Unidades de la radiactividad I: Curio (no SI), Becquerel (SI), vida media de un isótopo

El presente y próximo post tratarán sobre unas unidades de medida que se llevan escuchando desde hace bastantes meses a raíz de los accidentes nucleares en Fukushima.

Al igual que otros grandes descubrimientos científicos, fue la casualidad la que hizo que el físico francés Henri Becquerel descubriese por accidente la radiactividad en 1896.

Observó que las sales de uranio causaban que una placa fotográfica se velara sin exponerla a la luz.

2 años mas tarde, en 1898, Pierre y Marie Curie hallaron otros 2 elementos muy radiactivos presentes en la naturaleza: el radio y el polonio.

Pero ¿qué es la radiactividad? una explicación sencilla es: "es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos de la tabla periódica, inestables, que son capaces de transformarse, o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables". Esta es una radiación ionizante (en contraste con la no ionizante), debido a su propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros.

La radiactividad ioniza el medio que atraviesa. Una excepción lo constituye el neutrón, que posee carga neutra (igual carga positiva como negativa), pero ioniza la materia en forma indirecta. En las desintegraciones radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta, gamma y neutrones.

Diagrama mostrando las tres principales formas de desintegración de los radioisótopos: partículas alfa, beta y rayos gamma.

Imagen de http://www.miliarium.com/Proyectos/Nitratos/isotopos/Teoria/TeoriaIsotopos.asp

En 1903 Henri Becquerel, así como Pierre y Marie Curie compartieron el Premio Nobel de Física en "reconocimiento de sus extraordinarios servicios por el descubrimiento de la radiactividad espontánea".

No fue hasta 1913 cuando Frederick Soddy descubrió formas químicamente idénticas con diferentes pesos atómicos, a tales formas se las denominó isótopos. 

Cada isótopo radiactivo se desintegra a diferente velocidad, así se expresa la "semivida" ó "vida media", que es una media del tiempo que tardan en desintegrarse la mitad de los átomos y que es constante para un isótopo concreto.

La radiactividad se mide por el número de desintegraciones individuales que se producen en una muestra cada segundo. Esto depende de la cantidad de materia radiactiva presente y de la semivida del isótopo. 

Velocidad de desintegración:   A(t) = -dN/dt = λ·N(t)

dN/dt = la variación (la derivada) del número de núcleos radiactivos en un período de tiempo
λ = constante de desintegración radiactiva propia de cada radioisótopo

N(t) = número de radionúclidos existentes en un instante de tiempo t

Debido a que el proceso de desintegración es exponencial, se puede expresar la velocidad de desintegración también así:

Velocidad de desintegración:   A(t) = λ N(t) = A₀·e^{-λ·t
A_{0 =} la actividad radiactiva inicial (cuando t = 0)
e = la base de los logaritmos neperianos
t = el tiempo transcurrido}

Al principio la radiactividad se definió usando como referencia 1 gramo de radio puro (1 g de ²²⁶Ra), y su unidad de medida era el Curio (Ci) (en honor a los químicos y físicos Pierre y Marie Curie).

Unos años mas tarde, el SI sustituyó esta definición y la unidad de medida por el becquerel (Bq), así, la unidad es el número de desintegraciones individuales, que da lugar a una unidad de s^-1. Es una unidad muy pequeña y con mayor frecuencia se usa el gigabecquerel.

1 Ci = 3'7·10¹⁰ Bq = 37 GBq
1 Bq ≅ 2'703 × 10^-11 Ci

Listo aquí la vida media de algunos isótopos:

³H = 12'32 años

¹⁴C = 5.730 años
²²⁶Ra = 1'599 años
¹³⁰Te = 2'5·10²¹ años

²³²U = 68'9 años

²³⁷U = 6'75 días

²³⁸U = 4'46·10⁹ años

En un próximo post trataré de unidades de medida relacionadas con la radiactividad y la salud.

Bibliografía

 - La medida de todas las cosas
 - Metrum - La historia de las medidas
 - http://es.wikipedia.org/wiki/Becquerel 
 - http://es.wikipedia.org/wiki/Henri_Becquerel
 - http://es.wikipedia.org/wiki/Radiactividad
 - http://es.wikipedia.org/wiki/Curio_%28unidad%29  
 - http://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio
 - http://rae.es/

Herci

No va ésser fins a finals del segle XIX, quan un eminent físic alemany, Heinrich Rudolf Hertz va poder demostrar experimentalment que les ondes electromagnètiques poden viatjar a través de l'aire lliure i del buit, com habíen predit James Clerk Maxwell i Michael Faraday, reformulant les equacions de Maxwell.

Onda electromagnètica

 

Hertz va fer grans contribucions a la ciència, que van ser utilitzades per altres grans científics, com Marconi amb la construcció de l'emisor de ràdio; Aleksandr Stepánovich Popov, amb l'antena sense fils; Albert Einstein utilitzant el descobriment de l'efecte fotoelèctric de Herz, per a estudis amb la llum ultravioleta; Max Plank, Niels Bohr, ...

Va ésser una època de grans descobriments i contribucions científiques, que foren el germen de les Telecomunicacions, part de l'Informàtica, i d'altres ciències físiques.

