Energia neta?

Publicat el 10 de maig de 2011 per Toni

Qualsevol material que es combina amb l’oxigen produint molta calor diem que és combustible. Els combustibles no són cap família química de substàncies, però parlant en llenguatge de carrer, a tothom li ve al cap el butà, el propà, la benzina i el gasoil, perquè són, de lluny, els més emprats.

Tots ells cremen bé amb l’oxigen i tots produeixen molta calor. Les molècules del butà i del propà estan constituïdes per cadenes d’àtoms de carboni: tres el propà i quatre el butà, i el metà -el gas dels pantans i el temut gas de les mines de carbó-, avui en desús com a combustible, només un. El gas propà que arriba a les llars i el gas butà de les ampolles taronges són, en realitat, mescles de diferents gasos el component principal de les quals són el propà i el butà respectivament. Les benzines i els gasoils també són mescles, molt variables segons la utilitat i el fabricant. Però la combustió de tots ells, sigui a l’escalfador o al motor del cotxe, produeix aigua i diòxid de carboni: exactament una molècula de diòxid de carboni per cada àtom de carboni.

La causa fonamental de la calor que desprenen tots ells és el trencament dels enllaços entre els àtoms de carboni. Com més llargues són aquestes cadenes, millor. Per això, un mateix volum de propà proporciona dues vegades i mitja més calor que si és de metà, que no té àtoms de carboni enllaçats, i el butà, amb quatre àtoms, proporciona un 30% més de calor que el propà, que només en té tres.

Les companyies subministradores volen fer veure que l’energia del gas és neta perquè produeix diòxid de carboni net, però això només és una mitja veritat, perquè el diòxid de carboni no és ni net ni brut.  Els gasos liquats produeixen tant de diòxid de carboni com àtoms de carboni té la molècula. Un volum de metà produeix un volum igual de diòxid de carboni, però el propà en produeix el triple i el butà en produeix quatre vegades més. El propà, això sí, és el que té un balanç més favorable de tots tres, ja que forneix més energia per cada molècula de diòxid de carboni emesa.

El diòxid de carboni no és pas cap gas tòxic i, de fet, gràcies a ell, la Terra reté part de la radiació solar que d’altra manera es perdria en l’espai i fa que sigui un planeta habitable, amb aigua líquida i plantes que utilitzen aquests àtoms de carboni per construir llurs estructures fonamentals.

El problema és que el diòxid de carboni proporcionat per totes les combustions, tant de butà o propà com de benzines i gasoils, procedeix de grans bosses que han romàs durant milions d’anys emmagatzemades sota terra. Aquest diòxid de carboni l’estem ara injectant a l’atmosfera massa ràpidament perquè els mecanismes de regulació del planeta, que són molts, se’n surtin. I si hi ha més diòxid de carboni, hi ha menys radiació perduda en l’espai i, doncs, augmenta la temperatura. Ja es veu ara que cremar gas propà és només una mica menys dolent que cremar qualsevol altre combustible fòssil.

Però la imatge de la flama blava, el verd de les plantes i els colors tan suaus que utilitzen les distribuïdores de gas, semblen suggerir tota una altra cosa.

Publicat dins de Ciència, Fotografies, Química | Etiquetat com a , , , , , , , , | 6 comentaris

El color de la margarina

Publicat el 3 de maig de 2011 per Toni
Fotografia: Blue Woman is Going by a Walk under the Flags, New York, 1992, 2007


Una de les coses que pot resultar sorprenent dels Estats Units és el color de la margarina. Dic que pot resultar sorprenent perquè hi ha tantes coses sorprenents com individus sorpresos i tothom té un llindar propi de sorpresa i se sorprèn de les coses que el sorprenen. Feta, doncs, aquesta declaració de relativisme universal, insisteixo en el color de la margarina als Estats units d’Amèrica: és totalment blanca.

Jo mai no havia vist margarina blanca fins que hi vaig viatjar. Sempre hi ha algú que pensa que allà és blanca perquè està feta d’oli de cacauet o similar, però no. Els greixos són substàncies molt blanques. La margarina sempre és blanca perquè està feta de greixos, que són blancs. Però la margarina dels Estats Units no conté colorant i l’europea sí que en conté. La margarina europea imita descaradament la mantega, en textura i color, i ho fa tan bé que és difícil diferenciar-les només per la vista. No us precipiteu: no hi ha en això cap intenció d’engany, com algú podria pensar, perquè la margarina està correctament etiquetada, a Europa i als Estat Units, i no és possible confondre un producte per l’altre. Ni tampoc no cal pensar, per la mateixa raó, que allà les grans multinacionals alimentàries són més honestes que aquí. L’honestedat, aquí i allí, és un valor que hem de suposar (o no) allí com aquí.

La margarina és un aliment artificial, producte de la tecnologia. Podríem dir que la cervesa, el pa o el iogurt també ho són, ben cert, però la margarina existeix per encàrrec, cosa que no els succeeix als altres.

I, doncs, quina és la història de la margarina?

Napoleó III fou escollit president de la República de França el 1848. Tres anys més tard, però, va decidir prescindir de la república i el 1852 es va coronar emperador de l’Imperi Francès. Per aquella època, a Europa se solia tractar la política per la via militar, la qual cosa comportava despeses insostenibles. L’exèrcit havia de menjar i els ciutadans de l’antiga república també. Segurament una gran fe en la ciència i en la tecnologia, molt pròpia del segle XIX, va portar a Napoleó III a convocar un concurs per trobar un succedani de la mantega. Un químic de l’època, Hippolyte Mège-Mouries, que havia estat treballant amb àcids grassos, va partir d’olis vegetals, els va tractar a molta pressió i els va afegir butirina, un èster triglicèrid de l’àcid butíric. Als qui això de la Química els cau lluny hauran identificat, tanmateix, les paraules clau: àcid gras, greix vegetal, triglicèrid. No cal més. És així com va néixer l’oleomargarina, nom primigeni de la margarina.

El producte resultant és molt blanc, però això es pot solucionar addicionant-hi colorant. La margarina moderna no s’obté de la mateixa manera, però la composició no ha variat gaire: olis vegetals hidrogenats; llet desnatada; emulsionants; poca sal; un conservant, generalment sorbat de potassi, per evitar l’oxidació (pocs suporten el gust ranci); betacarotens, els colorants de la família dels que donen el color a la pastanaga; i finament totes les vitamines i sals minerals i oligoelements, sigui el que sigui això, que vulgueu afegir-li. No em malinterpreteu: la margarina pot ser tan saludable com la mantega; fins i tot, més saludable que la mantega, sobre l’obtenció de la qual no hi tenim gaire control, perquè, en ser la margarina un producte artificial, podem decidir què hi posem i què no hi posem, si la volem amb uns greixos o amb uns altres, si n’eliminem el colesterol, o si hi posem més sodi o menys, o quin colorant, al·lergènic o no.

