UNA ALUMNA DE 4 DE ESO NOS DEMUESTRA QUE EL AIRE EXISTE

COMO DEMOSTRAR QUE EL AIRE EXISTE

El aire aunque no lo veamos es una sustancia que pesa y ocupa un espacio. Se trata de una mezcla de gases disueltos en diferentes proporciones.

 

 El aire resulta imprescindible para los seres vivos porque uno de los gases que contiene es el oxígeno, que necesitamos para vivir.

Aunque no lo veamos ni lo percibamos se puede demostrar de varias maneras. Por ejemplo, si soplamos con una pajita en un vaso de agua hacemos burbujas, ¿de qué? De aire. Si inflamos un globo, ¿de qué lo llenamos? De aire. El mejor ejemplo es aquel en el que cogemos un vaso de precipitados y lo llenamos de agua las tres cuartas partes de su capacidad total. Cogemos un vaso que tenga el borde plano e introducimos un recorte de papel que se pegue al fondo del vaso de tal manera que al girarlo no se caiga. Cuando sumergimos bocabajo el vaso con el papelito, diciendo que lo que contiene es aire, ese aire hace presión en contacto con el agua formando un vacío (que no es vacío sin no el aire que contenía el vaso) de tal manera que comprobemos que el vaso está sumergido por completo. Después retiraremos el vaso de aire con el papelito que contenía en su fondo con cuidado y veremos que el papel se encuentra seco. Esto se explica porque el aire que contenía el vaso impidió que el agua entrase al vaso y por lo tanto no mojase el papel.

http://www.youtube.com/watch?v=P7U4O2zfc2E

Alejandra Páramo Pascual 4º ESO B

hemisferios de Magdeburgo

Otto von Guericke, fue un físico alemán que vivió en el siglo XVII. En 1654, en la ciudad de Magdeburgo, hizo una espectacular demostración de la inmensa fuerza que la atmósfera podía ejercer. Mostró que cuando dos hemisferios de cobre de 50 centímetros de diámetro perfectamente ajustados eran unidos de manera que formasen una esfera y se hacía el vacío en su interior, dos tiros de ocho caballos cada uno no podían separarlos. Este experimento fue llevado a cabo ante el gobierno imperial de Ratisbona. 

 Cómo podemos realizar esta experiencia sin tener que meter caballos o bueyes en nuestra casa o en el aula de nuestro centro?

Material que necesitamos Pues es muy sencillo. Basta con: un brick (o cartón) de leche vacío, dos clips (que pueden ser sustituidos por cualquier otra cosa que cumpla su funcion de gancho) cinta adhesiva que sea de bastante resistencia (por ejemplo la llamada cinta americana). Los dos dinamómetros que aparecen en la imagen no son imprescindibles. Cómo lo hacemos

1.    Reducimos el brick a su mínimo volumen haciendo presión sobre el para sacarle todo el aire posible. Cerramos el brick con su tapón.

2.    Fijamos con la cinta un clip en el centro de cada cara del brick. Tenemos así la esfera completa de Otto von Guericke preparada para realizar el experimento.

3.    Procedemos a coger cada clip con nuestras manos e intentamos “abrir” el brick llevándolo a su forma prismática. Veremos que aún haciendo mucha fuerza apenas somos capaces de lograr ese objetivo.

4.    Utilizamos cualquier otro procedimiento que permita enganchar los dos clips de forma más segura e intentamos de nuevo la acción. El resultado no es mucho mejor que con las manos.

5.    Si desenroscamos el tapón vermos que no necesitaremos ejercer casi fuerza para separar sin problemas las dos caras.

6.    Podemos, finalmente, usar dos dinamómetros (mejor de 100Newtons si es posible) y veremos que haciendo una fuerza de 100 N hacia cada lado somos capaces de que separen las caras solo en su parte central.

Necesitaremos seguramente repetir el proceso de fijación de los clips, o cambiar a otros más resistentes y reforzarlos, añadir más cinta, o cambiar los clips por ganchos que vienen ya sobre bases planas que serán fijadas a las paredes del brick, etc.

¿Por qué ocurre esto?

Como sabemos, es la presión atmosférica la causante de que se produzca este fenómenos y podemos hacer un cálculo sencillo para entender la fuerza necesaria para separar las paredes.

La presión atmosférica tiene un valor de unos 100000 Pa, y si queremos separar una superficie de cada cara de unos 3x3 cm  (aproximadamente 10 cm² o 0.001 m²) tenemos por la relación entre presión, fuerza y superficie:

Fuerza = Presión x superficie  à Fuerza = 100000 x 0,001 = 100 N

Por tanto, solo para separar una parte pequeña de las dos caras del brick necesitamos una fuerza de 100 Newtons (10 kg-fuerza), lo que es una fuerza considerable.

