superficie quente, así que non se evapora. Se esta gota continúa moito tempo enriba da superficie, o vapor acaba transmitindo o calor e a gota acaba evaporándose.

Premio Nobel de Física 2014 – O LED azul

A seguinte explicación está baseada na nota de prensa que ofrece a fundación Nobel para informar sobre a investigación dos premiados.

phys_Akasaki_Amano_Nakamura_nobel_laureates

De esquerda a dereita os galardoados Akasaki, Amano e Nakamura.

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura foron premiados por inventar unha nova fonte de enerxía eficiente e respectuosa co medio ambiente: o LED (light emitting diode) azul. O premio Nobel debe recoñecer unha invención que aporte gran beneficio á Humanidade. Neste caso, empregando LEDs azuis pódese crear a luz branca. Isto lógrase combinándoos con LEDs doutras cores ou facendo que a luz azul provoque a luminosidade amarela dunha pantalla de fósforo que, combinada coa azul, da a luz branca.

quirofano

Os LEDs verdes e vermellos levan empregándose algo máis de medio século, pero os azuis resistíronse durante tres décadas. Akasaki, Amano y Nakamura fabricáronos nos anos 90 e agora que podemos obter luz branca con este sistema, os LEDs iluminarán o s.XXI.

Vantaxes da iluminación LED:

Máis intensidade luminosa: As lámparas incandescentes (ilumínanse por incandescencia dun fío quente) e os halóxenos ou fluorescentes  (ilumínanse a través da descarga eléctrica no seo dun gas), empregados ata agora, perden moita enerxía en forma de calor. O LED consegue uns 300 lumens/watio (lumen=unidade de intensidade luminosa), mentres que as bombillas incandescentes están nos 16 lumens/watio e as fluorescentes en 70 lumens/watio. Esta circunstancia implica un maior aforro enerxético e redución das emisións de CO2.

Máis durabilidade: As lámparas incandescentes duran unhas 1000h, as fluorescentes unhas 10000h e as LED unhas 100000h.

eficiencia_lamparas

 Moi breve explicación do funcionamento:

 Un LED está formado por varias capas de materiais semiconductores constituídos por diferentes elementos químicos.

Pola súa composición, algunhas destas capas (chamadas capas “n”) teñen “exceso” de electróns, mentres que outras (capas “p”) teñen defecto de electróns ou “ocos”. Cando pasa a corrente eléctrica, os electróns viaxan polo material ata os “ocos”. Cando un electrón “cae” dentro dun “oco” perde enerxía (pois pasa a unha situación máis estable) e, nese momento, emite luz.

led_capas

A cor desa luz depende do “salto” efectuado polo electrón cando cae no “oco”. Canto maior é o “salto”, menor é a lonxitude de onda da luz emitida, é dicir, vai máis cara ao azul.

espectroEM

A dificultade radica en atopar os elementos químicos necesarios para fabricar un material no que o “salto” sexa da lonxitude de onda da luz azul (en torno a 500nm), que era a que se buscaba.

Por fin, o nitruro de galio (GaN) era o material buscado. Pero era necesario obter uns cristais axeitados que ofrecesen as características necesarias para fabricar o LED! Tras moitos anos de investigación e moitas probas con incorporación de novos elementos a este cristal (Al e In), hai uns 20 anos os galardonados deron co LED azul, sobre o que foron mellorando a súa efectividade e calidade. Moitas empresas intentaron conseguilo, pero fracasaron. Estes tres investigadores non se rendiron e, finalmente, lográrono.

LEDazul

explic_ledazul

Aquí tedes un vídeo no que se explica o funcionamento dun LED:

Aplicacións:

Ademáis, este LED azul servíu para fabricar un laser azul, que é un feixe de luz moito máis compacto que o infravermello. Así se empregou para a lectura dos novos discos Blu-ray que, ao ser lidos por un feixe de luz máis estreito, podían almacenar catro veces máis información que os anteriores.

blu_ray

Coa combinación de lámparas LED verde, vermella e azul e, xogando coas súas intensidades, millóns de diferentes cores poden ser fabricados: grandes paneis poden ir cambiando cores e deseños. E todo pode ser controlado por ordenador.

panel_led

Ademáis, como consumen pouca enerxía, os LED poden ser alimentados por paneis solares e chegar a lugares económicamente máis desfavorecidos.

Incluso poderase esterilizar auga contaminada empregando LED ultravioleta que tamén foi fabricado tras atopar o LED azul.

LEDapplications

Nesta ligazón da Fundación Nobel podedes acceder aos Premios Nobel de Física de edicións anteriores.