El cas és que Mège-Mouries va vendre’n la patent a l’empresa holandesa que anys a venir esdevindria UNILEVER (Us sona?) i l’invent de la margarina prengué forta embranzida. La margarina es podia fabricar en les quantitats que convingués i l’obtenció era ràpida i barata. Compareu-ho, si més no, amb l’obtenció de la mantega, que cal haver transportat des del lloc on s’obté la llet, on pasturen les vaques,  a qui cal cuidar molt bé i les quals, al seu torn, es prenen el seu temps i necessiten el seu espai per menjar i créixer! La mantega, encara avui dia, té molt d’artesanal; la margarina és un producte genuïnament industrial.

Un mercat emergent d’aleshores era el nord-americà. L’americana, a més, ja era en aquell moment una societat sensible a la innovació. Així que aviat l’oleomargarina hi fou exportada. Però als Estats Units, els productors de llet i derivats tenien molta influència i no estaven disposats a deixar que la margarina acabés substituint la mantega de tota la vida, no fos cas que algú acabés confonent mercat lliure i lliure mercat! Van aconseguir, consegüentment, l’aprovació d’una sèrie de mesures per tal d’obstaculitzar-ne la comercialització: aplicar impostos més alts sobre la seva venda, dificultar-ne l’establiment d’empreses productores, obligar a vendre’n petites quantitats (encara avui costa trobar paquets de margarina més grans de 400 g) i, finalment però no menys important, prohibir l’addició de colorant. Sembla una bajanada, però us asseguro que menjar una mantega tan blanca no ve de gust: mengem també pels ulls. A la vista de la reacció dels productors de llet i derivats, i si algú creia en el mercat als Estats Units en tant que paradigma del deixar fer, ja veieu que només és així mentre les coses rutllen bé (per a qui mana).

Les pressions contra la margarina van començar a cedir llavors de la gran crisi de finals dels anys 20 per la mateixa raó que Napoleó III n’havia convocat el concurs setanta  anys abans: la fam. Avui la venda de margarina als Estats Units crec que s’ha normalitzat (no en conec els detalls fiscals) però, sigui per tradició o potser per lleis no derogades, en molts estats es ven en paquets petits (en un país on el iogurt es ven per litres!) i, sempre, de color blanc. El mateix blanc del llard de la cuina de l’àvia, ves.

 

EUA
Publicat dins de Ciència, Fotografies, Història de la Ciència, Química, Viatges | Etiquetat com a , , , , , , , | Deixa un comentari

Tast de colesterol

Publicat el 26 d'abril de 2011 per Toni

El nom químic del colesterol és 10,13-dimetil-17-(16-metilheptan-2-il)-2,3,4, 7,8,9,11,12,14,16,17-dodecahidro-1H-ciclopenta[a] fenantren-3-ol.

Deixem-ho, doncs, en colesterol!

El colesterol és una substància present en els organismes animals d’una importància cabdal en els processos relacionats amb les membranes de les cèl·lules i com a precursora, entre d’altres, de la vitamina D i de les hormones sexuals. La molècula conté una part afí a l’aigua i una part afí als greixos. Això fa que pugui actuar també com ho fa un detergent. Les cèl·lules, sobretot les del fetge, òrgans sexuals i glàndules adrenals,  sintetitzen el colesterol que no és ingerit, uns 800 mg diaris. S’emmagatzema en la vesícula biliar per expulsar-lo a l’intestí quan es requereix emulsionar els greixos, actuant aleshores com actua el sabó. El colesterol pot acumular-se en la vesícula, a causa d’algun problema, i formar-hi els càlculs biliars.

La sang no pot transportar el colesterol directament perquè hi és insoluble, però sí combinat amb les substàncies anomenades colesterols “bo” i “dolent” (HDL i LDL, acrònims de l’anglès per lipoproteïnes d’alta i baixa densitat) i que, en realitat, no tenen res a veure amb la molècula de colesterol.  La sang conté, entre altres moltes substàncies, els complexos formats entre colesterol i l’HDL i colesterol i LDL  i els transporta allà on el flux sanguini vagi. El complex HDL-colesterol es trenca, tot alliberant el colesterol, en arribar a determinades cèl·lules que es troben fonamentalment al fetge. En canvi, el complex LDL-colesterol allibera colesterol en contacte amb totes les cèl·lules que el requereixen per mitjà d’un complicat mecanisme en la membrana cel·lular que no es coneix encara del tot.  Per això, sovint diem que les HDL són les responsables del transport de colesterol fins al fetge i les LDL les responsables del transport fins a les cèl·lules, però ja es veu que només és una forma de parlar. No hi ha, doncs, ni bons ni dolents, però un excés de LDL fa que la sang contingui més colesterol del necessari i és el símptoma d’algun mal funcionament. En certa manera, és com els cotxes que vaguen pels carrers buscant aparcament. Com que hi ha més cotxes que aparcaments, el trànsit acaba essent més dens del que seria. En el cas del colesterol, com que és insoluble en la sang llevat de quan es combina amb l’HDL o l’LDL, pot ocasionar petits dipòsits que obturen el flux amb conseqüències a la llarga gravíssimes.

Al segle XVIII, la Química només podia tenir preocupació per les propietats observables: la forma, el color, el tacte, fins i tot el gust. Haller, al 1764, descrivia les concrecions biliars com insípides, però amb nucli amarg. Poca broma! Certament, la bioquímica, tal i com avui l’entenem, era a Olot fent barretines. Per dir-ho d’una manera més precisa, el seu paradigma, entès com un conjunt d’idees, de procediments i d’instruments, era extraordinàriament lluny de l’actual. Les investigacions sobre la bilis, per tant, seguien camins purament exploratoris, sense un objectiu que les guiés.

Haller va sotmetre les concrecions a l’àcid nítric, al sulfúric, les va destil·lar, les va dissoldre en tota mena de substàncies i, pel que sembla, també les va… tastar. I en cada cas, va anar apuntant detalladament tot allò que podia observar: color, gust, olor, textura… Antonio Vallisnieri va trobar que els càlculs biliars es dissolien bé en alcohol etílic i això va permetre que Poulletier de la Salle obtingués per cristal·lització el colesterol. No hi ha una data segura per a l’esdeveniment, però probablement fou cap a 1758. Ningú no sabia què era ni quina funció tenia i fins i tot no va tenir el nom de colesterol (en grec, Kole vol dir fel i stereos vol dir sòlid) ni cap altre fins 1814, llavors que  Chevreul va anomenar colesterina la substància que una cinquantena d’anys enrere havia cristal·litzat Poulletier.

La diferenciació entre àtom i molècula d’avui dia no existia i el concepte de substància, bàsic en Química, era a les beceroles. En aquest context, doncs, era difícil anar gaire més enllà de l’article de l’època que, tot referint-se a Poulletier, deia: és l’únic que ha separat, mitjançant l’esperit de vi, dels càlculs de la vesícula de la fel de l’home, una concreció salini-forme disposada en làmines fines argentades molt lleugeres, i lluents com la sal sedativa [la sal sedativa és l’actual àcid bòric, els cristalls del qual recorden la lluentor de la seda].