La Radiació Electromagnètica ( radiació EM or EMR ) és un dels fenòmens fonamentals de l'electromagnetisme. Les ones es propaguen per l'espai, també com a particules fotó, portant energía radiant. El el buit, es propaguem amb una velocitat característica, la velocitat de la llum, normalment en llínia recta. EMR es emitit i absorbit per partícules carrregades.

Així, com a ona electromagnètica, té dos components, camp elèctric i camp magnètic, que oscil·len amb una relació fixa i perpendicular entre ells, en direcció de la propagació de la ona i la energía.

L'oscilació de l'ona es va mesurar en cicles per segon, de manera que la freqüència és el nombre d'oscilaciós en 1 segon

En honor a poder conéixer com es propaguen les ones electromagnètiques, com generarles i detectarles, i tots els avanços científics que van ocòrrer posteriorment, la Comisió Electrotècnica Internacional, en 1930, va nomenar, com a unitat de freqüència, l'Herci. Tot i així, no va ésser fins la Conferencia General de Pesos y Mesures de 1960 quan va reemplaçar a "cicles per segon" com a unitat del Sistema Internacional, per a la freqüència.

Fórmula de la Freqüència. T és el període.

1 cicle per segon = 1 Herci 

Curiosament, hui en dia hi ha diferents teories, les Teories de Cordes, que "per a dir-ho simplificadament", asumeixen que totes les partícules materials aparentment puntuals són en realitat estats vibracionals d'un objecte més bàsic anomenat corda, és a dir, que estaríem vibrant / oscilant sense adonar-nos.

Hui en dia, a més, sabem que la longitud d' ona (període espacial o distància de pulse a pulse) és inversament proporcional a la freqüència, coneixent la velocitat de propagació (en el buit és la velocitat de la llum blava (que viatja a 299.792.458 m/s)):

Així, tot l'espectre electromagnèctic, es classifica en funció de la longitud d'ona:
 

Legend:

γ= Gamma rays	MIR= Mid infrared	HF= High freq.
HX= Hard X-rays	FIR= Far infrared	MF= Medium freq.
SX= Soft X-rays	Radio waves	LF= Low freq.
EUV= Extreme ultraviolet	EHF= Extremely high freq.	VLF= Very low freq.
NUV= Near ultraviolet	SHF= Super high freq.	VF/ULF= Voice freq.
Visible light	UHF= Ultra high freq.	SLF= Super low freq.
NIR= Near Infrared	VHF= Very high freq.	ELF= Extremely low freq.
		Freq=Frequency

γ= Gamma rays

MIR= Mid infrared

HF= High freq.

HX= Hard X-rays

FIR= Far infrared

MF= Medium freq.

SX= Soft X-rays

Radio waves

LF= Low freq.

EUV= Extreme ultraviolet

EHF= Extremely high freq.

VLF= Very low freq.

NUV= Near ultraviolet

SHF= Super high freq.

VF/ULF= Voice freq.

Visible light

UHF= Ultra high freq.

SLF= Super low freq.

NIR= Near Infrared

VHF= Very high freq.

ELF= Extremely low freq.

Freq=Frequency

 20 Hz y los 20 kHz - Espectre audible d'una persona sana.


Bibliografia:

- http://es.wikipedia.org/wiki/Hercio
- http://es.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertz
- http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation
- http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_cuerdas
- http://ca.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3_electromagn%C3%A8tica

Acres

For centuries, the agriculture has been a hard work that was part of the life of many people, mainly poor and rural people. They were part of a primary sector dependent economy, that needed the crops to feed the armies, the cities, and the lords and owners of that lands. An small part of the crops were for the workers, that had to feed their families and their animals, many times bartering the goods with anothers.

There was no mechanical technologies neither pesticides that would increase the productivity of a crop, and the struggle against nature was harder that nowadays because of the pests, wild animals, rudimentary medicine, ignorance, wars, epidemics, and rudimentary tools.

A plot of a few acres

It was usual that workers get helped of the power of animals like horses or oxen, what increased the productivity of a normal day.

That would suggest that when they had to divide a plot, they'd bear in mind that factor.

At least since the Romans were in Britain, one of the common measure for lands have been the acre -that had been included in the British Imperial Measure System when defined during the XIX centuary-.

According the encyclopedia britannica, an acre is: unit of land measurement in the British Imperial and United States Customary systems, equal to 43,560 square feet, or 160 square rods. One acre is equivalent to 0.4047 hectares (4,047 square metres). Derived from Middle English aker (from Old English aecer) and akin to Latin ager (“field”), the acre had one origin in the typical area that could be plowed in one day with a yoke of oxen pulling a wooden plow.

We've talk in other posts the problem in antiquity of measure the same distances or areas by different people in different places, and in this case there is another factor, the productivity of the animals which plowed the plots, its slopes, the soil type, if had many stones, if it's wet enough, how many hours a day to work, the number of animals used to work, etc.

Curiously, in old Spanish territories, there was a measure unit with a similar meaning, but with different values, probably because of those factors: the Jovada (o yugada): the land that could plow in a day a "yoke" of oxen or mules, corresponding to almost one hectare (9,973 m²), more that the double.

Example of use of acres in technical documents

As long Great Britain expanded around the world and their peasants and farmers emigrated, the use of acres spread simultaneously to divide the vast new lands.

