Si alguna vez has trabajado con escarcha para un proyecto de arte, se sabe que este material brillante se pega a casi todo - y sacarlo de su piel, o en realidad cualquier superficie, puede ser una tarea incómoda.
¿Por qué algo tan caprichoso, también es tan tenaz? Resulta, no hay una respuesta sencilla a la pregunta - los físicos proporcionan una variedad de explicaciones, que van desde la electricidad estática a un principio de la física denominada van der Waals.
La escarcha se compone de pequeños trozos de un polímero llamado polietileno tereftalato, o PET, (nombre comercial: Mylar). Las piezas pueden ser muy pequeñas, de sólo un milímetro más o menos de diámetro, aunque la escarcha viene en varios tamaños. La escarcha viene de un revestimiento ultrafino de metal. Tanto su composición y su pequeño tamaño maquillaje la hacen ideal para pegarse a todas las cosas aceitosas y húmedas, e incluso en superficies secas.
La física de la pegajosidad de la escarcha
Una encuesta informal de expertos revela que varias fuerzas diferentes hacen de la escarcha un problema pegajoso. Entre ellos se encuentran estática, la viscosidad del aire y un fenómeno llamado fuerzas de van der Waals.
La electricidad estática se produce cuando dos objetos entran en contacto y uno lanza sus electrones cargados negativamente a la otra, por lo que un objeto cargado positivamente y el otro negativamente cargado. cargas similares se repelen entre sí, y cargas opuestas se atraen. Usted puede ver que esto ocurre por el roce de un globo en la cabeza y hace que se pegue.
Paul McCord, catedrático de química en la Universidad de Texas en Austin, dijo que la mayoría de las veces, cuando la escarcha se pega a las superficies secas, la estática es probablemente la culpable. "El plástico recoge los electrones a lo loco", dijo. (Se puede observar este fenómeno con la compra de un vial de plastic de escarcha sin estrenar . A pesar de que el interior del vial está seca, se cubre con una fina capa de brillo)
Está en el aire
Otro fenómeno también podría estar en el trabajo: la viscosidad del aire. A escalas muy pequeñas, el aire es en realidad bastante viscoso, comportándose más como un fluido de un gas.
Si se pone un objeto plano y delgado en una mesa muy suave - un pedazo de papel, por ejemplo - permanece relativamente estacionario y es difícil de recoger a menos que se pueda levantar un borde ligeramente. Eso es porque el papel empuja hacia fuera todo el aire por debajo de ella. El peso del aire en la parte superior del papel empuja hacia abajo, y hay que dejar que el aire debajo de ella para permitir que el papel se levante - contrarresta el aire por debajo de la presión desde arriba. Las partículas de escarcha podrían comportarse de una manera similar, sobre todo porque suelen ser tan pequeñas y planas, dijo McCord.
Las fuerzas de van der Waals
Pero eso no explica todo el fenómeno. Y ahí es donde las fuerzas de van der Waals vienen - a pesar de que son un poco más misteriosas, al menos con respecto a la escarcha, los expertos dijeron que las fuerzas de van der Waals describen muchos fenómenos diferentes que implican ciertas fuerzas de atracción o repulsión entre las moléculas. Por ejemplo, las fuerzas de van der Waals explican cómo los gecos pueden caminar por las paredes, así como por qué el agua se pega a algunas sustancias y no otros.
La escarcha obtiene su pegajosidad de diferentes tipos de fuerzas de van der Waals dependiendo de si se está adhiriendo al agua, aceite o una superficie seca.
Tensión superficial:
Con agua, algunos de los efectos de la tensión superficial es, que implica la atracción intermolecular entre las moléculas de agua - un conjunto de fuerzas de van der Waals. El agua es una molécula polar, lo que significa que tiene un extremo positivo y un extremo negativo. Como tal, las moléculas de agua se atraen entre sí en sus extremos positivos y negativos, como pequeños imanes. Por esta razón, en algunas superficies, el agua "cuenta" y trata de hacer que una gota - las moléculas todas tienen fricciones una contra otra es los extremos opuestos.
Acción capilar:
Esta fuerza de van der Waals describe el fenómeno que en el que líquido se adhiere más fuertemente a las paredes de un tubo, por ejemplo. La acción capilar explica por qué el agua queda absorbida por una toalla de papel: Se está tirando con más fuerza por los poros en la superficie de la toalla de lo que es en sí. Al igual que las toallas de papel, las pequeñas imperfecciones en la superficie de la escarcha pueden permitir moléculas con cargas positivas y negativas expuestas que atraen el agua.
