• ¡QUÉ CALOR!
Nada le ha costado tantos siglos de esfuerzo y contrariedades a las ciencias naturales, particularmente a la física, como el poder independizarse del Universo aparente que construyen nuestros sentidos, incluyendo a aquel que solemos denominar sentido común.
Hoy podemos afirmar con absoluta seguridad que Lo Real y La Realidad son cosas bien distintas, tanto, que seguramente nos asombraría descubrir lo poco que tienen en común.
De lo Real poco o nada puede conocerse con certeza y siempre nos remite a las cuestiones ontológicas más esenciales. La Realidad, en cambio, es tan familiar, confiable y previsible como lo es de imaginaria y antojadiza. La evanescencia de ésta es sólo comparable con la hermeticidad de aquel.
¡Cómo que no se entiende nada! A ver, veamos esto (¿qué redundancia no?):
Observemos una silla, cualquiera, la que tengamos más cerca. Si nos mantenemos a cierta distancia y no se ejerce sobre ella ninguna acción externa, podremos concluir confiadamente que no se mueve, es decir, que está quieta. En física solemos referimos a este estado como reposo.
Ahora bien, hoy sabemos que nuestro Planeta rota alrededor de su eje y que, por lo tanto, cualquier objeto fijo a su superficie completa un giro cada veinticuatro horas. Como nuestra silla se encuentra "en reposo" sobre la superficie del Planeta, no nos queda más remedio que aceptar que gira con él a la nada despreciable velocidad de 1669 km/h. ¡Más rápido que el sonido!
Si, además, tenemos en cuenta que todo lo que hay en la Tierra se mueve junto con ella alrededor del Sol, el valor anterior parecerá algo absolutamente despreciable comparado con los ¡107.280 km/h! que corresponden a la velocidad de traslación de la Tierra sobre su órbita. Y si ahora consideramos el movimiento de traslación del sistema solar dentro de la Galaxia, y luego la rotación de ésta alrededor de su centro y después su velocidad de alejamiento con respecto al grupo local de Galaxias y... ¡bueno, basta! No hace falta más para darnos cuenta de que el reposo no es un concepto absoluto. En verdad, tampoco lo es el movimiento y, en consecuencia, la forma en que categoricemos el estado de un cuerpo depende exclusivamente del marco de referencia que decidamos tomar.
¿Cuál es la realidad, entonces? Bueno, todo depende del punto de vista con que abordemos la cuestión. Para las circunstancias caseras y cotidianas nada nos impide actuar como si la Tierra estuviera fija en el centro del Universo y, de hecho, así lo hacemos. La realidad que compartimos con nuestros semejantes no es ni más ni menos que una convención en la que se mezclan tanto lo simbólico como los aspectos imaginarios de nuestra mente.
Avancemos un poco más en esto. Cada vez que describimos un objeto hablamos de su forma, color, aspereza, suavidad, aroma, etc. ¿Acaso alguna de estas categorías van más allá de la subjetividad de nuestras percepciones?
La evolución de la vida en nuestro Planeta ha llegado a sutilizar increíblemente a los mecanismos que brindan información a un organismo sobre las condiciones del medio externo. En él caso de la especie humana podemos reconocer distintos tipos de sensores que son activados por estímulos bien específicos. Cuando un sensor es activado transmite una señal al centro de procesamiento correspondiente que transforma esta señal en una sensación. Cada sensación individual se corresponde con una unidad de información correspondiente a alguna variable del medio externo (también podría ser del medio interno). Ahora bien, si fuéramos una ameba, no tendríamos más que dos tipos básicos de sensaciones. O la señal provoca una irritación en la membrana que nos alejaría de un objeto o, por el contrario, nos veríamos atraídos por él. Claro que ni siquiera tendríamos posibilidad de saber qué cosa es.
Afortunadamente no somos una ameba y a cada sensor específico le corresponde una gama de sensaciones bien diferenciadas. Los bastoncitos de la retina responden a la intensidad de la radiación electromagnética correspondiente al espectro luminoso. La sensación formada genera, en nuestra mente, una imagen de contraste entre lo que denominamos oscuridad y claridad. Del mismo modo, los conos producen diferentes señales al absorber radiación luminosa de distinta frecuencia. Cada señal es interpretada por nuestra mente como un determinado color. Las papilas táctiles son sensores sumamente específicos para la presión y según su intensidad se formará en la mente la imagen de lo suave o lo áspero. Junto a ellas, las papilas térmicas reaccionan a la radiación infrarroja enviando una señal que se transformará en la sensación de frío o calor y así podríamos continuar describiendo unos cuantos sensores más de nuestro organismo.
El tipo de sensaciones con que interpretamos cada señal de los sensores se halla íntimamente ligada a nuestra línea evolutiva. Si fuéramos mosquitos "veríamos" mucho mejor con calor que con luz. Por otro lado, existen muchos otros estímulos para los cuales no disponemos de ningún sensor, como por ejemplo, la radiación ultravioleta o las microondas.
Podrán darse cuenta ahora de que la realidad que compartimos es simplemente una creación de nuestra mente. Una interpretación que nos da el cerebro de las señales que le llegan y que muy bien podría haber sido otra totalmente distinta si la evolución de los sistemas biológicos del Planeta hubiera tomado otros rumbos. Es más, el sistema de percepciones es similar entre un sujeto humano y otro, pero jamás es idéntico.
Dos personas distintas nunca ven el mismo color ni sienten el mismo aroma. La similitud del sistema de percepciones nos ha permitido construir una realidad social compartida, pero ésta es siempre diferente de cada realidad individual.
En el universo Real no hay luz ni oscuridad, ni frío, ni calor, ni aspereza o suavidad.