Other European countries like France or Germany had their acre with different values, but when they adopted the International Measure System, its use disappeared.

Nowadays, the acres are used only in a few countries, and many times for rural and inhabitated places of United States, Canada (in some places of Quebec or Louisiana it's possible to find the old French acre (arpent)), Australia, India, Pakistan, Birmania and the United Kingdom - where is no longer official since 2010, but still used in real estate descriptions -.

 List here some equivalences:

1 international acre	4,046.8564224 m2
1 United States survey acre	4,046.87261 m2
1 acre (oficial)	4,047 m2
1 acre (oficial)	0.4047 hectares
1 acre	aprox. 208.71 feet × 208.71 feet = 43,559.8641 square feet = = aprox. 43,560 square feet
1 acre	4,840 square yards
1 acre	10 square chains
1 acre	160 square rods
1 acre	100,000 links
1 acre	160 perches
1 acre	4 roods
1 acre	furlong 220 yards, chain 22 yards (furlong by a chain)
1 acre	1⁄640 = 0.0015625 square miles
1 square mile	1 acre
1 oxgang the amount of land tillable by one ox in a ploughing season. This could vary from village to village	variable, tipically 15 acres
1 virgate the amount of land tillable by two oxen in a ploughing season	variable, tipically 30 acres
1 carucate the amount of land tillable by a team of eight oxen in a ploughing season. This was equal to 8 oxgangs or 4 virgate.	variable, tipically 120 acres
1 Customary acre similar size to the acre described above, but it was subject to considerable local variation	variable
1 Builder's acre In U.S. construction and real estate development. Used to simplify math and for marketing.	40,000 square feet
1 Scottish acre	variable
1 Irish acre	7,840 square yards
1 Cheshire acre	10,240 square yards
1 Roman acre	1,260 square metres
1 arpent it's a pre-metric French unit based on the Roman actus	Historically, in North America: about 3419 square metres In Louisiana, Mississippi, Alabama, and Florida, the official conversion is 1 arpent = 0.84628-acre (3,424.77365-square-metre) In Arkansas and Missouri, the official conversion is 1 arpent = 0.8507-acre (3,442.66076-square-metre) square metres

References:
- http://global.britannica.com/EBchecked/topic/4100/acre
- http://en.wikipedia.org/wiki/Acre
- http://en.wikipedia.org/wiki/Arpent
- http://en.wikipedia.org/wiki/Oxgang

Cántaras

Cerca ya de conseguir el objetivo de las 10.000 visitas al blog, y por tanto, ya no escribiré tan seguido, quería dedicar una entrada a una unidad de medida que me topé hace unos días mientras leía unos textos medievales de Castilla la Vieja: la cántara.

Cántara como tal se puede referir al volumen de líquido que cabe en un recipiente, originariamente de barro, relativamente grande.

Con esta definición se englobaría así muchos de los recipientes que se han usado a lo largo de la historia para almacenar líquidos, y que han variado en distintas culturas, regiones y momentos de la historia. 

El uso de recipientes así se lleva haciendo desde al menos 3500 años, habiéndose encontrado restos de ánforas de aquella época de Líbano o Siria.

El rango de volúmenes ha sido pues muy variado, habiendo recipientes mas pequeños o mayores con nombres (y unidad de medida) diferente: cántaro, cuba, etc.

Hoy en día su uso es poco habitual, e incluso hay recipientes metálicos. Y hasta hace poco en España su uso era principalmente para vino, aguardiente, o agua.

Según la RAE, cántara es una medida de capacidad para líquidos, que tiene ocho azumbres y equivale a 16,13 litros.

 Esta sería, pues, la equivalencia actual, pero esto no siempre ha sido así:

Ejemplo 1: La Biblia, Crónicas, Capítulo 2, párrafo 10. Según la traducción usan una u otra medida actual. Hay una versión traducida del latín por D. Miguel de Burgos de 1833 (en aquella época llamaron Paralipómenon en vez de Crónicas) que dice: 

 En orden a los obreros siervos tuyos, que han de trabajar en la madera, yo aprontaré para su sustento veinte mil coros o cargas de trigo, y otras tantas de cebada, y veinte mil metretas o cántaras de vino, y asimismo veinte mil satos de aceite.

(Metreta = Medida para líquidos usada por los griegos y después por los romanos, equivalente a doce congios.

 Congio = Medida antigua para líquidos, octava parte del ánfora romana, y equivalente a unos tres litros.

1 cántara = 1 metreta = aprox. 3 litros * 12 = aprox. 36 litros ).

Ejemplo 2: Manual de antigüedades romanas, de 1845

Las medidas de capacidad en su reducción a cántaras, azumbres y cuartillos van expresadas en la tabla siguiente: la cántara (ánfora), que es la base o unidad, contenía 1 arroba y 4 cuartillos.

Dolium ó culeus (20 cántaras) : 22 arrobas, 8 cuartillos

Cántara: 1 arroba, 4 cuartillos

Urna (media cántara): 20 cuartillos

Modius (3.º de la cántara): 13 cuartillos 1 copa

Congius ( 4.ª parte de la urna y 8.ª de la cántara): 5 cuartillos

Sextarius: 3 copas

Hermina (medio sestario): 1 copa 1/2

Quartarius (4.ª parte del sestario): 3/4 copa

Acetabulum (8.ª parte del sestario): 3/8 copa

Cyatus (12.ª parte del sestario): 1/4 copa

...

