Menuda joya...

Hoy voy a hacer un estudio de una de las escenas de Superman que vimos en clase, que además está muy relacionado con algo que se pregunta todo hijo de vecino que empieza a estudiar química en el instituto y piensa que va a cambiar el mundo con su idea revolucionaria. Si el grafito y el diamante tienen exactamente la misma composición, ¿por qué no convertimos el grafito en diamante? No puede ser tan difícil...

Fijándonos en el diagrama de fases del carbono, vemos claramente que su forma estable en condiciones atmosféricas (1atm, 298K) es el grafito. Ahora bien, cambiando estas condiciones está claro que podemos obtener carbono en cualquiera de sus otras formas alotrópicas, como el diamante, que aunque no es la estructura más estable termodinámicamente hablando (es decir, no es la de menor energía), existe sobre la superficie terrestre, manteniéndose en un estado metaestable.

Un estado metaestable en química es, por así decirlo, el equivalente de un punto de equilibrio inestable en física. Esto es, un ligero cambio en las condiciones (en este caso presión y temperatura) pueden provocar un cambio en el sistema hacia la fase más estable. El proceso de transformación de carbono en grafito es espontáneo. Sin embargo, no se ha dado ningún caso hasta el momento de ningún millonario de turno que se haya comprado un diamante y se haya encontrado un cacho de mina de lápiz un día en el cajón, así de repente. Esto se debe a que la energía de activación de este proceso es extremadamente alta, tanto que, a pesar de ser espontáneo, el proceso es tan sumamente lento que no es observable a escalas temporales de una vida humana.

Esta energía de activación depende únicamente de la temperatura, a temperaturas más altas habrá una mayor proporción de partículas que superen esta barrera energética y pasen de un estado a otro (en el sentido espontáneo si no hay agentes externos que modifiquen el sentido de la reacción).

Ahora bien, las cosas cambian cuando nos encontramos a un agente externo, y no a un agente externo cualquiera, sino al señor Superman, que coge un puñadito de carbón de una mina, aprieta muy fuerte y en unos segundos saca un diamante perfectamente pulido de un tamaño más que respetable.

Analicemos. Volviendo a mirar el diagrama de fases, considerando que la temperatura sigue siendo todo el rato la ambiental, vemos que se alcanza la línea de equilibrio grafito-diamante a una presión de aproximadamente 20kbar. Es decir, unas 15000atm. 15000 veces la presión atmosférica al nivel del mar. Poniéndole al diamante una superficie de unos 6cm2 (que ya tiene que ser grande el diamante de las narices), me sale una fuerza de...
15000atm x 6cm2 x (101300Pa/1atm) x (1m2/10000cm2) = 911700N.

Como si levantas un autobús de casi 100 toneladas y te pones a hacer pesas. Pero bueno, sabiendo lo que hay en otros momentos estelares de las pelis de Superman, nos lo creemos. Es capaz de provocar ese aumento de presión, modifica el sentido de la reacción, crea unas condiciones en las que es posible termodinámicamente convertir el grafito en diamante.

Recalco el “termodinámicamente”. Aquí es donde nos surge verdaderamente el problema. La cuestión es que, en un proceso como éste, influyen dos factores: el termodinámico y el cinético. El primero nos indica si el proceso es posible o no (y ya hemos visto que, si nos tragamos la superfuerza, es posible), pero no nos dice nada de la velocidad de la reacción. Esta velocidad viene determinada por una constante, que sacamos de nuestra famosa ecuación de Arrhenius k = Ae^(-Ea/RT). De aquí se deduce fácilmente que, a mayor energía de activación, menor constante de velocidad.

Aquí vienen a cuento dos comentarios que hice antes: el primero, que la transformación de diamante en grafito es espontánea pero tiene una energía de activación altísima. Y el segundo, que la energía de activación sólo depende de la temperatura. Ya que habíamos concluido que Superman cambia la presión pero no la temperatura, no influye en absoluto en la energía de activación del proceso. Además, observando la gráfica de un perfil de reacción de productos menos energéticos que los reactivos, vemos que la energía de activación del proceso inverso es todavá mayor que la del directo. Es decir, que si el diamante tardaba su tiempo en convertirse en grafito, éste tardará aún más en transformarse en diamante, por mucho que se den las condiciones termodinámicas idóneas.

Igual entre los poderes de Superman está el de pulsar el botón de fast forward y adelantar de golpe millones de años sin que nadie lo note, pero si no... creo que esta vez nos han mentido vilmente. He ahí mi conclusión de todo este rollo. Vamos a tener que buscarnos otra estrategia para hacernos millonarios...

Rayos y centellas

Siguiendo un poco con el tema de los superhéroes, esta vez me llaman más la atención los que tienen superpoderes menos mecánicos, digamos (véase súper velocidad, elasticidad, etc.), sino capacidad de generar cosas, bien sea chorros de hielo a partir de la humedad del ambiente, llamaradas de fuego que además permiten al tío en cuestión volar a toda velocidad, o incluso corrientes eléctricas.