Podemos finalmente calcular la fuerza que los caballos del experimento original de Otto von Guericke deberían realizar:

Superficie de cada semiesfera = 2 p r² à S = 1.6 m²

Fuerza = Presión x superficie  à Fuerza = 100000 x 1.6 = 160000 N

o 16 toneladas-fuerza.

Como había 8 caballos para cada lado, cada uno debía realizar una fuerza equivalente a arrastrar 2 toneladas.

Con razón no fueron capaces.

Este experimento es de la página de  Ramón Cid Manzano (IES de Sar, Santiago de Compostela)

¿Qué tiene que ver la Homoestoasis con los seres vivos y los ordenadores?

Claudio Bemard (1813-1878), padre de la Homeostasis dijo: "Todos los mecanismos vivientes, tan variados como son, tienen un sólo objetivo: el de preservar constantes las condiciones de vida del medio interno".

La estabilidad y características de los compuestos químicos del medio interno es muy importante en los organismos superiores.

En homeostasis, un número de constantes biológicas representan el estado normal de un organismo. Estas constantes son:

• Temperatura del cuerpo
• Nivel de azúcar
• Presión sanguínea
• Contenido de iones
• Concentración de iones de hidrógeno

El otro día estuvimos hablando de la definición de Homeostasis que son los mecanismos reguladores que poseen los seres vivos para defenderse de los cambios del medio interno y externo. Es curioso pero estos día que ando liado tratando de que los benditos ordenadores del instituto funcionen, me he dado cuenta hasta que punto los ordenadores s eparecen en su comportamiento a sistemas vivos. A pesar de que en la sala de ordenadores hay 25 unidades iguales, ninguna se comporta de la misma manera, para mi son sistemas en equilibrio inestabel que cualquier variación les hace transformarse y comportarse diferente. Sea los programas que tratan de instalar los alumnos, sea las diferentes visitas a internet, que consiguen que estos sistemas acaben siendo diversos.

 Es muy interesante pensar que dentro de la misma especie, los individuos utilizamos el equlibrio homeostatico para reaccionar ante los cambios del medio interno y externo y poder adptarnos a él, pero a la vez esos cambios conducen a la diversidad específica e individual de esa especie. La diferencia con respecto a mis benditos y a la vez odiados ordenadores por los quebraderos de cabeza que me estan produciendo, es que los seres vivos usamos estos cambios pequeños para evolucionar como especie y mejora rnuestra capacidad adptativa, segun las teoria evolutivas clásicas. Pero yo me pregunto nuestros ordenadores a pesar de considerarlos como sistemas sus cambios dentro de su fragil homeostasis, no conducen a una mejora adpatativa y acaban obsoletos, y diriamos no apadtados al rápido mundo de la red y la infórmatica actual, podriamos decir que "mueren" como sistemas y les acabamos retirando al desván porque no nos sirven. Si algún día empezamos a considerar la inteligencia artificial y pensamos la idea futurista de blade runner de considerar nuestras máquinas como seres vivos, una de sus características entre otras muchas deberá ser la posibilidad de ser sistemas homeostáticos en equilibrio que les permitan su adaptación y supervivencia en un medio siempre cambiante.

Diversidad es adaptación al cambio y la homestasis intenta que un sistema vivo permanezca estable y cambie su equilibrio interno lo menos posible, pero nos podemos preguntar si algun día podrian existir ordenadores que antes tirabamo,s porque no se adaptan a los cambios tecnológicos y que ahora como autentícos fósiles viviente,s fueran capaces de supervivir y generar cambios suficientes en su sistema para poder funcionar, y si no que se lo digan a las máquinas de blade runner que dicen cosas tan propias de un ser vivo como:

Yo he visto cosas que vosotros no creeríais:
Atacar naves en llamas más allá de Orión…
He visto rayos C brillar en la oscuridad cerca de la Puerta de Tannhäuser…
Todos esos momentos se perderán… en el tiempo, como lágrimas… en la lluvia.
Es hora, de morir.” – Roy Batt

“No sé por qué me salvó la vida.
Quizá en esos últimos momentos amaba la vida más de lo que la había amado nunca. No sólo su vida, la vida de todos, mi vida.
Todo lo que él quería eran las mismas respuestas que buscamos todos: ¿de dónde vengo?, ¿a dónde voy?, ¿cuánto tiempo me queda?
Todo lo que yo podía hacer era sentarme allí y verle morir.” – Rick Deckard

Por último decir que el medio interno se mantiene constante no porque permanece en equilibrio estático, sino debido a una continua y permanente regularización de las sustancias químicas que ingresan y salen de las células durante el metabolismo, llamándose a esto equilibrio dinámico, indispensable para mantener la vida. Luego nuestros sistemas artificiales, ordenadores en red por ejemplo están en equilibrio pero ese equilibrio dinámico podrían ser las actualizaciones (windows update es un ejemplo) y el aprendizaje y mejora de un sistema a otro, tal como hacen los seres vivos... Pero desde luego ninguno de nosotros podemos pensar que nuestros ordenadores están vivos, aunque ya empiezan a adquirir prpiedades emergentes propias de un ser vivo, como es mantener un equlibrio homeostático para poder funcionar...