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO: LA RELATIVIDAD DE LOS CONCEPTOS DE FRÍO Y CALOR.

Experiencia 1.

1.  Preparar tres recipientes con agua a distinta temperatura: agua caliente, agua tibia y agua fría.
2.  Introducir una mano en cada uno de los recipientes de los extremos y mantenerlas en agua caliente y fría por unos minutos.
3.  Retirar las manos de sendos recipientes e introducirlas en el recipiente central que contiene agua tibia.
4.  Registrar las sensaciones de frío y de calor y observar que a pesar de que el agua se encuentra a la misma temperatura nuestros sentidos nos indican sensaciones diferentes en cada mano.

Experiencia 2.

1.  Dejar en una habitación durante cierto tiempo un trozo de hierro y un trozo de algodón.
2.  Tocar con ambas manos esos cuerpos.
3.  Los dos cuerpos se encuentran a la misma temperatura; sin embargo, el hierro nos parece muy frío comparado con la sensación del algodón.
4. Explicar que al dejar suficiente tiempo los dos cuerpos en un mismo ambiente ambos poseer, la misma temperatura, sin embargo al ser el hierro mejor conductor del calor, absorbe más rápidamente el calor de nuestra mano lo que nos da la sensación de que se encuentra a menor temperatura que el algodón.
• NATURALEZA DEL CALOR.
Hasta fines del siglo XVIII, el calor era concebido como un fluido sin peso que se encontraba diseminado en la masa de los cuerpos. Este fluido llamado calórico era capaz de pasar de un cuerpo a otro con muchísima velocidad; entonces, cuando un cuerpo se calentaba se admitía que al calórico que inicialmente poseía se había agregado otra cantidad del mismo proveniente del exterior. Análogamente cuando un cuerpo se enfriaba, una cierta cantidad de calórico salía de él. Se llamó calórico específico a la cantidad de fluido contenida en la unidad de masa de los cuerpos. Esta teoría entraba en un terreno resbaladizo cuando trataba de explicar las experiencias en las que se producía calor por frotamiento. Cuando se lima un pedazo de cobre hasta el punto de desprender limaduras, se desarrolla calor. La aparición del mismo se explica a partir de esta teoría, admitiendo que en el frotamiento los cuerpos se pulverizan y la materia en estado altamente fragmentado posee menor calor específico, por lo tanto, sin variar la cantidad de calor se obtiene un aumento de temperatura. Es decir, ¡las limaduras de hierro presentan calor específico menor que el cobre compacto!
En 1799, Davy realizó una experiencia que modificaría sustancialmente la "teoría del calórico". Mediante el frotamiento de dos trozos de hielo (bajo una campana de una máquina neumática enfriada por debajo del 0°C) consiguió que los mismos, cuya temperatura era -2°C, se fundieran obteniendo agua a +2°C. Los partidarios de la teoría del calórico explicarían lo sucedido diciendo que por medio del frotamiento se consiguió que el calórico del hielo saliera y en consecuencia al ser el calórico específico del agua menor que el del hielo, el agua ya no puede conservar su estado sólido y vuelve al líquido. Sin embargo, el hecho de que el calórico específico del hielo (0,5) sea menor que el del agua (1) fue el basamento en el que se apoyó la argumentación para refutar la teoría del calórico, ya que en este caso no cabe la explicación anterior pues como consecuencia del frotamiento se obtiene -simultáneamente- un cuerpo de mayor capacidad calorífica y un aumento de temperatura.
Resulta de la experiencia de Davy y de muchas otras más, la relación existente entre el calor y la energía mecánica. La "teoría mecánica del calor" basa sus principios en esta estrecha vinculación y asegura que los fenómenos térmicos consisten en la modificación de la energía mecánica de las moléculas de los cuerpos.
Al explicar los estados físicos del agua hemos descripto el modelo representativo para cada uno de los estados: sólido, líquido y gaseoso. Así es que aceptamos para el estado sólido el hecho de que las moléculas presentan una posición media determinada, resultante del equilibrio entre las fuerzas de cohesión y las de repulsión. En este equilibrio las moléculas presentan un movimiento oscilatorio restringido a sus posiciones medias, pero al recibir calor dicho movimiento adquiere mayor amplitud. El mayor grado de libertad de movimiento de las moléculas trae como consecuencia directa el incremento de las intensidades de las fuerzas repulsivas y la mayor separación de las moléculas de sus posiciones medias y, entonces, decimos que el cuerpo se dilata. Si el calor entregado es suficiente para producir el desordenamiento inicial del sólido, las moléculas se dispersan por toda la masa del cuerpo alcanzándose el estado líquido. En otras palabras, el calor absorbido se manifiesta como el aumento de la energía cinética de las moléculas. Lo explicado para los sólidos es también valido para líquidos y gases y admitiremos entonces que el calor se transforma en energía mecánica molecular, y en consecuencia, del movimiento molecular de la materia nace el calor. Observamos que la palabra calor hace referencia entonces, a dos cosas diferentes, en primer término hablamos del efecto para luego referirnos a la causa.
A partir de lo escuetamente expuesto hasta aquí como teoría mecánica del calor podemos explicar algunos de los efectos más inmediatos del calor como, por ejemplo, que los cuerpos se dilaten cuando se encuentran bajo su acción y también las formas en que se propaga. Si colocamos una varilla metálica al fuego observamos cómo el calor se propaga desde el extremo calentado directamente hacia el extremo por el cual la sujetamos. Más aún después de un cierto tiempo de estar expuesta al fuego alcanzará tal temperatura que se nos hará imposible continuar manteniéndola en nuestras manos. Aceptaremos entonces, que la barra se ha calentado progresivamente por una comunicación de movimiento operada en su interior de molécula a molécula y llamaremos a esta forma de propagación del calor, conducción. Esta forma de transmisión del calor es propia de los cuerpos sólidos y en ella no se verifica transporte de materia.

