Volumen I – Capítulo 1: Átomos en movimiento

Esta primera conferencia empieza explicando la función de la ciencia, en qué consiste y cómo se van encontrando nuevos descubrimientos y modificando las leyes conocidas.

Plantea un ejemplo que me gusta mucho. La masa de los objetos. La masa de un objeto no cambia. Aunque luego se descubrió que a muy altas velocidades sí que cambia y que aumenta a medida que aumenta la velocidad. A velocidades cercanas a la de la luz, c.

Ahora bien ¿qué debemos enseñar primero? Toda la ley completa mucho más difícil de entender o la simplificación que realmente es la que nos afecta en nuestro día a día y es mucho más sencilla de comprender?

Esto es a nivel práctico, un debate que existe de forma recurrente. Pero a nivel filosófico es mucho más complicado. Porque que a velocidades normales la masa varíe millonésimas de su valor es algo despreciable a efectos prácticos es constate, pero realmente varía. Y eso, que varía, sea mucho o sea poco, hace que la idea que teníamos del funcionamiento del mundo cambie radicalmente y tengamos que replantearnos qué es lo que ocurre.

Feynman se pregunta. Si hubiera un cataclismo y todo el conocimiento científico fuera destruido pero pudieras pasar una frase a las siguientes generaciones, ¿cuál sería? Y él contesta que la Teoría Atómica (atomic hypothesis o atomic fact).

Todas las cosas están hechas de átomos, pequeñas partículas que se mueven, van y vienen en movimiento perpetuo, atrayéndose entre ellas cuando están un poco separadas, pero repeliéndose cuando se juntan entre ellas.

Los átomos tienen un radio de 1 o 2×10^-8 cm, 10^-8 cm se llama angstrom (Å). Así que los átomos tienen un radio de 1 o 2 angstroms (Å)

Si calentamos una gota de agua las moléculas se mueven más rápidamente y algunas se separará. Así conseguimos el vapor.

En el vapor de agua o en los gases en general, las partículas se están moviendo, separándose unas respecto de las otras contra las paredes del recipiente donde esté. Para confinar un gas tenemos que ejercer una presión. Si lo mantenemos en un pistón el gas empujará el cilindro y para mantenerlo hay que ejercer una presión. Y la Presión, por el Área es una Fuerza.

Si metemos más partículas habrá que ejercer más presión. Esta es proporcional a la densidad.

Si aumentamos la Tª, aumenta la velocidad de las partículas y habrá que aumentar la Presión.

Cuando comprimimos un gas lentamente la Tª aumenta porque le damos velocidad a las partículas que rebotan más en el recipiente y si lo expandimos la Tª disminuye.

Si nuestra gota de agua se enfría mucho, las partículas se quedan fijas en una posición y no pueden moverse libremente.

La diferencia entre sólidos y líquidos es que en un sólido los átomos están fijos en una especie de matriz llamada matriz cristalina y no pueden tener posiciones aleatorias en distancias grandes. La posición de los átomos en un lado del cristal está determinada por los otros millones de átomos del otro lado.

¿Por qué el hielo encoge cuando se funde? El patrón cristalino del hielo está repleto de «agujeros», tiene huecos en la estructura. Cuando ésta se rompe esos huecos son ocupados por moléculas. Esto pasa con el agua, el resto de sustancias suelen expandirse al fundirse, porque los átomos de los sólidos están colocados más juntos en la red cristalina.

El hielo a pesar de tener una estructura rígida cristalina tiene a los átomos vibrando y cuanto más calor damos más vibran hasta que se sueltan de la estructura y el hielo se funde.

A medida que bajamos la Tª descienden las vibraciones, hasta llegar a la Tª del cero absoluto que es donde menos vibraciones tiene, pero no llega a ser cero. Esta mínima vibración no es capaz de fundir la sustancia, excepto en una sustancia, el helio.

El helio puede fundirse incluso en el cero absoluto, así que no se congela nunca, a no ser que la presión sea tan grande que mantenga los átomos unidos.

Procesos atómicos

Un ión es un átomo que tiene electrones extra o los ha perdido.

Las reacciones químicas ocurren cuando hay una redistribución de los patrones atómicos.

Movimiento browniano. Movimiento perpetuo de las partículas que es el resultado del bombardeo de los átomos.

Todo está hecho de átomos.

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