Làmines fines, argentades i lluentes: lluny, molt lluny eren de la descripció que avui fem del colesterol.

 

Publicat dins de Ciència, Història de la Ciència, Química | Etiquetat com a , , , , | 1 comentari

Podem pesar la Terra?

Publicat el 19 d'abril de 2011 per Toni
Fotografia: Pesant pomes, Barcelona, 2010


Fa cosa d’un any, volia fotografiar una bàscula per il·lustrar una publicació que preparava. Cap de les fotografies que vaig fer servia i al final vaig tirar de Creative Commons atès que la publicació també estava sota aquesta llicència. Però, ves, la imatge d’aquesta entrada em va agradar. En la publicació, volia il·lustrar la diferència entre la massa i el pes. Són dos mots que en el llenguatge de carrer resulten sinònims, sens dubte, però no pas en el llenguatge científic, obligat a precisar més. La massa és una mesura de la quantitat de matèria però el pes és, científicament, la força amb la qual el planeta atrau una massa. La massa es mesura en quilograms (kg) (o grams o tots els múltiples i divisors que vulgueu) però el pes es mesura en una unitat menys coneguda, el Newton. A la Terra, un kilogram (o quilogram) és atret amb una força de 9,8 Newton, però a la Lluna, només pesaria 1,6 Newton. La massa seguiria essent la mateixa, perquè no hi ha pas menys matèria pel fet d’estar-se a la Lluna o a la Terra. Només és més petit el pes perquè, en ser més petita la Lluna que la Terra, fa menys força d’atracció. Les bàscules com la de la foto mesuren el pes perquè comparen la força que fa la Terra amb la força que cal fer per estirar (les que pengen als mercats) o comprimir (la de la cuina de casa) una molla. Les balances, en canvi, comparen la força que la Terra fa sobre un platet amb la que fa sobre l’altre platet, al qual hi afegim o traiem peces de massa coneguda fins que equilibrem ambdós platets. Com que la massa és la mateixa en cada platet, una balança equilibrada a la Terra també ho és a la Lluna i, per això, sovint diem que mesura la massa, però ja veieu que no és ben bé així.

Es pot pesar el món? Ben cert que no podem posar el món en una bàscula com fem amb les pomes, però Henry Cavendish (1731-1810), un home curiós i admirable en molts aspectes, va proposar-se de fer-ho. Cavendish no era cap innovador, no era cap científic revolucionari, sinó més aviat allò que avui descriuríem en llenguatge de carrer com una formigueta. Era, sí, un gran experimentador, rigorós i metòdic, incansable, que repetia cada mesura les vegades que calgués, o tot l’experiment si convenia. Però ell treballava en el marc de les idees del seu temps, sense sortir-se’n un pèl. Quan Cavendish es va proposar pesar el món (sembla que és l’expressió per ell emprada), no ho feia amb cap propòsit de revolucionar res, sinó d’aprofundir en allò que ja se sabia utilitzant les eines convencionals, amb les idees en boga i els mètodes habituals. No hi havia res de revolucionari en les seves intencions, ben al contrari, i tanmateix resulta fascinant que algú vulgui pesar el planeta, oi? És que la ciència neix de la fascinació.

Allò que ell va fer en el que hom recorda com Experiment de Cavendish és trobar quantes vegades la Terra atreia més fort una bola que no pas ho feia una altra bola. Més clar: va mesurar la força d’atracció entre dues masses i la força d’atracció de la Terra sobre una de les masses i finalment va comparar ambdues quantitats. De la comparació, quasi una regla de tres, se’n dedueix la massa de la Terra. No és exactament pesar la Terra, atès que pesar la Terra no es pot perquè no té sentit mesurar la força amb la qual la Terra atrau la Terra, però si acceptem de jugar amb el llenguatge, aleshores sí que podem dir que va pesar el planeta. Per mesurar forces tan extraordinàriament petites, Cavendish no podia usar una bàscula. Va utilitzar quelcom ja inventat i que havia heretat feia poc: una balança de torsió. Pengeu un pes d’un fil qualsevol, feu-hi una petita torsió i observeu com el pes segueix un moviment d’oscil·lació dreta-esquerra semblant al de puja-baixa d’una molla. Això permet emprar el fil com utilitza una bàscula la molla. Amb molt poca força, el pes gira bastant, i gira més com més força s’hi fa, però tot i així, Cavendish va mesurar el petitíssim angle havent d’emprar… un telescopi!

El que dèiem: una formigueta. Però una formigueta capaç de mesurar la massa de tot un planeta!

 

 

 

 

 

 

Publicat dins de Ciència, Fotografies | Etiquetat com a , , , , , , , , | 2 comentaris

L'efecte hivernacle o l'espoli del futur

Publicat el 12 d'abril de 2011 per Toni

De petit, el meu avi solia portar-nos a Sitges en un Ford negre amb més forma de camió que no pas de cotxe. Era un cotxe molt antic i devia ser bastant rònec, perquè unes hores abans de sortir, sempre l’hi veia remenar el motor i, malgrat això, recordo almenys dues panes d’aquelles d’haver d’agafar el tren a Castelldefels. Jo, naturalment, l’ajudava, d’aquella manera que ajuden els nens llavors que els pastaries i, tot i que sóc conscient que els meus perquès el treien de polleguera, sempre em venia a trobar perquè l’ajudés. Recordo que rondinava molt de la calor que feia el color negre, però -permeteu-me un joc de paraules- això de la calor del color em deixava fred. Anys després, vaig saber que el color dels objectes té relació amb la llum que reflecteixen. Els cotxes vermells, il·luminats amb llum blanca -que conté tots els colors-, reflecteixen només vermell, i absorbeixen tots els altres. El blancs reflecteixen tota la llum i el negres l’absorbeixen tota, perquè el blanc és la suma de tots els colors i el color negre n’és l’absència. Com que la radiació absorbida fa augmentar la temperatura i el negre absorbeix tots els calors, aquell Ford negre del meu avi s’escalfava -mai millor dit- infernalment!

La radiació que emeten els cossos depèn de la temperatura a què es troben. El nostre sol radia fonamentalment llum blanca perquè la seva escorça es troba a 6000 C. La Terra radia en l’infraroig perquè està afortunadament més freda. Els nostres ulls van evolucionar en un ambient de llum blanca, que és el que sabem veure, i no podem veure la radiació infraroja, ni les microones, ni la radiofreqüència perquè no hi havia cap avantatge en fer-ho. Però una gran part de la radiació solar que rebotem -com a planeta- és infraroja. No existeix el color infraroig perquè no el detecta l’ull i, doncs, no l’interpreta el cervell, però si existís, seria el color que veuríem en mirar el planeta des de la nostra lluna si no fos perquè algunes substàncies, com ara el diòxid de carboni o el vapor d’aigua, absorbeixen la radiació infraroja com el cotxe del meu avi absorbia tots els colors. Això fa que la Terra no irradiï massa energia i no es refredi excessivament. La nostra atmosfera ha actuat, gràcies al vapor d’aigua i al diòxid de carboni, com el sostre d’un hivernacle. Per sort per a nosaltres, l’efecte hivernacle ha existit sempre i gràcies a ell, la Terra és un lloc temperat i habitable.