Hablemos primero de la antorcha humana. Su superpoder de envolverse en llamas y lanzar chorros de fuego cuando le apetece me plantea una primera, y bastante seria, pregunta: ¿cómo hace la gente para sobrevivir en un radio de 50 metros de un tío que está a una temperatura de 3700ºC? Porque vale que se les ocurriera la genial idea de envolver las llamas que soltaba con un "campo de fuerza" de la otra chica fantástica, pero no fue una cosa inmediata, la antorcha ya se había lanzado todo decidido a convertirse en "supernova" en medio de una calle llena de gente, y al único al que pareció afectarle el cambio de temperatura fue al malo de la peli.

Supongo que esto tendrá alguna explicación. A lo que no le veo explicación es a que sea capaz de volar, aunque le di bastantes más vueltas. Supongamos que, al convertirse en fuego, su densidad disminuya hasta hacerse más similar a la del aire, que tampoco sería tan increíble si consideramos que el fuego está compuesto de oxígeno y otros gases por el estilo a temperaturas tan altas que tienen volúmenes molares bastante pequeños (aquí igual debería documentarme algo más, pero me vale como una primera aproximación). En ese caso, podría entender que el hombrecillo en llamas flotase en el aire. A la pregunta de cómo se desplaza, las veces que la pregunté por ahí, se me contestó con un: "hombre, si el aire a su alrededor se calienta, le empuja y vuela". Así de obvio y de fácil. Lo que pasa es que el paisanín se calienta igual por todos los sitios, lo que en buena lógica hará al aire a su alrededor calentarse igual por todos los sitios. Así que ahí las fuerzas deberían estar compensadas.

Sólo se me ocurre que lo de volar y convertirse en fuego sean dos poderes diferentes, que no tengan nada que ver. Lo que me pregunto entonces es, obviamente: ¿por qué sólo puede volar cuando está convertido en llamas? Qué personaje más maravilloso. No entiendo nada.


El doctor Muerte, por otra parte, también tiene poderes bastante inexplicables, pero menos inconexos unos con otros. Se supone que se convierte en un material nuevo, desconocido hasta el momento pero totalmente maravilloso, más duro que el diamante (me gustaría seriamente estudiar su estructura interna, seguro que tiene unas celdillas unidad cojonudas, y su composición ni te cuento), que conduce la electricidad y además actúa como una especie de condensador, es capaz de almacenar la carga eléctrica que chupa de la corriente. Por lo menos, al principio. Al final, cuando está totalmente evolucionado, ya no necesita ni acercarse a una fuente de energía eléctrica, le vale con estirar los brazos y concentrarse mucho para que la corriente se transmita por el aire hasta su cuerpo y así poder lanzar un chorro de electricidad que provoca masacres dignas del malo malísimo. Y todo esto sin que la corriente que fluye por su cuerpo afecte a sus órganos vitales, por supuesto. Si no, menuda mierda de poderes.

A lo que quería llegar con el doctor Muerte, es a que es capaz de almacenar carga eléctrica, pero no de crearla. Sin embargo, tengo por aquí a otro amiguito que no es concretamente un superhéroe pero que es de sobra conocido por todos por sus ataques eléctricos. Os presento a: Pikachu! El ratocillo pokémon que era capaz de lanzar chorros de electricidad que, según mi hermana, se generaban en esas dos bolitas rojas estilo Heidi que tiene en las mejillas, cosa que yo siempre pensé que era sólo estética. Los creadores de pokémon se lo montaron bastante bien, ya que todos sabemos que los ataques eléctricos contra los bichitos de roca no eran tan efectivos como contra un bichito normal, y por supuesto a los pokémon de agua los dejaba totalmente fritos (después de eso tardé en creerme que el agua pura no conduce la electricidad)... Pikachu lanzaba su rayito eléctrico en el agua y era capaz de direccionarlo hacia donde él quería, y además de que la descarga no le afectase a él en absoluto. Lo comparo con meter el secador en la bañera y vamos, prefiero no hacer experimentos prácticos.

Ahora bien, mientras estaba hurgando un poco por internet para recordar curiosidades sobre Pikachu que hace diez años me conocía (y me creía) al dedillo, encontré un dato que me sorprendió. Cito literalmente de la Wikipedia: "Cuando Pikachu está en presencia de un campo magnético, es incapaz de descargar electricidad, provocando síntomas semejantes a la gripe." OJO. Agradecería que alguien se dignara a analizar esta frase y explicármela un poco (a ver si generamos debate aquí y todo).



Próximamente, retornaremos entradas antiguas y seguiremos dándole vueltas al tamaño y fuerza relativa de la mujer de 50 pies, que no se me olvidó, pero creo que esta entrada ya es lo suficientemente extensa para meternos con eso.
Hasta mañana, chicos!