(1 cántara = 1 arroba + 4 cuartillos = 1 ánfora romana = ¿aprox. 32.3 litros?)

(El ánfora romana era unos 32'3 litros de agua, el ánfora griega unos 26 litros, el ánfora en antiguo egipto unos 27 litros, el ánfora en Babilonia unos 30'3 litros).

Ejemplo 3: Real Orden de 26 de enero 1801 (España)

Manda S.M. se igualen los pesos y medidas de estos Reinos (mediante hallarse muy imperfectos y maltratados los patrones originales) arreglándose al patrón original de la vara que se conserva en el archivo de la ciudad de Burgos; al patrón de media fanega que se conserva en el de Ávila; a los patrones de líquidos que se conservan en Toledo, y al marco y pesas que existen en el Consejo; todo en la forma siguiente:

.....

Para medir todo género de líquidos, a excepción del aceite, se usará la cántara o arroba, y sus divisiones por mitades sucesivas, que son media cántara, quartilla, azumbre, media azumbre, quartillo, medio quartillo y copa.

El moyo será de 16 cántaras.

Las medidas para el aceite estarán como hasta aquí arregladas al peso, y se usará como hasta ahora de la arroba y sus divisiones, ...

(Aquí cabe pensar que 1 cántara =  16,13 litros, pero a la vista está el problema que había con la gran variedad de recipientes con distinto volumen, algunos de ellos llamados cántaras).

 

Cántaras del museo de cerámica de Chinchilla del Montearagón

Las cántaras fueron durante mucho tiempo, parte del comercio, pero también parte de los tributos que se pagaban, y unidad para medir la producción de vino en muchos lugares de España.

Ejemplo 1: Documentación medieval de iglesia catedral de León (1419-1426)

... el qual han visto algunos de vosotros señores, en el qual bos dexo esta basija que se sigue: Primeramente, dos cubas nuevas que faze cada una çient cántaras. Item, otras tres cubetas que faze cada una sesenta cántaras. Item, un carralón que faze sesenta cántaras. Item, ....

Ejemplo 2: Libro: El Monasterio de San Pedro de Cardeña. Historia de un dominio monástico castellano. (902-1338)

... las que más caldos producían, ..., en las cuales unos años con otros se cosechaban 1000 cántaras anuales, ....

Indico aquí algunas relaciones de unidades de medida usados en el pasado en España y latinoamérica (los valores es posible que sean aproximados):

1 cántara	1	16,13 litros (oficial)
1 media cántara	1/2 cántara	8,065 litros
1 quartilla	1/4 cántara	4,0325 litros
1 azumbre	1/8 cántara	2,01625 litros
1 media azumbre ó pinta	1/16 cántaras	1,008125 litros
1 quartillo	1/32 cántaras	0,5040625 litros
1 medio quartillo	1/64 cántaras	0,25203125 litros
1 copa o cortadillo	1/128 cántaras	0,126015625 litros
1 moyo	16 cántaras	258,08 litros
1 alquez	12 cántaras	193,56 litros
1 arroba (para líquidos)	RAE: Medida de líquidos que varía de peso según las provincias y los mismos líquidos.	variable
1 arroba de vino	aprox. 1 cántara	aprox. 16,133 litros

Bibliografía:

- http://www.rae.es/rae.html

- http://books.google.es/books?id=9-GRXZcHA5UC&pg=PA400&dq=c%C3%A1ntaras+la+biblia&hl=es&sa=X&ei=QzD4UY37HaiO7QaA7oHoDQ&ved=0CDEQ6AEwADgU#v=onepage&q=c%C3%A1ntaras%20la%20biblia&f=false

- http://books.google.es/books?id=M0twhtksUXUC&pg=PA272&dq=c%C3%A1ntaras+romanas&hl=es&sa=X&ei=sjn4Ue80h6vsBunvgPgM&ved=0CDIQ6AEwAA#v=onepage&q=c%C3%A1ntaras%20romanas&f=false

- http://books.google.es/books?id=AgQbAAAAYAAJ&pg=RA1-PA60&dq=c%C3%A1ntara&hl=es&sa=X&ei=zDX4Uci2OvKu7AbIhoCADQ&ved=0CGQQ6AEwCTgU#v=onepage&q=c%C3%A1ntara&f=false

- http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nfora

- http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ntara

- http://books.google.es/books?id=XNKKC2LRJI0C&pg=PA73&dq=c%C3%A1ntaras&hl=es&sa=X&ei=JEL4UYSTD8aAhQfQzIHADg&ved=0CFAQ6AEwBQ#v=onepage&q=c%C3%A1ntaras&f=false
- http://www.arcomedievo.es/medidas.htm
- http://es.wikipedia.org/wiki/Arroba_%28unidad_de_volumen%29 

Calorías

En este post hablaré de una unidad de medida que surgió de una teoría, la "Teoría calórica", en los primeros días de la termodinámica, allá por el siglo XVIII, y que, a pesar de que dicha teoría quedó obsoleta y errónea, la unidad de medida ha sobrevivido hasta nuestros días, aun y no siendo reconocida por el Sistema Internacional, su uso es muy habitual en distintos ámbitos, superando incluso la oficial: la caloría. 