Aleshores, per què és dolent el diòxid de carboni?

Gràcies a la fotosíntesi que realitzen les plantes, els àtoms de carboni del diòxid de carboni s’incorporen a l’estructura de fulles i troncs. Els mateixos àtoms formaran part de la vaca després de pasturar i de nosaltres, havent repassat un bon filet. Les plantes, però, respiren com ho fem nosaltres i desprenen diòxid de carboni i aigua, també com nosaltres i la majoria dels éssers vius terrestres i aquàtics. El procés forneix l’energia necessària per escometre totes les funcions i tanca el cicle que van començar les plantes amb la fotosíntesi. Alternativament, el diòxid de carboni  pot formar carbonats o dissoldre’s en el mar, on pot acabar immobilitzat, per exemple, en els coralls, i també en les enormes bosses subterrànies de carbó, petroli o gas formades fa milions d’anys. Existeixen, doncs, molts mecanismes que en regulen la quantitat a l’atmosfera.

Vet aquí que cremar un arbre pot ser una salvatjada però no augmenta el diòxid de carboni atmosfèric perquè simplement tanquem la circulació del carboni al planeta: retornem a l’atmosfera els àtoms de carboni que l’arbre va extreure-hi al llarg del seu creixement. Cremar carbó, petroli o gas, tanmateix, és ben diferent, perquè aleshores retornem a l’atmosfera àtoms de carboni que han romàs durant milions d’anys emmagatzemats en les profunditats del planeta, al marge de la circulació general. Això n’augmenta massa la concentració i també massa ràpidament per permetre actuar amb prou celeritat els mecanismes de regulació que han funcionat durant milions d’anys. Més presència de diòxid de carboni atmosfèric, més opacitat als infrarojos i més escalfament. Com el Ford del meu avi.

A la Catalunya central i prepirinenca de post-guerra, encara s’hi podia trobar la fosca (mai millor dit) figura del carboner. El carboner feia carbó a partir de la combustió parcial de la fusta, que n’elimina l’aigua i els compostos orgànics i, per tant, la mineralitza. Aquesta i l’aprofitament del moviment de l’aigua eren les dues principals fonts d’energia abans de la revolució industrial, llavors que Sitges queia tan lluny de Barcelona. Res a veure amb les necessitats actuals: Sitges és avui tan a prop que hi anem cada dia.

Com en el vell film dels germans Marx, cremem la fusta dels vagons perquè el tren segueixi avançant. Ara per ara, doncs, recorrem tant al carboni del passat que estem espoliant el futur.

 

 

Fotografia: uns nens juguen “al fons” del pantà de Sau, llavors de la secada de 2008. Sau, el poble que fou condemnat a romandre al fons d’un pantà -Ai! El progrés!- va ressuscitar uns mesos tot recordant-nos la futilitat humana.

 

 

 

Publicat dins de Ciència, Comentaris, Fotografies | Etiquetat com a , , , , , , , , , , , , , | 1 comentari

Ni líquid ni sòlid sinó tot alhora

Publicat el 5 d'abril de 2011 per Toni

Quan, jugant al Trivial o fent encreuats, hem de pensar en els estats de la matèria, dubtem entre els tres de tota la vida (sòlid, líquid, gas) o bé d’afegir-hi els misteriós estat de plasma. Però aquest darrer, de moment,  no té gaire interès pràctic perquè a les temperatures on existeix, poca cosa hi podem fer. Hi ha, però, un estat que existeix a temperatures diguem-ne raonables, que no és ni líquid ni sòlid, sinó tot alhora. I aquest sí que ens és útil, i molt, i a més ens el trobem diàriament. Parlo dels cristalls líquids.

I doncs?

La diferència entre un sòlid i un gas és molt fàcil de descriure. En el primer, totes les partícules que el componen estan fortament lligades entre sí, tot formant una xarxa en tres dimensions, és a dir, un cristall. Les partícules tenen una mobilitat molt reduïda i estan, a més, molt juntes. Això explica que els sòlids tinguin una forma determinada i que siguin materials d’una densitat comparativament alta. La resistència que ofereixen a canviar la forma és una mesura de les forces que mantenen unides les partícules constituint el cristall. Al contrari dels sòlids, els gasos estan constituïts de partícules absolutament lliures, sense que hi hagi gairebé forces d’atracció entre elles. En els gasos les partícules estan tan separades com poden per la mateixa raó que si llancem un grapat de bales de vidre en un pot, ocuparan com més espai puguin millor. En els gasos, no hi ha res que lligui les partícules entre sí perquè simplement es troben molt separades. Això explica que la densitat d’un gas sigui tan baixa com permeti el volum del recipient i que no tingui sentit parlar de la forma de cap gas. Però si en comprimim fortament un i aconseguim, doncs, que les partícules s’aproximin prou perquè actuïn les forces d’atracció, aleshores el gas, qualsevol gas, amb més o menys compressió, esdevindrà líquid. En els líquids, les partícules estan més pròximes, si, però no tant com en els sòlids i, per això, la densitat dels líquids és menor que la dels sòlids. El volum d’un líquid és fix, però no pas la forma, perquè les partícules tenen certa llibertat de moviment que fa que puguin rodolar unes sobre les altres, millor o pitjor, tot permetent que el líquid flueixi.

Els motius, doncs, pels quals una substància pot ser sòlida o bé líquida en una temperatura determinada cal cercar-los en les molècules i en com s’atrauen entre sí. Molècules grans fortament atretes unes amb les altres expliquen que la substància tingui un punt de fusió i d’ebullició més alt que si les molècules són petites o bé s’atrauen poc entre sí. La naturalesa de la molècula és important, perquè si hi existeix càrrega elèctrica, amb una part de la molècula negativa i l’altra positiva, aleshores el cantó positiu atrau fortament el cantó negatiu de la molècula del costat, la qual orienta el positiu cap al negatiu de la següent, i successivament. Aquest lligam té lloc no en fils sinó en totes tres dimensions: el resultat acostuma a ser un cristall rígid, un sòlid, per tant. Altres molècules no tenen càrrega elèctrica tan clarament separada i aleshores tampoc no s’atrauen tan fortament: les substàncies constituïdes d’aquestes molècules solen ser líquides a la temperatura on les substàncies constituïdes per molècules amb càrregues elèctriques són sòlides. Però vet aquí un tercer tipus de molècula que resulta ser com les primeres, vistes, per exemple, per la dreta, i com les segones, si les mirem per l’esquerra. D’aquestes substàncies val a dir que n’hi poques, molt poques. En aquestes, la transició de sòlid a líquid no s’esdevé de cop, sinó que ho fan es pot dir que a trossos. Quan mirem les molècules en un eix, semblen perfectament ordenades formant un cristall, d’acord amb una de les dues parts de la molècula. Vistes des d’un altre eix, hi apreciem un cert desordre, perquè en la direcció d’aquest eix, ha esdevingut un líquid, tot honorant l’altra part de la molècula. Si continuem escalfant, la substància esdevindrà líquida en totes tres dimensions, i si refredem, tornarà a formar-se el cristall en tres dimensions. Però hi ha un marge de temperatures en el qual el cristall, segons com es miri, és un líquid, o bé, el líquid, segons com es miri, és un cristall. Qualsevol persona amb sentit comú anomenaria aquest estat com de cristall líquid, tot i l’aparent contradicció de l’expressió.

