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Ulises y la Ciencia

Desde abril de 1995, el profesor Ulises nos ha ido contando los fundamentos de la ciencia. Inspirado por las aventuras de su ilustre antepasado, el protagonista de la Odisea, la voz de Ulises nos invita a visitar mundos fascinantes, sólo comprendidos a la luz de los avances científicos. Con un lenguaje sencillo pero de forma rigurosa, quincenalmente nos cuenta una historia. Un guión de Ángel Rodríguez Lozano.

El bólido de Ulises y el desorden del Universo.

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Lo dice la física y no duda al decirlo: la energía siempre es constante en el Universo. Sin embargo, la vida parece enseñarnos justo lo contrario: si hacemos rodar una pelota por una superficie horizontal, rodará un tiempo pero irá perdiendo velocidad, irá perdiendo energía, hasta pararse. Si hacemos oscilar un péndulo, tarde o temprano se detiene. Si calentamos un vaso de agua, se enfría. La energía, en el mundo real, se escurre por agujeros invisibles.

Subamos a lo más alto de una montaña rusa. Desde allí nuestra vagoneta se lanza en vertiginosa pendiente, acelera, sube, baja y describe curvas pronunciadas entre gritos de angustia. Sin embargo, nunca recupera la altura inicial, su energía se va perdiendo por el camino ¿dónde ha ido a parar?

En 1846 Robert Joule decidió averiguarlo. Diseñó una máquina destinada a descubrir qué pasaba con la energía perdida por los cuerpos en movimiento. Ató un peso con una cuerda y la enrolló alrededor del eje de una rueda de paletas que estaba sumergida en un recipiente lleno de agua. Al caer el cuerpo, la cuerda se fue desenrollando y obligó a girar el eje y la rueda. El peso había perdido altura, o sea, energía, una energía que se había empleado en hacer girar las paletas dentro del agua. Midió la temperatura del agua, había aumentado, dicho de otra forma, había ganado la energía perdida por el peso al descender.

La energía no se pierde después de todo, simplemente se transforma. La barquilla de la montaña rusa va calentando el aire con el que choca y los raíles con los que roza, les cede su energía en forma de calor. El péndulo hace lo mismo, va comunicando a las moléculas del aire su energía y frena. Al final, sumada la energía perdida por uno y ganada por otros, la cantidad es siempre la misma. Primera Ley de la Termodinámica.

Si la energía se mantiene ¿por qué cambia siempre en la misma dirección? Los cuerpos calientes le comunican su calor a los fríos y no al revés, la vagoneta de la montaña rusa pierde su energía al calentar el aire pero el aire nunca devuelve su calor a la vagoneta. El péndulo no gira espontáneamente robándole energía a las moléculas que chocan con él ¿por qué?

En 1850, un investigador alemán llamado Rudolf Clasius pensó mucho sobre el asunto y concluyó que aunque la energía permanece constante, la naturaleza siempre tiende a hacerse más desordenada. Clasius inventó un término para describir el grado de desorden de las cosas: la entropía. El concepto viene a explicar por qué un motor no es capaz de extraer toda la energía química almacenada en la gasolina, queramos o no queramos, una parte de esa energía se convertirá en calor y el calor es movimiento desordenado de las moléculas. Si tenemos agua caliente y agua fría, existe un cierto orden, un recipiente contiene las moléculas más rápidas y otro las más lentas. Si las mezclamos el orden se pierde, queda agua templada. El Universo irá perdiendo toda su energía y ésta se dispersará de manera uniforme. El futuro es un lugar mediocre.

Hoy Ulises nos invita a recapacitar sobre estas cosas.


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