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Charla «La ciencia fascinante de las burbujas, desde el jabón hasta la champaña» de TED@Merck KGaA, Darmstadt, Germany en español.
En esta divertida charla con demostración en vivo, la científica Li Wei Tan comparte los secretos de las burbujas, desde su búsqueda incesante de la perfección geométrica hasta sus aplicaciones en medicina y transporte, donde los diseñadores están desarrollando embarcaciones más eficientes al imitar las burbujas creadas por los pingüinos marinos. Conozcamos más sobre estas maravillas matemáticas y experimentemos la magia oculta en el mundo cotidiano.
- Autor/a de la charla: Li Wei Tan
- Fecha de grabación: 2018-11-26
- Fecha de publicación: 2018-12-17
- Duración de «La ciencia fascinante de las burbujas, desde el jabón hasta la champaña»: 857 segundos
Traducción de «La ciencia fascinante de las burbujas, desde el jabón hasta la champaña» en español.
Hace algunos años, estaba visitando París y caminando a lo largo del río Sena durante una hermosa tarde de verano.
Vi burbujas gigantes flotando en la orilla del río, como esta.
Un momento después explotaron y ya no estaban.
Dos artistas callejeros estaban haciéndolas, rodeados por un gentío.
Visiblemente, se ganan la vida con lo que la gente les da y vendiendo pares de varas atadas con dos cuerdas.
Mientras yo estaba allí, un hombre compró un par de varas por 10 euros, lo cual me sorprendió.
Soy una científica apasionada por las burbujas.
Conozco la clave correcta para hacer las burbujas gigantes; es la mezcla correcta de agua jabonosa en sí misma…
no las varas, que podrán ser necesarias, pero pueden hacerlas fácilmente en casa Centrarnos en las varas evita que veamos que la herramienta real es la burbuja.
Las burbujas pueden verse como algo que solo los niños hacen mientras juegan, pero algunas veces pueden ser realmente asombrosas.
Sin embargo, hay una ciencia más fascinante en las burbujas, como herramientas para solucionar problemas.
Así que me gustaría compartir Uds.
una cuantas historias sobre la ciencia de crear burbujas y la ciencia de eliminar las microscópicas.
Ya que está en la pantalla, comencemos con la burbuja de jabón.
Está hecha de sustancias muy comunes: aire, agua, jabón, en la mezcla adecuada.
Pueden ver que las burbujas de jabón cambian constantemente de color.
Esto se debe a la interacción con la luz en varias direcciones y los cambios de su grosor.
Una de las sustancias comunes, las moléculas de agua, está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno: H2O.
En la mayoría de las superficies, las gotas de agua tienden a curvarse hacia adentro, formando una figura semiesférica.
Esto es porque la superficie de las gotas de agua es como una capa elástica.
La molécula de agua en la superficie es constantemente atraída hacia adentro por la molécula en el centro.
Y la calidad de la elasticidad es lo que llamamos «tensión superficial».
Ahora bien, al añadir jabón, las moléculas de jabón reducen la tensión superficial del agua, haciéndola más elástica y más manejable para formar burbujas.
Una burbuja es como una solucionadora de problemas matemáticos.
Es muy persistente para lograr la perfección geométrica.
Por ejemplo, una esfera es la figura con la menor área superficial para un volumen dado.
Por eso, cada burbuja tiene siempre una forma esférica.
Les mostraré.
Miren esto.
Esta es una sola burbuja.
Cuando dos burbujas se tocan, ahorran material al compartir una pared en común.
Cuando unimos muchas burbujas, su geometría cambia.
Estas cuatro burbujas están juntas.
Se encuentran en un punto en el centro.
Cuando juntamos seis burbujas, aparece un cubo mágico en el centro.
(Aplausos)
Esta es la tensión superficial en funcionamiento, que trata de encontrar la configuración geométrica más eficiente.
Ahora les daré otro ejemplo.
Este es un objeto muy simple.
Está hecho de dos láminas de plástico unidas mediante cuatro pernos.
Imaginen que estos pernos son ciudades que están separadas a igual distancia, y queremos hacer caminos para conectar estas cuatro ciudades.
Mi pregunta es:
¿Cuál es la menor longitud para conectar estas ciudades?
Vamos a encontrar la respuesta sumergiéndolo en el agua jabonosa.
Recuerden, las formas de las burbujas siempre trataran de minimizar su área superficial con una configuración geométrica perfecta.
La solución puede ser algo que no esperaban.
La longitud más corta para conectar estas cuatro ciudades es 2,73 veces la distancia entre estas dos ciudades.
(Aplausos)
Ahora ya tienen la idea.
Las figuras de las burbujas siempre tratarán de minimizar su área superficial con una configuración geométrica perfecta.
Ahora vamos a mirar a las burbujas bajo otra perspectiva.
A mi hija, Zoe, le encanta visitar los zoológicos.
Su sitio favorito es la cueva de los pingüinos en el zoológico Marwell al sur de Inglaterra, donde se puede a los pingüinos nadando rápidamente bajo el agua.