Qualsevol cristall mostra diferents colors segons com l’orientem cap a llum, i també els cristalls líquids. Molts líquids orienten les molècules segons els camps elèctrics, i també els cristalls líquids. Combinant ambdues propietats, podem aconseguir més o menys transparència segons un senyal elèctric. És així com podem reproduir imatges. Superposant capes diferents de cristalls líquids recobertes de filtres de diferents colors, aconseguim reproduir imatges superposades de diferents colors que el cervell interpretarà com una imatge única en colors. No és fàcil, no, construir l’invent, però avui les pantalles LCD ho envaeixen tot i, segons per quines aplicacions, ja comencen a ser… antigues, ves.

No us amoïneu si el termòmetre digital del jardí es torna il·legible, negre, un migdia d’agost. Amb la temperatura al rang de sempre, el termòmetre tornarà a treballar correctament, amb màximes, això sí, d’infart.

Fotografia: Monitors en una sala de joc, Las Vegas, EUA. Amb pocs anys, els monitors de tub van deixar pas a les pantalles LCD (Liquid Crystal Display). Aviat, però, aquestes seran història. El futur són les pantalles LED, però només el futur immediat…
Publicat dins de Ciència, Fotografies | Etiquetat com a , , , , , | Deixa un comentari

Els cotxes elèctrics

Publicat el 29 de març de 2011 per Toni
Fotografia: 50è ral·li Barcelona-Sitges

Tots els anys des d’en fa 53, en aquestes dates, se celebra el ral·li de cotxes d’època de Barcelona a Sitges. Són cotxes, en general, molt ben mantinguts, els  propietaris dels quals els passegen amb orgull. Perquè d’això es tracte: de passejar el cotxe, no pas de passejar amb el cotxe. Personalment, conec el propietari d’un automòbil d’època: hi inverteix força diners en mantenir-lo i reparar-lo, ja que moltes peces cal fer-les a mà, i molt de temps muntant i desmuntant, ajustant, comprovant, netejant, polint i esperant el diumenge per lluir-lo al sol.

La indústria de l’automòbil ha estat en la base de l’enorme desenvolupament econòmic d’Europa i Nord Amèrica durant la segona meitat del segle XX. Sens dubte, actes com el ral·li Barcelona-Sitges de cotxes d’època tenen sempre tant d’èxit perquè aquestes andròmines de formes cantelludes i molt sorolloses han esdevingut part de la nostra història col·lectiva. Tots utilitzen el motor d’explosió i, si aquesta indústria fou -i és- tan important, alguna cosa té a veure amb el preu relativament barat del petroli durant bona part del segle passat.

Però el món canvia i el petroli, tan barat, avui comença a ser prou car per girar la vista cap a d’altres motors. No ens enganyem, doncs: els efectes pol·luents dels hidrocarburs són, sí, un argument, però no pas la raó. I vet aquí que comencen a sortir automòbils que combinen motors clàssics amb motors elèctrics. I com que som sensibles a la innovació, se’ns ven com a innovador. Però no és del tot cert que els cotxes moguts elèctricament siguin una novetat. D’entrada, no ho és per als transport públic… O són una novetat els tramvies? A Barcelona, el desmantellament de la xarxa de tramvies va ser una fita de modernitat… i també la construcció, anys després, de les noves línies de tramvies. Innovació? Modernitat? Deixem-ho només en canvi!

És clar, direu, els tramvies (i els trens i el metro i àdhuc els troleibusos) sempre van pel mateix lloc, no fan servir bateries, no tenen l’autonomia dels cotxes. Cert. Però insisteixo: els cotxes elèctrics no són cap novetat. Heus-ne aquí un anunci dels anys 20:

Imatge: Cartell sota llicència Creative Commons

A tombar de segle, qui volia comprar un automòbil tenia moltes més opcions que no pas avui dia: podia triar un motor de vapor, un motor d’explosió o un motor elèctric. No sé si hi devia haver gaire gent volent comprar cotxes (temo que no), però sí és segur que hi havia ben poca gent que podia comprar-ne cap, perquè l’automòbil era un article de luxe. I dins l’exclusivitat, els elèctrics tenien els acabats més refinats, eren l’elit, amb avantatges importants: no feien soroll, no trontollaven ni vibraven, i eren més fàcils de conduir perquè no requerien canvi de marxes. Tenien ben poca autonomia, ben cert, però suficient per anar a lluir les joies a l’Òpera. No hi havia ningú que es plantegés d’anar-se’n gaire lluny de casa amb un cotxe autopropulsat perquè tampoc no hi havia carreteres adients, ni gasolineres escampades per arreu.

Les primeres bateries triades per impulsar els motors van ser les de plom, les mateixes que fem servir avui per engegar el petit motor elèctric (el démarreur, paraula en francès derivada de démarrer, llançar amarres, que pren sentit d’engegar). Aquest luxe, el del motor elèctric per engegar el motor, incorporat avui en qualsevol motocicleta de les més barates, no el tenien els cotxes de benzina. Calia fer-ho a mà, a cop de maneta: un argument perquè la gent fina, que no veu bé això de suar, s’inclinés per l’electricitat. El cotxe elèctric era el preferit de les dones (milionàries) i dels milionaris. Però no tots els cotxes rutllaven amb les bateries de plom, sinó que n’hi havia de basades en níquel i ferro. Aquesta tecnologia fou la desenvolupada per Thomas A. Edison fins que un incendi a la seva fàbrica en posà fi. El mateix Edison conduïa un d’aquests cotxes, però també els Rockeller de l’època (John D. Rockefeller) i fins i tot Clara Ford, la muller del conegut fabricant d’automòbils Henry Ford. No anaven molt ràpid, uns 30 km/h, una velocitat considerada tanmateix raonable en l’època; però situem les coses en perspectiva: en recorregut urbà, jo trigo cada dia 20 minuts per recórrer els 7 km que em separen de la feina: són 21 Km/h.

Durant un temps, semblava que el cotxe elèctric acabaria guanyant la partida. Però vingueren altres canvis: l’invent de l’estàrter, que permetia engegar el motor de combustió fins i tot si feia fred; la incorporació del petit motor elèctric per engegar-lo dignament (sense suar), i sobretot el descobriment d’enormes quantitats de petroli a Texas, que n’abaratia el preu.

La resta de la història ja la coneixem tots. Ara tornem als principis elèctrics. Tot torna. Com el tramvia.
 