Premio Nobel de Química 2014 – O nanoscopio

A seguinte explicación está baseada na nota de prensa que ofrece a fundación Nobel para informar sobre a investigación dos premiados.

chem_nobel_Betzig_Hell_Moerner_laureates

De esquerda a dereita os galardoados Betzig, Hell e Moerner.

Cando dous puntos están moi próximos entre sí, os nosos ollos non poden distinguilos. Unha lupa consegue separalos, e un microscopio óptico (que emprega un xogo de lentes) é quen de separalos máis, pero non indefinidamente. Hai un límite que ven determinado pola luz que se emprega (que é a luz visible). Por outra banda, o microscopio electrónico presenta máis resolución, pero algunhas das preparacións poden matar ás células, de modo que hai procesos que non poden ser estudados a través deste método.

En 1873, o microscopista Ernst Abbe calculou en 0.2 micrometros o límite na máxima resolución para o microscopio óptico tradicional. Por iso, esta técnica permitía observar os contornos dalgúns orgánulos celulares, como as mitocondrias, pero non se podían distinguir estruturas internas máis pequenas.

limite_Abbe

Eric Betzig, Stefan W. Helland e William E. Moerner son galardonados co premio Nobel en Química 2014 por ter traspasado este límite. Grazas ás súas investigacións, dende o ano 2006 o microscopio óptico pode adentrarse no nanomundo, e as sinapses nerviosas entre as neuronas, as proteínas que participan en enfermidades como o Alzheimer ou a división das proteínas nos ovos fertilizados xa poden ser vistas. O microscopio converteuse en manoscopio que pode adentrarse nas MOLÉCULAS INDIVIDUAIS en células VIVAS.

Breve descrición do seu funcionamento:

A base desta técnica é complicada, pero intentaremos explicala.

Antes de nada, expliquemos o que son as sustancias fluorescentes: trátase de moléculas que emiten luz visible cando son iluminadas por outra luz. O que as fai interesantes é que, aínda que sexan iluminadas por luz UV (invisible ao ollo humano), elas emiten luz doutra lonxitude de onda, pero agora visible. Todos tedes visto os rotuladores fluorescentes, que emiten luz de diferentes cores cando son iluminados pola luz UV.

fluorescencia

Neste vídeo podedes ver algunhas sustancias da vida diaria que presentan fluorescencia:

Pois ben, para aproveitar esta propiedade, os científicos ás veces unen estas moléculas a outras que queren ver, como por exemplo unha zona dunha proteína que nos interesa porque pensamos que a súa actividade pode ser responsable dunha enfermidade. Así conseguimos facer luminosa esa zona e podemos saber onde está e como funciona.

Que ten isto que ver co nanoscopio?

-Por unha parte, trátase de conseguir enlazar sustancias fluorescentes (emiten luz cando son estimuladas por unha luz, por exemplo un láser) ás moléculas que se desexa observar (por exemplo unha proteína responsable dunha doenza). Este sistema xa era coñecido, pero emitíase tanta luz ao mesmo tempo que soamente permitía diferenciar ónde se atopaba a molécula dentro da célula (porque brillaba), pero non a súa estrutura. É como poder ver unha maraña de fío pero sen poder seguir a febra individual.

O mérito deste premio Nobel 2014 é que agora se pode limitar a cantidade de luz que desprenden estas sustancias fluorescentes que ligamos á molécula baixo estudo, pero nm a nm, evitando que emitan todas á mesma vez, xa que se pode inhibir a luminosidade coa axuda dun segundo láser que focalizamos onde queremos. Así se poden obter, por dicilo asó, “feixes” de luz moi estreitos emitidos pola mostra, que se fai así visible nm a nm, a medida que imos movendo os dous láser ao longo da molécula que queremos observar: o láser que estimula a fluorescencia (exciting laser beam) e o que a inhibe (quenching laser beam).

sted_microscopy_1

-Por outra banda, pódense asociar sustancias fluorescentes á molécula que queremos observar, pero seguemos tendo o problema de que, se están moi próximas, o límite de Abbe (0.2micrometros) segue impedindo a resolución.

Isto combátese facendo que soamente se iluminen ao mesmo tempo as zonas que estean separadas entre sí eses 0.2mm, e obtemos unha imaxe con puntos separados. No instante seguinte iluminaránse outras zonas separadas entre sí outros 0.2mm, pero diferentes, e así  obtemos outra imaxe distinta á anterior pero que a complementa. Así podemos chegar a ver toda a molécula, superpoñendo moitas imaxes con puntos que van completando toda a  estrutura real.

141008085419-large

Nesta ligazón da Fundación Nobel podedes acceder aos Premios Nobel de Química de edicións anteriores.