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO: PROPAGACIÓN DEL CALOR EN LOS FLUIDOS.
1.  Colocar en un recipiente de vidrio suficiente cantidad de agua con algunos fideos chiquitos (municiones), papelitos pequeños o aserrín.
2.  Calentar sobre tela metálica a la llama de un mechero.
3.  Observar el movimiento de las partículas colocadas en el agua y describirlo.
La experiencia anterior nos permitirá explicar la manera en que el calor se propaga en los líquidos y gases, llamada convección. En ella es claro notar por el movimiento de las partículas, el desplazamiento o arrastre de materia. El líquido que recibe calor asciende y es reemplazado por el líquido frío de la parte superior. Este movimiento del fluido se ve materializado por el movimiento de las partículas en suspensión de nuestra experiencia y la causa del mismo es la menor densidad adquirida por las capas más calientes que, en consecuencia, ascienden desalojando las más frías.
Veamos ahora el siguiente ejemplo: cuando nos colocamos en frente de una estufa inmediatamente sentimos el calor que nos trasmite el aire; sin embargo, la mayor cantidad de calor llega a nosotros por radiación. Es decir, puede suceder que el aire de una habitación esté frío y, sin embargo, cuando nos acercamos a la estufa sentimos calor, es decir, estas fuentes irradian calor el cual es percibido por nuestros sentidos a pesar de que el aire de la habitación esté frío. La forma en que recibimos el calor no es ninguna de las mencionadas ya que en ella no interviene ningún medio material. Ésta es la forma en que llega el calor del Sol a la Tierra, mediante radiaciones del mismo tipo que las radiaciones luminosas y a las que se denominan rayos infrarrojos. Pero las radiaciones luminosas y calóricas son ínfimos componentes de las denominadas radiaciones electromagnéticas, cuyo estudio dejaremos para otra oportunidad.
Entendiendo entonces al calor como radiaciones infrarrojas de las radiaciones electromagnéticas centremos nuestra atención en los efectos que dicha radiación provoca sobre los cuerpos. Cuando la radiación infrarroja incide sobre un cuerpo se produce una interacción entre la energía asociada con la misma y las moléculas que componen el cuerpo. Dicha energía es "aprovechada" por las moléculas para aumentar su energía cinética, es decir, su movimiento. No es posible para el ser humano percibir este movimiento, pero los diferentes efectos de dicho movimiento, al que llamarnos calor, ejercen mayor o menor impresión de nuestros sentidos.

Por Claudia Viola y Alejandro Lino
Extraído de revista “La Obra” nº: 946