Fotografia: El Golden Gate ple d’automòbils, cap d’elèctric.   © Antoni Alcázar, San Francisco, 2007

 

Carreteres
Ral·li Barcelona - sitges

 

Publicat dins de Ciència, Comentaris, Fotografies, Història de la Ciència | Etiquetat com a , , , , , , , , , , , | Deixa un comentari

L'energia nuclear: una bona pregunta

Publicat el 22 de març de 2011 per Toni

Fa anys, a l’Escola d’Enginyeria Industrial de Barcelona, gairebé a tocar el bar de les facultats de Física i Química, on jo estudiava, hi havia un reactor nuclear en funcionament per a ús de la pròpia universitat. Al bar de la facultat, s’hi feien uns entrepans de sobrassada calenta èpics, i que ens menjàvem sense cap mena de recança en pensar en el reactor mentre discutíem sobre l’ús pacífic de l’àtom. El reactor fou aturat llavors dels Jocs Olímpics però crec que no va ser desmantellat del tot fins bastants anys després. L’energia nuclear, la temuda radiació, ja era perillosa llavors -i coneguda!-, però la sensibilitat ja veiem que va canviant. Sense cap ànim de fer bufa d’una cosa tan seriosa com ara la vida humana, ben segur que els recents esdeveniments al Japó hauran augmentat aquesta diguem-ne sensibilitat tan variable.

L’urani, el combustible de les centrals nuclears, és un metall gris, tòxic, molt dens (19 vegades més que l’aigua), que fon per sobre dels 1100 C i es troba escampat per l’escorça de la Terra. És l’element natural més pesant de la taula periòdica, el 92è. El seu nucli, per tant, té 92 protons: força complicat. L’isòtop més abundant (99,28%) té 146 neutrons: és l’urani 238, un nucli relativament estable, amb un període de semidesintegració (temps que triga a desaparèixer la meitat dels àtoms) de 4.470 milions d’anys. Un segon isòtop, l’U-235 (0,71%) té tres neutrons menys i això fa que  sigui menys estable, amb un període de semidesintegració més curt, de 740 milions d’anys. La resta, fins arribar al 100%, correspon a l’isòtop més lleuger, l’U-234. Aquesta proporció entre isòtops, que és la mateixa en tot el sistema solar, és parcialment responsable de la radiació natural a què estem sotmesos. Radiació natural? Doncs sí, perquè la radiació ha existit sempre i existirà per molts anys. No és cap invent humà.

L’interès per l’urani rau en l’isòtop 235, la radiació del qual convé més a les finalitats d’una central elèctrica d’energia nuclear. Per aprofitar-ne la radioactivitat, cal augmentar-ne la proporció entre l’urani 235 i l’urani 238, la qual cosa es fa per mètodes diversos. El resultat és l’urani enriquit, és a dir, un urani que té una quantitat d’isòtop 235 més elevada que el que es troba en la natura. El resultat també forneix un urani empobrit, és a dir, contenint menys isòtop 235 del que és natural. Mentre l’urani enriquit s’utilitza en les centrals nuclears, l’empobrit s’utilitza quan convé un metall molt dens, com a blindatge de fonts radioactives i  en la construcció de determinat armament.

Antigament els compostos d’urani havien estat emprats per acolorir vidres, però no pas avui dia, que som més sensibles a les coses de la toxicitat. Pel que fa a armament, és recurrent la polèmica pel seu ús en míssils i bombes perforants: i és que també ens hem tornat més sensibles en la guerra… fins i tot en la guerra.

Quan hom fa incidir un neutró sobre un àtom d’urani 235, es forma momentàniament urani 236, que no existeix a la natura perquè és molt inestable. Aquest nucli es trenca en dos trossos més petits i produeix tres neutrons. El procés  de fissió allibera molta energia, però a més, cada neutró dels emesos, si impacta contra un nou nucli d’urani 235, causa una nova trencadissa, idèntica a l’anterior en tot, inclosa la producció de tres neutrons més. Ja veiem, doncs, que és un procés que s’alimenta ell tot sol. Parlem d’una reacció en cadena o auto-sostinguda, perquè, un cop iniciada, segueix sola. La temperatura augmentaria extraordinàriament si no el controléssim evitant que una part dels neutrons generats no impactin amb nou urani 235.

La calor generada per la reacció en cadena s’utilitza per escalfar aigua fins a obtenir vapor a molta pressió, el qual impulsa una turbina i mou un alternador en un procés realment similar al d’una central tèrmica. Per això, sovint es parla de l’urani com a combustible, però aquí no hi ha cap combustió i l’energia involucrada en el trencament del nucli dels àtoms és molt més gran que l’energia lligada al trencament dels enllaços en una combustió. Hi ha més diferències: l’energia d’origen nuclear no emet diòxid de carboni a l’atmosfera, però sí que produeix residus tòxics i molt radioactius que cal emmagatzemar perfectament segellats durant milers d’anys. L’accident més temut en una central nuclear és el trencament del nucli del reactor, el lloc on es troba l’urani i  se’n produeix la seva desintegració, fet que pot tenir lloc quan es perd el control sobre el procés de fissió i la temperatura augmenta desbocadament. Per això, tots els esforços tecnològics s’inverteixen a evitar qualsevol mena de fuga del reactor i a controlar el procés de desintegració atòmica.

És barata l’energia nuclear? Fou Antonio Machado qui va escriure allò de sólo el necio confunde valor y precio. L’energia nuclear és una fugida endavant. I és que sí, ben cert, segons com es compti, l’energia nuclear surt bé de preu: una gran multinacional fa una inversió milionària i, durant vint-i-cinc anys com a mínim, produeix tanta electricitat com pot i la ven més barata i obté beneficis i reparteix dividends entre els inversors. Tothom hi surt (aparentment) guanyant, fins i tot el consumidor, que paga més barata l’electricitat. És clar que, ben mirat, hem passat per alt tota la inversió pública  necessària i que paga, també, el consumidor, tant si deixa els llums encesos tot el dia com si no. Però fem veure que no sabem res de les inversions públiques perquè aquestes es poden compensar amb els ingressos via impostos sobre l’activitat econòmica que genera una electricitat barata, raonament circular ben propi del capitalisme (més activitat, més electricitat, que cal pagar amb més activitat). En aquest cas, convindrem que tot plegat pot ser, segons com ens ho mirem, molt bonic. Llevat -Ai!- que el consumidor que paga l’electricitat més barata… visqui al Japó, és clar. Arribats aquí, si us plau, no confongueu la ironia amb la frivolitat, perquè la vida humana té tant de valor que no té preu.

Però fins i tot vivint lluny del Japó, què passarà d’aquí a mil anys quan la costa Daurada, per exemple, es trobi cofoia de centrals tancades i segellades perquè han exhaurit el període d’ús? On emmagatzemarem els propers dos cents mil anys tots els residus nuclears produïts? Qui pagarà, arribat el cas, les despeses de custòdia d’un material tan perillós?

A qui pot importar què passarà d’aquí a mil anys, Oi? El problema energètic el tenim ara!

