Física Desnuda

Desnudando los fríos metales

Ya lo decía mi abuela: «no te levantes de la mesa que se te va a quedar la sopa más fría que una llave». Y aquello siempre me hacía pensar. ¿Por qué una llave está fría? Pues por lo mismo que todos los metales, porque no lo están.

Pensemos un momento. ¿acaso los metales son un tipo especial de materia? No, son otro puñado de átmos juntos mediante interacciones eléctricas, susceptibles al cambio de temperatura, pero parecen no respetar los principios de la termodinámica.

Así es. Dos cuerpos en contacto, pasado un tiempo, compartirán una propiedad que los físicos denominan temperatura, y que tiene que ver con la manera en que los átomos vibran y comparten la energía en el interior de los cuerpos. Un plato de sopa caliente, en efecto, perderá energía por medio de la evaporación de las partículas calientes de líquido y convección con el aire que lo rodea. Fácil, pero la llave sigue siendo un misterio.

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En realidad no tanto. Para poder comprenderlo hace falta indagar en la composición interna de los metales. Se trata de cuerpos cuyos átomos están unidos por enlace metálico, en el que dos átomos comparten sus electrones y estos adquieren un carácter difuso, tanto así que pasan a colocarse alrededor de ambos de manera algo caótica en lo que se conoce como nube electrónica. Podemos imaginarlo como los cientos de mosquitos que te rodean la cabeza en verano si te ven comerte un helado, partículas minúsculas suspendidas aleatoriamente alrededor de un cuerpo, formando una masa casi gaseosa que acumula la carga libre.

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Esta propiedad es la que caracteriza a los metales, que se pueden describir como una red cristlina de átomos enlazados y una nube electrónica que los rodea y cohesiona. Resulta muy fácil extraer un electrón de la nube, así como moverlo por toda ella, por esto, al apilcar un campo eléctrico los electrones se desplazan creando una corriente, o se excitan y desexcitan con facilidad al recibir radiación electromagnética (por ejemplo, luz visible) haciendo que la vuelvan a emitir y creando ese brillo característico metálico.

Esta capacidad de los electrones de flotar casi libremente también tiene consecuenciastérmicas. Los metales son muy buenos conductores de calor; la vibración se transmite tanto por la nube electrónica como por la red cristalina (fonones), y transportan la energía desde esl extremo caliente hasta el frío con mucha eficacia, logrando la temperatura de equilibrio rápidamente.

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Este es el quid de la cuestión. Un metal en contacto con un cuerpo más caliente que el medio le robará el calor con mucha facilidad haciendo de intermediario con la atmósfera que rodea al sistema de metal más cuerpo caliente, haciendo que el equilibrio térmico se alcance entre metal, cuerpo y aire.

Concluyendo, el metal no está más frío, es que nosotros estamos, por lo general, más calientes que el medio, y al tocarlo sentimos cómo perdemos temperatura para cederla al aire por medio del metal, que aparentemente está frío, pero en realidad está a la misma temperatura que el aire, la mesa y la sopa ya fría encima de ella.

 

 

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