Fue en buena medida en la Francia absolutista del siglo XVIII, en la que nació y creció Antoine Lavoisier, un niño prodigio de buena familia, que con solo 25 años fue elegido miembro de la Academia de Ciencias, y, entre otros muchos cargos que tuvo, formó parte de una comisión para establecer un sistema uniforme de pesas en 1789 a nivel internacional.

Hoy en día Antoine Lavoiser es considerado uno de los padres de la Química Moderna, realizando importantes contribuciones en los campos de la combustión, entre otros. Así, en 1770, formuló la "Teoría calórica", que resumidamente, mas o menos, venía a decir que el calórico es un hipotético fluido que impregna la materia y se trasmite haciendo que la materia pase por los estados gaseoso, líquido y sólido en función de la cantidad de calórico que tienen (calor). 

Esta teoría no tardó mucho en demostrarse incorrecta, siendo reemplazada en el siglo XIX por la Teoría Mecánica del Calor, pero en un primer momento, en aquella época tuvo cierta aceptación, siendo Lavoiser de los primeros en utilizar un calorímetro para medir los cambios de calor durante la reacción química.  Casualmente fue después de la Revolución Francesa (1789), cuando murió guillotinado, por otra de sus funciones, la de recaudar impuestos, acusado de saquear el tesoro nacional.

Actualmente, el calor es considerado como energía en tránsito, que cumple las leyes de la termodinámica.

La caloría, surgida de la "Teoría calórica", se incluyó como una unidad de energía del sistema métrico de unidades, y, más adelante del sistema Técnico de Unidades.

Esto, y el hecho que la "Teoría calórica" se enseñase en muchos sitios hasta finales del siglo XIX hizo, muy posiblemente, que su uso se extendiese en multitud de ámbitos científicos.

El primer hielo-calorímeter, usado en el invierno de 1782-83, por Antoine Lavoisier y Pierre-Simon Laplace, para determinar el calor implicado en varios cambios químicos. Forma parte de los experimentos que establecieron la termoquímica.

Hoy en día es muy común usar las calorías en el ámbito nutricional, sobretodo con las dichosas dietas, y se usa también en medicina, biología, refrigeración, etc.

Definiciones obsoletas:

  - Caloría pequeña ó caloría-gramo : definida inicialmente similar a la BTU (unidad inglesa de energía) : cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua (sin aire) en 1ºC a presión atmosférica estándar. Símbolo: cal

  - Caloría grande ó caloría-kilogramo : energía calorífica necesaria para elevar en un grado celsius la temperatura de un kilogramo de agua (sin aire). Antiguo símbolo: Cal . Nuevo símbolo: kcal

 Algunas equivalencias:

1 kcal = 1000 cal

1 cal15 = 4,1855 J (de 14.5 °C a 15.5 °C) (Valor adoptado por el CIPM en 1950; PV, 1950, 22, 79-80) (valor oficial)

caloría termoquímica TH: 1 calth = 4,184 J

caloría International Table: 1 calIT = 4,1868 J (5th International Conference on the Properties of Steam, Londres, 1956)

1 cal4 = 4,204 J (de 3.5 °C a 4.5 °C)

1 cal20 = 4,182 J (de 19.5 °C to 20.5 °C)

caloría media: 4.190 J (de 0 °C a 100 °C)/100

1 J (Julio) = 0,239 cal

1 termia = 106 cal = 1 Mcal (megacaloría)

1 kWh (kilovatio-hora) = 3,6×106 J = 860 400 cal

1 Tonelada equivalente de petróleo = 41,84 GJ =

1 Tonelada equivalente de carbón = 29,3 GJ =

1 BTU (ó BTu) = 252 calorías

frigoría (fg): símil a caloría pero en vez de incrementar la temperatura 1ºC, drecementarla 1ºC : 1 fg = aprox. 0,252 kcal

Bibliografia:

 - http://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADa

 - http://www.ehowenespanol.com/teoria-calorica-hechos_262287/

 - http://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier

 - http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cal%C3%B3rica

 - http://centrodeartigos.com/articulos-informativos/article_79443.html

 - Metrum: la historia de las medidas

 - La medida de todas las cosas

Quilates

Desde tiempos remotos la humanidad ha utilizado objetos que consideraba valiosos "joyas" como obsequios, por tradiciones, como "moneda" de cambio, uso medicinal, por supersticiones, para resaltar el estatus social...

Se han encontrado piezas de joyería de mas de 100.000 años de antigüedad, hechas de huesos, conchas, dientes, madera, piedras, ...

Las distintas civilizaciones han hecho uso de materiales preciosos en situaciones y transacciones. Para ello, a la hora de comercializar debía de haber alguna referencia que permitiese comparar y valorar.

Uno de los factores que aumentaba el valor era la escasez, así como el trabajo que había detrás de una material "precioso", como un colgante, anillo, pulsera, piedra brillante y escasa, ...

En muchos casos eran pequeños objetos, de modo que para poder "medirlos" y "compararlos" se necesitaba algo mas pequeño y liviano a ser posible, relativamente abundante, y, regular, es decir, que las unidades fuesen lo más uniformes posibles.