Adherencia: Este tipo de fuerza de van der Waals surge de la cantidad de área de superficie de contacto entre dos superficies, dijo Kellar Autumn, profesor de biología en la Lewis & Clark College en Oregon, quien hizo un trabajo pionero experimental en adhesión cuando se estudió cómo los gecos se adhieren a superficies. partículas de purpurina son planas, por lo que tienden a tener una gran cantidad de adherencia al tocar la superficie encuentran, incluso en una superficie seca.
Otras fuerzas implicadas
Interacción electrostática:
Sin embargo, otro factor podría ser el metal que recubre la escarcha. "Si la escarcha está recubierta con metal, y luego supongo que es la capacidad de una interacción electrostática más formal", dijo Dave Farina, un ex profesor de química en la Universidad de Ciencias de la Salud del Sur de California y estrella de la "Profesor de Dave explica en" YouTube una serie sobre la química.
El metal, que tiene electrones libres en él, estará un poco cargado; cualquier molécula cargada positivamente cercana la atraerá a ella, dijo Farina. "Los metales hacen las cosas más originales, ya que no entran en la categoría de generar fuerzas de van der Waals", agregó. "Depende un poco en el metal, de verdad, y cómo se distribuyen los electrones."
Fricción:
Las partículas de escarcha son tan ligeras y pequeñas que la fricción se vuelve significativa en relación con la gravedad , por lo que si la escarcha está sobre una superficie lisa y se inclina, no será lo suficientemente pesada como para deslizarse fuera, dijo Farina.
Resolver el misterio por la cual las fuerzas son las principales culpables de la pegajosidad de la escarcha, probablemente requerirá un poco de investigación por parte de científicos de los materiales. "Si usted quiere saber realmente cómo la escarcha se adhiere a la piel, se requieren experimentos!" Dijo Autumn: "No hay respuestas fáciles cuando se trata de la adhesión."
La limpieza de la escarcha
Tal vez la pregunta más importante es, ¿cómo se puede despegar?
Recoger la escarcha a partir de una superficie seca, probablemente la mejor forma es con una aspiradora o un paño húmedo o una esponja (aunque es probable que tenga que tirar hacia fuera después). La eliminación de la materia de su piel es un poco diferente porque la piel casi siempre tiene por lo menos un poco de humedad en ella.
La mejor manera de recogerla desde la superficie húmeda puede implicar el uso de polvo como talco o aire comprimido, dijo Joe Colleran, gerente de ventas de Meadowbrook invenciones, la compañía que inventó la escarcha tal como la conocemos hoy en día.
¿Por qué algo tan caprichoso, también es tan tenaz? Resulta, no hay una respuesta sencilla a la pregunta - los físicos proporcionan una variedad de explicaciones, que van desde la electricidad estática a un principio de la física denominada van der Waals.
La escarcha se compone de pequeños trozos de un polímero llamado polietileno tereftalato, o PET, (nombre comercial: Mylar). Las piezas pueden ser muy pequeñas, de sólo un milímetro más o menos de diámetro, aunque la escarcha viene en varios tamaños. La escarcha viene de un revestimiento ultrafino de metal. Tanto su composición y su pequeño tamaño maquillaje la hacen ideal para pegarse a todas las cosas aceitosas y húmedas, e incluso en superficies secas.
La física de la pegajosidad de la escarcha
Una encuesta informal de expertos revela que varias fuerzas diferentes hacen de la escarcha un problema pegajoso. Entre ellos se encuentran estática, la viscosidad del aire y un fenómeno llamado fuerzas de van der Waals.
La electricidad estática se produce cuando dos objetos entran en contacto y uno lanza sus electrones cargados negativamente a la otra, por lo que un objeto cargado positivamente y el otro negativamente cargado. cargas similares se repelen entre sí, y cargas opuestas se atraen. Usted puede ver que esto ocurre por el roce de un globo en la cabeza y hace que se pegue.
Paul McCord, catedrático de química en la Universidad de Texas en Austin, dijo que la mayoría de las veces, cuando la escarcha se pega a las superficies secas, la estática es probablemente la culpable. "El plástico recoge los electrones a lo loco", dijo. (Se puede observar este fenómeno con la compra de un vial de plastic de escarcha sin estrenar . A pesar de que el interior del vial está seca, se cubre con una fina capa de brillo)
Está en el aire
Otro fenómeno también podría estar en el trabajo: la viscosidad del aire. A escalas muy pequeñas, el aire es en realidad bastante viscoso, comportándose más como un fluido de un gas.
