¿El proyecto poco conocido de la pasión de Einstein? Una nevera
Crédito de la imagen: GETTY IMAGES
Por Sam Kean, from Caesar's Last Breath Julio 23 de 2017
MUCHAS PERSONAS SABEN que el trabajo en armas nucleares (teoricamente) permitió el desarrollo de las primeras computadoras electrónicas. Pero no es menos cierto que el humilde refrigerador, de una manera indirecta, permitió el desarrollo de la primera bomba atómica.
Mientras leía el periódico una mañana de 1926, Albert Einstein casi se atragantó con sus huevos. Una familia entera en Berlín, incluyendo a varios niños, se había ahogado unas pocas noches antes cuando un sello en su refrigerador se rompió y el gas tóxico inundó su apartamento. Angustiado, el físico de cuarenta y siete años llamó a un joven amigo suyo, el inventor y científico Leo Szilard. --Debe haber una manera mejor --suplicó Einstein-.
Szilard, un hombre fornido de 28 años, había impresionado a Einstein seis años antes, demostrando que estaba equivocado en cierto punto científico. (Eso no sucedió a menudo.) Szilard también tenía un don para convertir las ideas esotéricas en útiles gadgets. En años posteriores se convirtió en una especie de Thomas Alva Edison de física de alta energía, esbozando el primer microscopio electrónico y acelerador de partículas; Él y Einstein se habían unido en parte por su amor por tales dispositivos mecánicos. (A pesar de ser un teórico y un poco volátil, Einstein vino de una familia de tinkerers (reparadores)--su tío Jakob y el padre Hermann habían inventado nuevos tipos de lámparas de arco y contadores de electricidad-- y había trabajado en la oficina suiza de patentes durante siete años) Einstein llamó a Szilard esa mañana, los dos hombres acordaron colaborar y construir un refrigerador mejor y más seguro.
Esto no era tan extraño como podría sonar: en el medio siglo anterior, la refrigeración se había convertido en ciencia seria. El estudio de la termodinámica y el calor había llevado al concepto de cero absoluto --la temperatura más fría posible-- y varios laboratorios de todo el mundo corrían para llegar al fondo del termómetro. Algunas de las mejores ciencias giraron alrededor de los intentos de licuar ciertos gases: nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, metano, monóxido de carbono y óxido nítrico. A lo largo de los años 1800, este sexteto --los llamados gases permanentes-- había resistido todos los esfuerzos para licuarlos. Esta terquedad había llevado a algunos científicos a declarar que estos seis gases nunca podrían ser licuados, que de alguna manera se mantuvieron aparte del resto de la materia. Otros científicos dijeron que los nuevos métodos de enfriamiento podrían condensarlos. En particular, este último grupo depositó sus esperanzas en un proceso de enfriamiento cíclico inteligente, que implicó la eliminación de calor de las sustancias en varias etapas.
La primera etapa consistía en llenar una cámara con un gas que era fácil de licuar. Llámalo A. Los científicos primero comprimieron A con un pistón, luego enfriaron la cámara de compresión con una cubierta externa de agua fría. Tan pronto como A se había enfriado, se abrió una válvula. Esto redujo la presión sobre A y le permitió expandirse en un volumen mayor. El punto clave es que la expansión en un volumen más grande toma energía, requiere trabajo. (Es similar a como una camada de cachorros, si está encerrada en un armario de escobas, de repente gastaría mucha más energía si abrieras la puerta y dejarlos correr libremente dentro de la casa.) Y en esta situación, la única energía A puede dibujar Para expandir y difundir es su propia reserva interna de energía térmica. Pero el agotamiento de su almacén interno de energía térmica inevitablemente enfrió A hacia abajo aún más, y eventualmente se condensó en un líquido a alrededor de -100 ° F.
Ahora llegó la parte inteligente. La etapa siguiente implicó una cámara del gas B, que era más resistente a licuarse. Los científicos volvieron a comprimir B con un pistón para comenzar. Pero para la chaqueta de enfriamiento esta vez, en lugar de agua fría, pasaron líquido A a través de la chaqueta. Esto bajó la temperatura del gas B a -100 ° F. La apertura de una válvula provocó entonces que B se expandiera, lo que forzó a B a agotar su almacenamiento interno de energía térmica. Su temperatura se hundió a alrededor de -180 ° F, con lo cual también se licuó.