Cabe pensar por ello que, de las primeras cosas que se utilizasen fuesen semillas o granos de algunas plantas, de ahí se cree que viene el nombre de quilate: de la palabra Kuara (que significa grano) del árbol de coral africano, ó keration (κεράτιον), que significa algarrobo, en griego antiguo.

Algarrobas y sus semillas

 

Los árabes adoptaron esta unidad de masa, quedando el nombre de la unidad quirat.

Hoy en día "quilate" en castellano tiene múltiples acepciones, indicaré 2 relacionadas con lo explicado:

1. m. Unidad de peso para las perlas y piedras preciosas, que equivale a 1/140 de onza, o sea 205 mg.

2. m. Cada una de las veinticuatroavas partes en peso de oro puro que contiene cualquier aleación de este metal, y que a su vez se divide en cuatro granos.

 Casualmente "quilate" fue también una moneda castellana antigua.

Podemos decir pues que "quilate" es una unidad de masa, no reconocida por el Sistema Internacional, pero que, tiene su nicho en los metales preciosos y joyería, donde se usa "de facto" a nivel internacional.

 El "quilate" ha tenido multitud de equivalencias a nivel mundial, que han ido variando, pero, desde 1907, con el uso del sistema métrico decimal, equivale a 200 mg, es decir 0,2 g. (este valor es un redondeo de 1/140 de onza).

Hay que distinguir 2 contextos de uso:

 - Quilate de gemología (CD): unidad de masa usada, fundamentalmente, para pesar gemas y perlas. También se le denomina Carat, y se usa bastante con diamantes.

1 Carat = 1 quilate (de gemología) (1 CD) = 0'2 g.

 - Quilate de orfebrería (K ó kt): designa la ley (pureza) de los metales utilizados en las joyas.

1 quilate (de orfebrería) (1 K ó kt) de un metal = 1/24 parte de la masa total de la aleación que la compone. Así 24/24 = 24 kt = 100% puro el metal.

Trabajo de orfebreria

Comentar por último un enlace interesante, de equivalencias antiguas de 1 Carat (quilate de gemología) a gramos en distintos países antes del establecimiento de la equivalencia oficial al sistema internacional de medidas.


Bibliografía:
- http://enroquedeciencia.blogspot.com.es/2011/06/que-es-un-quilate.html
- https://es.wikipedia.org/wiki/Quilate
- http://www.esmeraldascolombia.com/joyeria
- http://www.rae.es
- http://gemologiamllopis.com/quilate-carat-o-kilate-que-significan/
- http://www.oldandsold.com/articles21/diamond-23.shtml
- http://pellizcosnutritivos.wordpress.com/2012/11/08/246/  
- http://www.rutadelvinomontillamoriles.com/es/los_oficios_del_vino/joyeria/

The Bit and the Qubit

Well, in this post I'm going to write about one measure unit that its use has spread most quickly in the socity since the second half of the 20th century, according the evolution of the computing sciencies: the bit.

A bit (binary digit) in computing science is the minimum information data of the binary "boolean algebra", what represents two possible values.

Mathematically the are many algebraic structures, but this in particular had the advantage that could be physically implemented with a two-state device, that would be easier that other with more states.

Was in the half of the 19th century, when the English mathematician George Boole stablished the mathematical basis, trying to formulate a rational basis for the human thought based on the propositional logic.

But, as many other mathematical theories, and analisys, hadn't too much practical use since the American mathematician, electronic engineer, and cryptographer Claude Elwood Shannon published, after many years of investigation in an important laboratory, in 1948, the article "A Mathematical Theory of Communication", allowing capture all the advances in communications in that time (telegraph, radio, telephone, ...) and relating them with some mathematical concepts that exist previously, but that nobody had related before: information entropy, redundancy, ... and introducing the term bit as a unit of information. He was the first who applied the Boolean algebra in a generalized way in the field of the electronic design of electrical bistable switching circuits.

Shannon Communication System

The article "A Mathematical Theory of Communication" is considered one of the founding works of the field of information theory, and both, George Boole and Claude Elwood Shannon are considered now two of the fathers of the computing science.

In that time, the programming was made by hardware, creating even large and heavy machines that consume a lot of electricity.

According the physics and other sciencies has evolved, circuits have become increasingly smaller and more efficient, and, traslating most of the logic of the program from hardware to software, by defining some components to perform specific operations, according the stablished mathematical logic.

Nowadays, according to the quantum computing, the two states of a bit are vertical polarization and horizontal polarization. In this case, the measure unit is named qubit.

Graphical representation of a qubit in form of Bloch sphere: apart of the states , are possible other general states of type .

Some related units and conversions

1 Byte (in almost all cases) = 8 bits

1 Byte on some computers, especially older = 6, 7, 8 ó 9 bits

 nat (natural digit) or nit = log₂ e (≈ 1.443) bits

dit, ban, or hartley = log₂ 10 (≈ 3.322) bits

1 bit of information = about ln 2 (≈ 0.693) nats, or log₁₀ 2 (≈ 0.301) hartleys

Some authors also define a binit as an arbitrary information unit equivalent to some fixed but unspecified number of bits.

The conversion to the decimal system depends on the position in the binary chain of bits, and if it's little-endian or big-endian:

 Decimal Number = Sum of {1 or 0 according the state of the bit} * 2^{{position in the binary chain}}

Bibliography:

 - La medida de todas las cosas.

