Vórtices anudados en fluidos reales

Una afición de algunos fumadores es hacer vórtices de humo en forma de anillo (o circunferencia). La manera más sencilla es forzar que el fluido pase por un agujero circular. También se pueden producir estos vórtices acelerando de forma brusca un “ala” con forma circular. Lo más sorprendente es que si el “ala” tiene forma de nudo de tres hojas, el resultado es un vórtice con forma de nudo de tres hojas, como muestra este vídeo. Para fabricar estas “alas” en forma de nudo, Dustin Kleckner y William T. M. Irvine de la Universidad de Chicago han usado una impresora 3D. El resultado es realmente alucinante, vórtices de agua “anudada” realmente hipnóticos. El artículo técnico es Dustin Kleckner, William T. M. Irvine, “Creation and dynamics of knotted vortices,” Nature Physics, AOP 03 Mar 2013.

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Por qué las baterías mantienen un potencial casi constante hasta que se descargan del todo de forma brusca

Dibujo20130303 nernst potential surface - wet galvanic cell

El término logarítmico en la ecuación de Nernst de la electroquímica permite entender por qué el voltaje de una batería se mantiene casi constante mientras se descarga y cae rápidamente al final (de ahí que muchos tengan miedo a ver el mensaje “batería baja” en un dispositivo electrónico pues indica que muy pronto dejará de funcionar). Para una pila galvánica con electrodos de hierro como cátodo, Fe3+ + e ⇄ Fe2+ (E0=0,770 V), y electrodo de cobre como ánodo, Cu2+ + e ⇄ Cu+ (E0=0,158 V), el potencial de Nernst en el cátodo es E=E0+α ln (AFe3+/AFe2+), y en el ánodo E=E0+α ln (ACu2+/ACu+); como muestra la figura (para el cátodo), la presencia del logaritmo hace que el valor de E (potencial del electrodo expresado en voltios) sea casi igual a E0 (potencial normalizado del electrodo) salvo en los momentos finales de la descarga. El valor de la constante es α=RT/(nF), donde R es la constante universal de los gases, T es la temperatura absoluta en Kelvin, n es la cantidad de electrones transferidos en la reacción, F es la constante de Faraday. Nos lo cuenta Garon C. Smith, Md. Mainul Hossain, Patrick MacCarthy, “Why Batteries Deliver a Fairly Constant Voltage until Dead,” Journal of Chemical Education 89: 1416−1420, 2012.

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