Un día, ella notó que el cuerpo de los pingüinos deja una estela de burbujas cuando nadan y preguntó por qué.
Los animales y las aves, como los pingüinos, que pasan gran parte de su tiempo debajo del agua, han evolucionado una forma ingeniosa de aprovechar la capacidad de las burbujas para reducir la densidad del agua.
Se cree que los pingüinos emperadores pueden sumergirse cientos de metros bajo la superficie marina.
Se cree que guardan el aire bajo sus plumas antes de sumergirse para luego liberarlo progresivamente como una nube de burbujas.
Esto reduce la densidad del agua que los rodea, y así pueden nadar con más facilidad y acelerar su velocidad de natación al menos en un 40 %.
Esta característica ha sido reconocida por los fabricantes de barcos.
Me refiero a los grandes barcos, los que se usan para transportar miles de contenedores por el océano.
Recientemente, desarrollaron un sistema llamado «sistema de lubricación por aire», inspirándose por los pingüinos.
En este sistema, los barcos producen una gran cantidad de burbujas de aire y las redistribuyen en todo su alrededor, como una alfombra de aire que reduce la resistencia del agua cuando un barco se desplaza.
Esta característica reduce el consumo energético del barco hasta en un 15 %.
Las burbujas también pueden usarse para las medicinas.
Pueden desempeñar un papel en las medicinas, por ejemplo, como un método para sistemas no invasivos de administración de medicamentos y genes a una parte específica del cuerpo.
Imaginen una microburbuja llena de una mezcla de medicamentos y agentes magnéticos que se inyectan en el torrente sanguíneo.
Las burbujas se dirigirán a zonas seleccionadas.
Pero,
¿cómo sabrán a dónde ir?
Pues porque colocamos un imán allí, por ejemplo, en esta parte de mi mano.
Cuando las microburbujas vayan a esta parte de mi mano, podemos explotarlas usando ultrasonido y liberar la medicina exactamente donde se necesita.
Ahora bien, he hablado sobre la ciencia de crear burbujas.
Pero en algunas ocasiones también necesitamos quitarlas.
Eso es parte de mi trabajo.
Mi cargo específico es «científica en formulación de tinta».
Pero no trabajo con la tinta que se usa en los bolígrafos.
Trabajo en algunas aplicaciones geniales como los fotovoltaicos orgánicos, los FVO, y los diodos orgánicos de emisiónde luz, los OLED.
Parte de mi trabajo es determinar cómo y por qué queremos quitar las burbujas de la tinta que produce mi compañía.
Durante el proceso de formulación y mezcla, o proceso de preparación, mezclamos ingredientes activos, solventes y aditivos a fin de lograr las formulaciones con las propiedades que queremos cuando usemos la tinta.
Pero, al igual que cuando preparamos una bebida u hornean un pastel, es inevitable que algunas burbujas de aire queden atrapadas dentro de esa tinta.
Aquí estamos hablando de un espacio diferente al de las burbujas que vi en París.
El tamaño de las burbujas atrapadas en la tinta varía de algunos milímetros, algunas micras, o incluso algunos nanómetros.
Y lo que nos preocupa es el oxígeno y la humedad que están atrapadas adentro.
A esta escala de tamaño, quitarlas no es sencillo.
Pero es importante, por ejemplo, para las tintas de los diodos orgánicos de emisión de luz que usamos para fabricar la pantalla de los teléfono inteligentes.
Se supone que debe durar varios años, pero si la tinta que usamos ha sido absorbida con oxígeno y humedad y estos no se los quita, enseguida aparecen manchas oscuras en los pixeles.
Ahora bien, uno de los problemas de quitar las microburbujas es que no son muy cooperativas.
Les gusta quedarse allí, bañándose en la tinta sin moverse mucho.
Pero,
¿cómo las echamos?
Una técnica que usamos es hacer pasar la tinta a través de un tubo delgado, largo y pequeño con una pared porosa, y colocar los tubos dentro de una cámara de vacío para extraer las burbujas de la tinta y finalmente sacarlas.
Una vez que logramos quitarlas de la tinta que producimos, es momento para celebrar.
Vamos a abrir una champaña burbujeante.
Oh, ¡esto va a ser divertido!
(Risas)
¡Wuuuu!
(Aplausos)
Habrán visto muchas burbujas que salían de la botella de champaña.
Estas son burbujas llenas de dióxido de carbono, un gas que se produce durante el proceso de fermentación del vino.
Serviré un poco.
No puedo perder la oportunidad.
Supongo que es suficiente.
(Risas)
Aquí, se ven muchas microburbujas que van desde el fondo de la copa hasta la parte superior de la champaña, Antes de explotar, libera pequeñísimas gotas de moléculas aromáticas e intensificará el sabor de la champaña, haciéndonos disfrutar mucho más su sabor.
Como científica apasionada por las burbujas, me encanta verlas, me encanta jugar con ellas, y me encanta estudiarlas.
Y también me encanta beberlas.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/li_wei_tan_the_fascinating_science_of_bubbles_from_soap_to_champagne/