Les discussions al bar de la facultat sobre l’ús pacífic de l’àtom, al costat del reactor d’Enginyers, entre mos i mos d’entrepà de sobrassada, m’han dut a la memòria una colla de records i una cosa que vaig aprendre  justament llavors que era estudiant, molt bàsica en ciència: el primer pas per resoldre un problema és formular la bona pregunta. I la bona pregunta en un món tan il·luminat i vertiginós com el nostre, on a Cadis beuen aigua d’Andorra i a Calella de Palafrugell mengen sardina fresca del Cantàbric, no és si energia nuclear si o no, sinó… què és exactament això que anomenem desenvolupament.

Entretant, podem omplir de molins tot l’Empordà.

 

Fotografia: pantalla gegant a la inauguració dels XX campionats mundials d’atletisme. Al·legoria del progrés, Barcelona, 2010

 

 
 

Publicat dins de Ciència, Comentaris, Fotografies, Química | Etiquetat com a , , , , | 5 comentaris

Tsunamis i centrals nuclears: un còctel delirant

Publicat el 15 de març de 2011 per Toni

Fotografia: Temporal de llevant, Sitges, 2010

Les onades del mar són d’allò més inquietant per als navegants i també per als habitants de les zones costaneres. Almenys un cop a l’any, tots els anys, patim a les nostres costes els efectes destructors del mar de llevant desfermat. D’altra banda, el fet que la paraula tsunami tingui l’origen forà no ens ha de fer pensar que no hi hagi tsunamis al Mediterrani. El tsunami, una gran onada, una gran mostra d’energia devastadora, pot aparèixer en qualsevol mar del planeta. La darrera presència en les nostres aigües fou el 2003, llavors que un moviment sísmic al nord d’Àfrica va provocar un tsunami que va trigar 45 minuts d’arribar a les Balears, una distància que els vaixells més ràpids no poden recórrer en menys de dues hores i mitja. Recordo ara mateix haver sentit l’expressió ona blava, a Sitges, quan jo era petit, per referir-se a aquestes onades, més grans que les habituals i més ràpides, d’origen divers, i d’un poder destructor enorme.

Les onades, la versió marítima de les ones, són una forma molt eficient de transportar energia. La descripció matemàtica d’una ona electromagnètica (com les que  permeten llegir aquesta pantalla), o la de les ones de compressió (com les que permeten sentir la notícia del tsunami al Japó), o bé la de les ones del mar és similar.

L’ondulació de la superfície del mar és semblant a l’ondulació d’una bandera. En el mar, l’aigua oscil·la amunt i avall, no avança, només es mou en sentit vertical, però l’ona, ella en sí mateixa, sí que avança. Totes les ones transporten una pertorbació, però no matèria. Per això diem que transporten energia. La distància horitzontal entre dues crestes s’anomena longitud d’ona i la meitat de l’altura entre una vall i una cresta és l’amplitud. Encara falta una cosa per caracteritzar una onada: el temps que mesurem entre el pas de dues crestes consecutives, és a dir, el període. Per conveniència, es parla més de freqüència que no pas de període. La freqüència és el nombre de crestes que es formen en un segon. Ja veiem que és més fàcil mesurar el període, cronòmetre en mà; i la freqüència la podrem calcular més tard perquè és la inversa del període. Del mar estant, és molt fàcil saber a quina velocitat avança una onada: dividiu la longitud d’ona entre el període. Una onada típica pot tenir una longitud d’uns vuit metres i un període de dos o tres segons, però evidentment pot haver-hi moltes variacions.

Tots aquests paràmetres són generals per a qualsevol ona. Les onades, però, tenen comportaments més restringits que altres ones, però no deixen de ser ones. En aigües profundes,  és a dir, llavors que la profunditat és molt més gran que la longitud d’ona, el quadrat de la velocitat s’ajusta bastant a multiplicar 1,6 per la longitud d’ona. Això vol dir que una onada típica mediterrània de mig metre d’amplitud i 8 m de longitud es desplaça a 3,5 m/s (7 nusos). Una llanxa ràpida, navegant posem que a 25 nusos,  i un bou, a 6 nusos, ambdós movent-se seguint les onades, veuran les coses, tanmateix, molt diferents: la llanxa trobarà les onades per proa, a 19 nusos, més curtes i amb freqüència més alta i saltarà d’ona en ona de tal manera que caldrà aferrar-se per no sortir per la borda; el bou observarà onades més llargues amb freqüències més baixes i les entomarà per la popa a un nus, tranquil·lament, fent un moviment harmònic d’oscil·lació longitudinal, tranquil, molt tranquil, però marejant per a molts. Tot això és l’equivalent al mar del canvi de freqüència que sentim en el so del xiulet d’un tren quan passa per l’estació. I és que les onades no són res més que això: ones.

Les onades com les de la fotografia trenquen quan senten el fons, una manera ràpida i un pèl animista de dir que quan la profunditat és petita, la part de sota de l’ona es frena i la superior, que no es frena, fa augmentar l’altura de la onada fins que la desestabilitza, la part superior es tomba sobre la inferior (gran deliri dels surfistes!) i aleshores sí que el mar, no només l’ona, avança. El poder destructiu de les onades a la costa és conseqüència justament d’aquest efecte de frenada. Són moltes tones d’aigua que es desplacen aixafant tot el que arrepleguen per davant. El dia que vaig fer la fotografia d’aquest post,  per la bocana del port esportiu d’Aiguadolç, a Sitges, n’era impossible d’entrar o sortir, atès que qualsevol embarcació (de les mides que poden transitar en aquest port) hauria estat literalment escombrada, arrossegada per l’onada. És per això que, pel que fa a una embarcació al mar -aquí sí- com més grossa, millor.

El cas dels tsunamis, però, no s’adiu del tot amb qualsevol imatge construïda per observació de les onades de sempre. En un tsunami, d’entrada, les coses són diferents perquè és tota la columna d’aigua que es mou amunt i avall, no només la superfície del mar. Imagineu una columna de 4000 m pujant i baixant ni que sigui pocs metres: impressiona pensar-hi en aquests termes, però és així. L’ona d’un tsunami cal tractar-la com una onada en aigües poc profundes perquè la longitud d’ona (que pot ser de 50 km) és molt més gran que la profunditat: és simplement una qüestió de proporcions. Els càlculs d’un tsunami sobre 4000 m de profunditat donen una velocitat de 700 km/h [v=√(g·profunditat)], però en arribar a la costa, un tsunami pot frenar fins a 50 km/h. És fàcil entendre les conseqüències que això té sobre l’altura de la muntanya d’aigua formada i el seu segur esfondrament. El mecanisme és, de fet, el mateix que el d’una onada de les habituals, però les quantitats són desmesurades i les conseqüències, devastadores. L’aigua entra terra endins, s’endú tot el que troba, primer en l’anada i després en la tornada, talment una marea. Si l’aigua troba carrers, pitjor, perquè aleshores el cabal augmenta la velocitat, com en una mànega, i amb la velocitat també augmenta el poder d’arrossegar qualsevol cosa. És una versió augmentada de les riades, ben conegudes a casa nostra, perquè si les avingudes només van al mar, els tsunamis primer entren terra endins i després retornen cap al mar i tot el que no arrepleguen primer, s’ho enduen després.