Si se pone un objeto plano y delgado en una mesa muy suave - un pedazo de papel, por ejemplo - permanece relativamente estacionario y es difícil de recoger a menos que se pueda levantar un borde ligeramente. Eso es porque el papel empuja hacia fuera todo el aire por debajo de ella. El peso del aire en la parte superior del papel empuja hacia abajo, y hay que dejar que el aire debajo de ella para permitir que el papel se levante - contrarresta el aire por debajo de la presión desde arriba. Las partículas de escarcha podrían comportarse de una manera similar, sobre todo porque suelen ser tan pequeñas y planas, dijo McCord.
Las fuerzas de van der Waals
Pero eso no explica todo el fenómeno. Y ahí es donde las fuerzas de van der Waals vienen - a pesar de que son un poco más misteriosas, al menos con respecto a la escarcha, los expertos dijeron que las fuerzas de van der Waals describen muchos fenómenos diferentes que implican ciertas fuerzas de atracción o repulsión entre las moléculas. Por ejemplo, las fuerzas de van der Waals explican cómo los gecos pueden caminar por las paredes, así como por qué el agua se pega a algunas sustancias y no otros.
La escarcha obtiene su pegajosidad de diferentes tipos de fuerzas de van der Waals dependiendo de si se está adhiriendo al agua, aceite o una superficie seca.
Tensión superficial:
Con agua, algunos de los efectos de la tensión superficial es, que implica la atracción intermolecular entre las moléculas de agua - un conjunto de fuerzas de van der Waals. El agua es una molécula polar, lo que significa que tiene un extremo positivo y un extremo negativo. Como tal, las moléculas de agua se atraen entre sí en sus extremos positivos y negativos, como pequeños imanes. Por esta razón, en algunas superficies, el agua "cuenta" y trata de hacer que una gota - las moléculas todas tienen fricciones una contra otra es los extremos opuestos.
Acción capilar:
Esta fuerza de van der Waals describe el fenómeno que en el que líquido se adhiere más fuertemente a las paredes de un tubo, por ejemplo. La acción capilar explica por qué el agua queda absorbida por una toalla de papel: Se está tirando con más fuerza por los poros en la superficie de la toalla de lo que es en sí. Al igual que las toallas de papel, las pequeñas imperfecciones en la superficie de la escarcha pueden permitir moléculas con cargas positivas y negativas expuestas que atraen el agua.
Adherencia: Este tipo de fuerza de van der Waals surge de la cantidad de área de superficie de contacto entre dos superficies, dijo Kellar Autumn, profesor de biología en la Lewis & Clark College en Oregon, quien hizo un trabajo pionero experimental en adhesión cuando se estudió cómo los gecos se adhieren a superficies. partículas de purpurina son planas, por lo que tienden a tener una gran cantidad de adherencia al tocar la superficie encuentran, incluso en una superficie seca.
Otras fuerzas implicadas
Interacción electrostática:
Sin embargo, otro factor podría ser el metal que recubre la escarcha. "Si la escarcha está recubierta con metal, y luego supongo que es la capacidad de una interacción electrostática más formal", dijo Dave Farina, un ex profesor de química en la Universidad de Ciencias de la Salud del Sur de California y estrella de la "Profesor de Dave explica en" YouTube una serie sobre la química.
El metal, que tiene electrones libres en él, estará un poco cargado; cualquier molécula cargada positivamente cercana la atraerá a ella, dijo Farina. "Los metales hacen las cosas más originales, ya que no entran en la categoría de generar fuerzas de van der Waals", agregó. "Depende un poco en el metal, de verdad, y cómo se distribuyen los electrones."
Fricción:
Las partículas de escarcha son tan ligeras y pequeñas que la fricción se vuelve significativa en relación con la gravedad , por lo que si la escarcha está sobre una superficie lisa y se inclina, no será lo suficientemente pesada como para deslizarse fuera, dijo Farina.
Resolver el misterio por la cual las fuerzas son las principales culpables de la pegajosidad de la escarcha, probablemente requerirá un poco de investigación por parte de científicos de los materiales. "Si usted quiere saber realmente cómo la escarcha se adhiere a la piel, se requieren experimentos!" Dijo Autumn: "No hay respuestas fáciles cuando se trata de la adhesión."
La limpieza de la escarcha
Tal vez la pregunta más importante es, ¿cómo se puede despegar?
Recoger la escarcha a partir de una superficie seca, probablemente la mejor forma es con una aspiradora o un paño húmedo o una esponja (aunque es probable que tenga que tirar hacia fuera después). La eliminación de la materia de su piel es un poco diferente porque la piel casi siempre tiene por lo menos un poco de humedad en ella.
La mejor manera de recogerla desde la superficie húmeda puede implicar el uso de polvo como talco o aire comprimido, dijo Joe Colleran, gerente de ventas de Meadowbrook invenciones, la compañía que inventó la escarcha tal como la conocemos hoy en día.
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