 - https://es.wikipedia.org/wiki/Bit

 - https://en.wikipedia.org/wiki/Bit

 - https://es.wikipedia.org/wiki/Qubit

 - https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81lgebra_de_Boole

 - https://es.wikipedia.org/wiki/Claude_Shannon

 - https://en.wikipedia.org/wiki/Claude_Shannon

 - https://en.wikipedia.org/wiki/A_Mathematical_Theory_of_Communication

 - https://en.wikipedia.org/wiki/Boolean_algebra_%28structure%29

 

psi - GPs - Meteoritos - Clasificación por metamorfismo de choque

Hace unas semanas fue noticia a nivel internacional el asteroide 2012 DA14, descubierto por astrónomos españoles, y cuya órbita se aproximaría a la Tierra  por debajo de los satélites geoestacionarios, hasta unos 26'9 mil kilómetros.

Aproximación asteroide 2012 DA14 el 15-02-2013. Fuente: www.totastronomia.com

Lo que no se había previsto, es que unas horas antes de su máxima aproximación, hubiese una lluvia de meteoros sobre la región de los Urales en Rusia, produciendo tantísimos daños a centenares de kilómetros a la redonda.

Independientemente del debate que se abrió de si procede o no el meteorito caído del asteroide, el hecho, es que esto es un proceso que ha sucedido y sucede a lo largo de la historia, y todos los años la Tierra recibe toneladas de material del espacio exterior.

En este post hablaré sobre una unidad de medida relacionada con los meteoritos, y que se utiliza en una de las diferentes clasificaciones de estos.

Pero antes, quisiera aclarar la diferencia entre "meteorito", "meteoro" y "asteroide", según he podido indagar:

Un asteroide es un cuerpo rocoso, carbonáceo o metálico más pequeño que un planeta, cuya órbita se halla comprendida, en su mayoría, entre las de Marte y Júpiter

Un meteorito es un cuerpo rocoso (asteroide o no), que alcanza la superficie de un planeta debido a que no se desintegra por completo en la atmósfera. La luminosidad dejada al desintegrarse se denomina meteoro.

Queda claro, pues, que un meteorito alcanza la superficie del planeta Tierra, produciendo un impacto con una cantidad de energía.

Entre las diferentes clasificaciones de meteoritos, hablaré de la "Clasificación por metamorfismo de choque", o "Clasificación por impacto" o "Shock metaporhism" o también llamada "Shock Stage", que tiene en cuenta la fuerza del impacto del meteorito.

La presión aplicada instantáneamente y el calor extremos resultado del impacto, provocan notables cambios metamórficos a las rocas afectadas de la corteza terrestre.

Las presiones típicas metamórficas producto del choque pueden variar desde los 72.519 psi a los 14.503.774 psi (0,5 a 100 GPa). 

Mientras que las temperaturas de choque van desde unos pocos cientos a unos pocos miles de grados Fahrenheit o Celsius. 

El metamorfismo de choque se manifiesta a través de diferentes cambios físicos en las características del mineral, que quedan fuera del ámbito de este post.

Listo aquí la clasificación, sin entrar en detalle de los cambios metamórficos que conlleva cada tipo:

Tipo	Nombre del tipo	Presión
S1	sin choque	<5 GPs.
S2	choque muy débil	5-10 GPs.
S3	choque débil	10-20 GPs.
S4	choque moderado	30-35 GPs.
S5	choque fuerte	45-55 GPs.
S6	choque muy fuerte	75-90 GPs.
	roca fundida	<90 GPs.

La unidad de medición que se lista es GPs, en algunos sitios la ponen como GPa, y son GigaPascales:

1 GPs = 1 GPa = 1·10⁹ Pa 

La unidad de medida Pascal (Pa), ya se comentó en un post.

Por otro lado, en textos en inglés, es fácil encontrar los valores referidos en psi.

psi (pounds per square inch) es una unidad de presión del sistema anglosajón de unidades, que viene a traducirse como "libra por pulgada cuadrada" ó "libra-fuerza por pulgada cuadrada".

psi puede medirse en 2 posibles escalas:

 - psi o psig (psi gauge: ‘psi de manómetro’) tomando el 0 la presión ambiente a 1 atm. En este caso no se especifica que la presión atmosférica de deja de lado.

 -psia (psi absolute: ‘psi absolutas’) tomando el 0 igual a la presión 0, y así, las primeras 15 libras de esta escala corresponden a la presión atmosférica. En este caso se deja claro que se tiene en cuenta la presión atmosférica.