Construir centrals nuclears a la costa facilita les coses perquè els reactors requereixen grans quantitats d’aigua per refrigerar-se (aigua que després és vessada de nou al mar, més calenta, la qual cosa ja és un problema en sí mateix). Quan el reactor -el lloc segellat a la radiació on es troba l’urani- no es refrigera, la temperatura augmenta fins a fondre les barres del metall tot formant una única massa, la qual cosa fa pujar de cop la radiació.  És com llençar més carbó en una caldera, però aquí no hi ha cap combustió, sinó l’alliberament de les forces que mantenen units els nuclis dels àtoms (quina premonició, el post anterior sobre Otto Hahn!). La temperatura augmenta enormement i ràpidament, amb risc d’explotar i, doncs, rebentar la carcassa protectora del reactor i escampar arreu tota la radiació.

Malgrat la necessitat de refrigerar, sorprèn (o no) que al Japó, el (sísmic) país que va inventar la paraula tsunami, hagin construït centrals  nuclears a la costa. Resulta prou arrogant, oi? En el moment d’escriure aquestes línies, ja són diverses les explosions, tot i la negativa del govern japonès d’admetre cap fuga de radiació.  Que així sia! Altrament, els efectes del tsunami seran el més petit dels problemes.

Sento vergonya d’altri en escoltar la presidenta del fòrum nuclear argumentant com de segures són les centrals nuclears que fins i tot poden suportar sismes i tsunamis.

Ves per on la imatge de sota torna a la modernitat.


 

Per saber-ne més sobre tsunamis
Com funciona una central nuclear
Onades
Manifestacions

 
 
 

Publicat dins de Ciència, Comentaris, Fotografies | Etiquetat com a , , , , , , , , , , , | 1 comentari

Avui és l'aniversari d'Otto Hahn

Publicat el 8 de març de 2011 per Toni

No fa pas gaire, vaig mirar d’arreglar l’estenedor, un d’aquells estenedors retràctils el fil dels quals s’amaga dins d’un mena de caixeta de plàstic que conté una espiral d’acer que fa de molla. El fil no acabava de cargolar-se del tot i, com que el mecanisme no és gens complicat, vaig provar d’arreglar-ho abans de comprar un altre estenedor. En treure els cargols que subjectaven la maquinària amb la molla, però, aquesta va sortir disparada, m’enganxà les ulleres i les ulleres varen volar tres metres enllà. Quin desastre! Afortunadament el vidre de les ulleres no es va trencar, altrament hagués sortit més car al gall que el farciment, i elles, les ulleres, van salvar els meus ulls. No vull pensar què podia haver succeït sense les ulleres! Com que sóc molt tossut, finalment vaig poder recompondre el mecanisme i arreglar l’estenedor, una feina que, a tant l’hora, hauria sortit més cara que comprar-ne un de nou.

He recordat l’anècdota just escrivint aquest post perquè ve al cas de l’estabilitat dels nuclis dels àtoms i del descobriment de la fissió nuclear, allò que avui coneixem com energia nuclear. I, si no el pare (els descobriments solen tenir molts pares), almenys sí una patum de la fissió de l’àtom, és Otto Hahn.

Els nuclis dels àtoms estan formats per protons (partícules amb càrrega elèctrica positiva) i neutrons (partícules sense càrrega elèctrica). Fins als anys 60 del segle passat, aquest fet, que ningú no dubtava, resultava quelcom misteriós, perquè les partícules positives es repel·len entre elles. La resolució d’aquest enigma va impulsar una nova física, la cromodinàmica quàntica. Molt sintèticament, les partícules elementals (protons i neutrons) estan formades per altres de més petites entre les quals hi tenen lloc forces que actuen en un abast petitíssim, de l’ordre de la mil·lèsima part del radi d’un nucli. Aquestes forces, anomenades nuclear forta i nuclear dèbil són les responsables de l’estabilitat nuclear observada. Però, com en la molla de l’estenedor, qualsevol acció que el desestabilitzi fa que el nucli es trenqui alliberant enormes quantitats d’energia, que, a diferència de la molla, ho és en forma de radiació. Sense cap mena d’intenció de frivolitzar, si la molla de l’estenedor va enviar les meves ulleres a dida, el trencament del nucli de l’àtom va esborrar dues ciutats: Hiroshima i Nagasaki.

Otto Hahn (1879-1968), alemany de Hessen, va treballar en el mesurament de la radiació emesa per determinats isòtops, els anomenats radioactius, que es descomponen més o menys lentament. Avui dia és habitual llur ús mèdic en el tractament de determinats tumors. Ni Hahn ni cap coetani seu podia imaginar que en el futur hi hauria hospitals com el Duran i Reynals, de l’Hospitalet, però, a partir del seus treballs amb urani, Otto Robert Frisch va poder evidenciar la fissió, és a dir, el trencament del nucli dels àtoms. Hahn, que no havia fugit de l’alemanya nazi, com sí que ho havien fet coneguts seus, però tampoc no va participar mai en el programa nuclear alemany, fou inclòs en l’operació angloamericana Alsos d’investigació dels avenços científics fets pels alemanys en relació a la bomba nuclear a fi que aquests no caiguessin en mans soviètiques un cop acabada la guerra. Pels seus treballs en la fissió nuclear, va obtenir el premi Nobel de Química l’any 1944, però no va poder recollir-lo fins el 1946 a causa de trobar-se sota arrest: ser alemany i expert en la ciència del nucli dels àtoms i no haver fugit el convertia en sospitós. Res de nou quan s’està en el bàndol perdedor, oi?

Els contraris a l’ús de l’energia nuclear, sigui per generar electricitat  o, encara més, com a armament, podrien (podríem) veure en Otto Hahn un dimoni, però això seria molt injust. Hahn, com molts altres científics les aportacions dels quals han estat cabdals en el desenvolupament de les armes nuclears, en fou un ferm opositor en acabar la guerra. D’exemples d’avenços científics emprats amb finalitats militars n’hi ha tants com d’avenços científics. Tristament la indústria militar ha promogut avenços de tota mena i, si no els ha promogut, els ha utilitzat: des dels miralls d’Arquimedes fins al bombardeig d’Hiroshima, l’estudi de la trajectòria dels projectils o l’impuls a la cartografia europea. Un llibre pot ser l’estigma d’una gran revolució o bé servir a la propaganda més obscena, però a la impremta, gran democratitzadora de la cultura, a ella, no se la pot responsabilitzar de res. I és que la ciència i la tecnologia van per una banda i l’ètica i la política, per una altra. Per això som l’espècie més complexa i contradictòria de la biosfera.

Publicat dins de Ciència, Científics perseguits, Història de la Ciència, Química | Etiquetat com a , , , , , , , , | 2 comentaris