Preguntes simples, respostes simples (I)

En aquesta entrada i en les següents que farem per l’estil plantegem algunes d’aquelles preguntes sobre fenòmens que per ser quotidians passem per alt la seva singularitat i que creiem comprendre, per l’estil de: Per què el cel és blau? Per què flota el gel en aigua? Per què el ferro és atret pels imans?

Per què el cel és de color blau?

Si alcem la mirada al cel trobarem tots els colors que composen la llum, no obstant, hi ha un que es desmarca sobre els altres, i aquest és el color blau. La raó per la qual el cel és blau té a veure amb les partícules diminutes que es troben suspeses en l’aire. L’aire pur és incolor, és a dir, tots els colors de la llum el travessen sense ser absorbits, en canvi, el que té impureses (i per impureses podem entendre el propi oxigen) tendeix a dispersar el color blau de la llum per sobre dels altres. Això es deu a una propietat de la llum: la longitud d'ona. Si les característiques de la longitud d'ona del color blau fos les pròpies de la longitud d'ona del vermell, el cel seria majoritàriament vermell. És per aquest motiu que el cel ens sembla ser de color blau. Afirmar que el cel és blau no és correcte del tot, seria correcte dir que en gran part és blau, ja que també està compost pels altres colors de la llum.

Els colors de la llum són el violat, el verd, el groc, el vermell, el taronja, el cian i el blau.

Per què el gel flota en l’aigua?

Quan afegim un glaçó en un got d'aigua aigua, aquest tendeix a surar. Aquest fenomen és tan quotidià que a vegades ens oblidem que realment és singular, ja que, a cas no més pesats els sòlids que els líquids? Doncs sí, però l’aigua és una excepció.

La diferència principal entre una substància líquida i la mateixa substància en estat sòlid es troba en la distància de les seves molècules. Quan se solidifica un líquid les seves molècules, o podríem dir partícules, s’ajunten cada cop més. Això fa que la densitat augmenti, doncs la mateixa massa es troba en un volum menor. Però en l’aigua succeeix tot el contrari. Quan l’aigua es refredada comença a augmentar la seva densitat (com tots els líquids) , però, quan arriba als 3,9º centígrads (i per tant encara no és sòlida) enceta un procés a la inversa, és a dir, a partir d’aquella temperatura comença a perdre densitat. Això es deu a què entre les partícules de l’aigua es creen ponts, anomenats ponts d’hidrogen. Aquests ponts que van creixent obliguen a crear distàncies cada cop més grans entre les molècules de l’aigua, fent que el volum augmenti i per tant la densitat disminueixi.

Imaginem-nos que se'ns formula una pregunta: ¿Si nosaltres tenim un dos litres d’aigua i els separem en dos (per tant un litre per una banda i un altre per una altra banda) i el primer el refredem fins a congelar-lo i l’altre no (és a dir, el deixem líquid) , quin ocuparà més volum, l’aigua en gel o l’aigua líquida?

A través dels raonaments exposats, en els qual hem establert que l’aigua augmenta de volum al congelar-se, deduirem fàcilment que l’aigua en gel ocuparà més volum que l’aigua en líquida, i efectivament així és. Atenció al següent anunciat: Un pes d’aigua determinat en gel ocuparà un 9% més de volum que la mateixa quantitat d’aigua però en líquid.

Podeu fer la prova: agafeu una glaçonera i ompliu un buit al màxim possible d’aigua. Quan obriu el congelador, veureu que el gel presenta muntanyetes en la superfície, això es deu a què el gel ha intentat expandir-se, però les parets de la glaçonera no li ho han permès.

Per què els imans atreuen el ferro?

Si ara deixo anar la paraula magnetisme, tots pensarem en un iman i un tros de ferro. Però, tècnicament aquesta imatge no és correcta del tot, ja que per a poder introduir el ferro en la nostra imatge mental, s'hauria d'haver escrit la paraula ferromagnetisme. Exacte, el magnetisme inclou imans i altres tipus de materials o substàncies com són l’oxigen, el coure o l’alumini. Tot i que sí és cert que el ferro és el cas més clar, ja que les atraccions entre el ferro i els imans són molt més perceptibles que no pas amb l’oxigen, el coure o l’alumini, que pràcticament ni s’observen. La qüestió és que hem de distingir entre magnetisme i ferromagnetisme. Una vegada ens hem situat en el ferromagnetisme podem ja contestar la pregunta: per què els imans atreuen el ferro, o viceversa. La resposta la trobem en l’interior del ferro.

Un àtom de ferro està compost per 26 electrons. Els electrons dels àtoms de ferro orbiten de tal manera al voltant del nucli que fan que les càrregues elèctriques adquireixin la propietat d’iman. [Els electrons són partícules que orbiten al voltant del nucli dels àtoms, així com la lluna ho fa al voltant de la terra]. Aquests electrons tenen càrrega elèctrica negativa, i s’agrupen en parelles, de manera, que quan un electró s’ajunta amb un altre electró s’anul·len. Però, i aquí és on trobem “l’anomalia”, queden, per cada àtom de ferro, quatre electrons sense parella. Llavors el que fan aquests electrons és enviar un missatge a l’exterior en forma de radiació magnètica i demanen ser atrets per altres àtoms magnètics com són els d’un iman.

Resumint, la raó per la qual un iman atreu el ferro o viceversa es troba en els electrons que s’han quedat sense parella i que envien un missatge de “ajuda” a altres electrons de propietats semblants.

Com a curiositat, comentar que el magnetisme és un efecte físic que no va ser seriosament explicat o intentat explicar fins al segle XVII, altres per a explicar el fenomen havien recorregut a temes espirituals, com el propi Tales de Milet, qui al voltant del segle X abans de crist va argumentar que el ferro era atret per l’iman ja que aquest primer tenia ànima.