El vapor

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  • Publicado : 7 de mayo de 2011
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.- El Vapor: ese viejo conocido
Aunque hay más de una manera de generar electricidad, la gran mayoría de las centrales del mundo opera mediante la conversión de energía mecánica en energía eléctrica a través de unaturbina. La turbina es como esos dínamos que se les pone a las bicicletas y generan una diferencia de potencial cuando están en movimiento, lo cual es una aplicación algo más elaboradade la vieja ley de Faraday, que no vamos a explicar acá pero relaciona movimiento con diferencia de voltaje dadas ciertas condiciones geométricas.
Las centrales hidroeléctricas accionan la famosa turbina obligando al agua a empujar unas paletas (igual que un molino de agua). Las centrales eólicas hacen lo propio con la fuerza del viento y el giro de una hélice. Las centrales termoeléctricas, encambio, usan el mismo sistema de las locomotoras de vapor: calientan agua, el agua se convierte en vapor, el vapor está sujeto a la ley de los gases y junto con el calor aumenta su presión.
Esa presión acciona un émbolo o cualquier otro dispositivo mecánico imprimiéndole una rotación, y esa rotación, que en las antiguas locomotoras movía el ferrocarril, en una central termoeléctrica hace girar laturbina.

En otras palabras, con todas las refinaciones y avances de por medio, bien en el fondo seguimos usando el mismo principio que James Watt patentó en 1784 (la figura que ven abajo). La única diferencia es que en vez de quemar leña se quema carbón, diesel, gas natural o Uranio. Bueno, la verdad es que el uranio no se “quema”, y que eso nos lleva a la segunda parte.

2.- Las FuerzasElementales de la Naturaleza
Junto a la Fuerza del Amor y otras notables, la física contempla cuatro fuerzas elementalesdefinen la realidad como la conocemos.
Primero, la fuerza gravitatoria. Esta la planteó Newton y es lo que permite que tengamos los pies sobre la tierra la mayor parte del tiempo, que la Luna no se arranque de la Tierra ni la Tierra del Sol. Básicamente, la atracción entre doscuerpos es proporcional a la masa de ambos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Cuando al menos una de las masas es muy grande, ejerce atracción gravitatoria sobre los otros cuerpos, y es mayor mientras mayor es la masa. Por eso en la Luna uno pesa menos y en Júpiter pesa mucho más.
Segundo, la fuerza electromagnética. Es lo que explica los imanes y los electroimanes. Como esacinta que hay en el techo en Toy Story 3 que separa la basura orgánica de la metálica. Básicamente, las partículas con igual carga eléctrica se repelen, mientras que aquellas con carga contraria se atraen.
Tercero, las interacciones nucleares fuertes, son las que impiden que las partículas que componen en núcleo del átomo se separen, aunque al ser de la misma carga debieran repelerse por lafuerza electromagnética. En rigor, sí se repelen, pero las interacciones nucleares fuertes son tan superiores que no le entran balas. En comparación con las demás, esta fuerza es muchísimo mayor.
En cuarto lugar están las interacciones nucleares débiles, que nunca he sabido explicar y afortunadamente no son protagonistas de este artículo. Si de todos modos quieren saberlo, no es propiamente unafuerza de atracción o repulsión, sino que es responsable del cambio de color y sabor en quarks y leptones. Más fácil imposible.
Pues bien, cuando se divide el núcleo de un átomo, digamos en dos mitades parecidas, la fuerza que las mantenía unidas (interacción nuclear fuerte) queda libre, y se manifiesta en forma de calor. El principio de un reactor de fisión es hacer que los núcleos de Uranio 235 seseparen en núcleos de Kriptón y Bario. También se puede usar plutonio en vez de Uranio y los subproductos pueden ser distintos, pero para lo que nos importa digamos que pasa como en el dibujo siguente.

Tenemos un Isótopo de Uranio 235 relativamente estable pero sumamente tóxico. Se le bombardea con neutrones y durante unos instantes existe como Uranio 236, colapsando rápidamente en Kriptón y...
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