ENTROPIA Y SERES VIVOS

El viernes pasado hablando con los alumnos de la definición de ser vivo, se planteo como es habitual al principio de cada curso, el debate de lo imprecisa y poco definido que es nuestro concepto de ser vivo.

Los alumnos de Bachillerato no manejan hasta muy tarde el concepto de entropia como variable termodinámica, pero a mi siempre me ha gustado incluir este concepto en la definición de ser vivo.

La termodinámica es la rama de la física que estudia los fenómenos en los que interviene el calor. La segunda ley de la termodinámica fue enunciada por S. Carnot en 1824. Se puede enunciar de manera sencilla y precisa como:

La segunda ley de la termodinámica dice que los sistemas aislados tienden al desorden. En la teoría de la comunicación o de la información, la entropía es un número que mide la incertidumbre de un mensaje. 
Cuando añadimos información a un objeto físico lo que estamos haciendo es ordenar de una forma determinada los elementos que componen el sistema de ese objeto. Si estamos esculpiendo una estatua, estamos seleccionando  las partes de la piedra que mantienen un cierto orden; lo que caracteriza la belleza de la estatua, es precisamente el orden de sus componentes. Ese orden es, precisamente, la información tecnológica. Cualquier cambio aleatorio que se produzca en la forma de la estatua tendrá un efecto de aumento de su entropía, es decir, de pérdida de orden y de la información que contiene.

 

Es indudable que un ser vivo, es un conjunto de estructuras ordenadas, desde una bacteria a un elefante. Ese orden formado por biomoléculas como las proteínas y lípidos de sus membranas celulares se consigue consumiendo energía para mantener el orden. Un físico diría que para mantener la energía interna que tienen los enlaces químicos de cada átomo que forma parte de esas biomoléculas necesitamos consumir energía y mantener un nivel lo más bajo posible de entrompéis. Es decir los seres vivos estamos vivos porque mientras vivimos y respiramos oxidamos compuestos orgánicos para producir ATP que utilizamos para poder mantener las moléculas ordenadas o dicho de otra forma sus átomos enlazadas. Y como medimos el grado de orden con la entrompéis. La analogía es con una baraja de naipes de 40 cartas pudo tirarla al suelo y es posible que puedan caer ordenadas pero lo más probable es que acaben desordenadas en el suelo. Si yo quiero que estén ordenadas por el palo y seguidas, necesito consumir energía en clasificarlas por ese criterio. Y desde luego la probabilidad de estar ordenadas es muy baja. Esa energía es la que usamos los seres vivos para mantener nuestras moléculas ordenadas en unas reacciones químicas que llamamos anabolismo y que los biólogos definimos como consumidoras de energía para mantener la energía interna de una molécula como una proteína y necesariamente baja en entropía.

Por tanto podemos decir que la vida es orden y que la muerte es desorden.

Los sistemas biológicos  no son sistemas aislados.  reciben el calor del sol. Por tanto, mientras reciban más energía que la que emiten, los sistemas biológicos podrán reducir su entropía. Dicho de otra manera, mientras haya un sol que caliente la biomasa podrá aumentar.

Como el ser vivo, la empresa o la locomotora no son sistemas aislados, podemos utilizar energía proporcionada por otros sistemas para corregir el desorden, es decir, para disminuir la entropía. Pero sabemos por experiencia que esa posible intervención tiene un límite. Hasta ahora no conocemos ningún ser vivo, ninguna empresa ni ninguna máquina que haya vivido o funcionado eternamente.






Luego si queremos completa la definición de ser vivo, podemos decir lo siguiente:

• Los seres vivos necesitan materia y energía:

Los seres vivos no pueden mantener su organización o llevar a cabo sus actividades sin una fuente externa de materiales y energía, que es la capacidad para realizar un trabajo. Los alimentos aportan moléculas de nutrimentos, que se usan como material estructural o fuente de energía,

 

• Los seres vivos responden a estímulos:

A la capacidad de respuesta frecuentemente produce movimiento: las hojas de una planta giran hacia el Sol y los animales escapan a sitios más seguros, las respuestas apropiadas ayudan a la sobrevivencia del organismo y le permiten realizar sus actividades cotidianas.

• Los seres vivos se reproducen y crecen:

La vida proviene solo de la vida, es decir, todo organismo vivo se genera de otro organismo semejante a él. En muchos seres vivos el proceso reproductivo da lugar a un individuo inmaduro que crece y se desarrolla por diversas etapas hasta convertirse en adulto.

• Los seres vivos se adaptan al medio:

Las adaptaciones son las modificaciones que presentan los organismos para adecuarse a su modo de vida.