Algunas equivalencias:

  

1 psi = 6894,75729 pascales = 6,8948 kPa (kilopascales) 

1 psi = 0,0698 bares 

1 pascal = 0,000145 psi 

14,7 psi = 1 atmósfera 

14,7 psi = 1,013 Bar 

1 kp/cm² = 14,2065 psi 

1 psi = 0.070307 kg/cm²

Referencias:

 - http://www.quantum-rd.com/2012/02/asteroide-2012-da14-cruzara-orbita.html

 - http://www.totastronomia.com/ 

 - http://lema.rae.es/drae/?val=asteroide

 - http://www.lavoz.com.ar/noticias/sucesos/diferencia-entre-meteorito-asteroide-wikipedia

 - http://es.wikipedia.org/wiki/Clasificaci%C3%B3n_de_meteoritos

 - http://www.enotes.com/shock-metamorphism-reference/shock-metamorphism
 - http://www.solosequenosenada.com/2010/09/01/clasificacion-completa-de-meteoritos-tipos-origenes/ 
 - http://es.wikipedia.org/wiki/PSI_%28unidad_de_presi%C3%B3n%29

Densitat de reforestació

Vivim en un planeta viu, "Gaia" com crèien els antics grecs, que ens aporta moltíssima riquesa, menjar, i llar, però que és a la vegada fràgil.

Fràgil perque per a posibilitar la vida, s'han de donar una sèrie de condicions durant prou de temps, i, en un món contínuament camviant, amb adversitats externes (meteorits, radiacions, ...) com internes (terratrèmols, inundacions, huracans, erupcions, ...), la vida ha hagut de evolucionar per a poder adaptar-se.

Des de fa uns milenis que l'èsser humà existeix, tal i com el coneixem hui en dia, i ha anat apropiant-se i adaptant el territori per a les seues necessitats, l'evolució tal i com era, tingué un nou factor, també prou imprevisible, que l'ha ajudat de manera desigual, tant de manera directa com indirecta.

I açí volia arribar, perquè, de manera directa com indirecta, i per desgràcia en els últims anys ha estat una autèntica plaga, els incendis causats per l'èsser humà han reduït bona part de la natura i biodiversitat existent.

En aquest més de gener passat, he tingut l'oportunitat de colaborar amb unes associacions de reforestació d'afectats pels incendis de l'any passat açí en València, més concretament a Bugarra, i és desolador vore muntanyes i més muntanyes cremades, on trobes arbres i plantes cremades, caus buits, e inclús, en alguns llocs pots trobar inclús els cartutxos dels caçadors (poca vergonya). Si el que s'ha perdut estigués valorat econòmicament, de quants diners parlaríem? Quanta gent ha perdut conreus i cultius? Però, el més greu, quina riquesa biològica hem perdut els valencians, espanyols, europeus, o habitants de la Terra?

Aquest post pretenía ser una descripció d'alguna unitat de mesura relacionada amb la reforestació, i, he seleccionat la "densitat de reforestació", que es pot definir com:

"Quantitat de plantes que s'estableixen per hectàrea acords a l'ecosistema d'on es farà la reforestació. La densitat de reforestació depèn dels hàbits de creixement de les espècies que s'establiran i de les condicions del sòl i del clima que permetran el seu desenvolupament".

L'unitat de mesura seria: nº de plantes / unitat de superfície
Per exemple: nº d'arbres / ha


En el nostre cas, devíem escavar forats d'uns 40cms on aniríen els plantells, en una terra erosionada per les plujes, desnivellada i prou rocosa, i deixant una separació d'uns 3-4 metres en línia i uns 2 metres entre línies (si fora possible).

Referències:
 - http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5179472&fecha=25/02/2011

Earth's Magnetic Field

I've been learning Android on my own for some days in my free time, and, now that I've created a simple compass application for Android, I want to write about the Earth's magnetic field, that, can be calculated using the data of the sensors of the modern mobiles.

Some days ago I watched on TV a documentary about a scientist who said that the Earth's magnetic field changes around 250.000 years on average, and that last time that changed was around 750.000 years, and that now is moving faster and faster, what could mean that could change soon. I don't know if that would happen soon or not.

The Earth's magnetic field (the geomagnetic field) is the magnetic field that extends from the Earth's inner core (the polarity of the Earth's magnetic field is recorded in sedimentary rocks) to where it meets the solar wind, a stream of energetic particles emanating from the Sun.

It allows the life in the Earth, protecting us from energetic charged particles emanating from the Sun or the space, deflecting most of them.

Humans have used compasses based on the Magnetic North Pole for direction finding since the 11th century A.D. and for navigation since the 12th century.

The Earth's magnetic field can be represented by a three-dimensional vector. Its angle relative to true North is the declination (D) or variation. Facing magnetic North, the angle the field makes with the horizontal is the inclination (I) or dip. The intensity (F) of the field is proportional to the force it exerts on a magnet. Another common representation is in X (North), Y (East) and Z (Down) coordinates.

I'm not going to explain much more about it, but focus on the measure units of the Earth's magnetic field intensity:

Varies according the location on the Earth, being greatest near the poles (Canada, Siberia, Antarctica) and weaker near the Equator. It is often measured in gausses (G) but is generally reported in nanoteslas (nT).

  1 T = 10,000 G

1 nT =  10⁻² G

1 G = 100,000 nT

The field ranges of the Earth's magnetic field intensity are between approximately 25,000 nT and 65,000 nT (0.25G – 0.65 G).

Copyright: http://www.mnh.si.edu/earth/text/4_1_5_0.html

As we can see the geographic pole does not necessarily coincide with the magnetic pole.

References:
 - http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_magnetic_field
 - http://web63.justhost.com/~xentrop1/C%C3%B3mo-fuerte-es-el-campo-magn%C3%A9tico-de-la-tierra.php
 - http://www.mnh.si.edu/earth/text/4_1_5_0.html