El líquido B podría ahora ser utilizado en otra camisa de enfriamiento para licuar un gas más obstinado, C, y así sucesivamente alfabéticamente. Este proceso de arranque finalmente alcanzó temperaturas tan bajas (alrededor de -420 ° F) que ni siquiera los gases "permanentes" pudieron resistir, y los seis fueron finalmente licuados. Especialmente hermoso era el oxígeno líquido, que brillaba ligeramente azul, como el cielo líquido.
La refrigeración de gas seguía siendo una mera curiosidad, sin embargo, hasta que la compañía de la cerveza de Guinness invirtió en la tecnología alrededor de 1895. Antes de esto, las cervecerías generalmente hacían cerveza sólo en el invierno y la almacenaban. (Lager significa "almacenamiento" en alemán). Los refrigeradores permiten que Guinness haga cerveza durante todo el año, gracias a Dios. Como una tecnología knock-on, el resto del mundo tiene refrigeradores comerciales, como el de su casa en este momento. Todos los frigoríficos modernos se basan en los mismos principios generales de enfriamiento gaseoso.
Si rompiste los paneles interiores de tu refrigerador, verías una serie de tubos. Dentro de los tubos encontraría un líquido (llámelo Z) con un bajo punto de ebullición. Como las cacerolas y otras sobras dentro de su refrigerador emiten calor, Z absorbe el calor a través de las paredes de la nevera y calienta a ebullición. El Z gaseoso resultante flota entonces a través de otros tubos, llevando el calor con él.
A continuación, Z entra en una cámara de compresión, que compacta el gas con un pistón. (El motor que hace funcionar el compresor provoca el zumbido característico de los refrigeradores.) El compresor empuja ahora el gas caliente Z a través de más tubos detrás del refrigerador, lo que permite que Z deseche el calor hacia el exterior. En este punto, el gas ha eliminado exitosamente el calor del interior de la unidad y lo arrojó hacia atrás. Y después de que Z descargue suficiente calor, se condensa nuevamente en líquido. Ahora Z pasa a través de un dispositivo de expansión que baja su presión, lo enfría aún más y completa el ciclo. El líquido Z reentra los tubos dentro de los paneles de la nevera, vuelve a hervir y reanuda la succión de calor.
Ahora, un detalle aquí puede sonar sospechoso. Estás hirviendo un líquido (Z), así que no todo debe calentarse? No exactamente. El líquido se calienta, sí. Pero en una unidad cerrada como un refrigerador, el líquido sólo puede calentarse robando calor de su cazuela: calentando el que necesariamente enfría el otro. Y la ebullición es realmente crucial.
¿Recuerdas la vieja bête noire de James Watt, calor latente? Este principio dice que los líquidos que se transforman en gases absorben cantidades ridículas de energía. En los motores de Watt esto era un insecto, pero los refrigeradores le hacen un beneficio: absorber el calor y batirlo lejos es exactamente qué los refrigeradores intentan hacer, y nada hace eso mejor que los líquidos que cambian en los gases. (Este mismo proceso general explica por qué el sudor líquido, cuando se evapora, te enfría en un día de verano).
En la década de 1920, los refrigeradores de compresión de gas habían reemplazado las neveras de toda Europa y Norteamérica. Había solo un problema. Los tres gases comúnmente usados como refrigerantes -amonio, cloruro de metilo y dióxido de azufre- eran tóxicos y ocasionalmente mataban a familias enteras. (El cloruro de metilo a veces explotó también, sólo por diversión). De ahí el voto de Einstein de encontrar "una mejor manera". Sabía que el punto débil en los refrigeradores domésticos era el compresor, cuyos sellos a menudo se agrietaban bajo presión. Así que él y Szilard diseñaron una nevera sin un compresor, un frigorífico de absorción llamado.
En el tipo más simple de frigorífico de absorción se empieza con dos líquidos mezclados en una cámara, el absorbente y el refrigerante. La clave del diseño es que, a bajas temperaturas, estas sustancias se mezclan fácilmente. Pero si se eleva la temperatura -normalmente calentando la cámara con una pequeña llama de metano- el refrigerante se evapora como gas, dejando atrás el absorbente.
El gas refrigerante ahora va en un viaje largo y tortuoso. Primero fluye en tubos detrás de la nevera y descarga el calor que absorbió de la llama; Este paso enfría simultáneamente el refrigerante de nuevo en líquido. Este líquido fluye por la gravedad en los paneles dentro del refrigerador, donde chupa el calor de otra cacerola. La absorción de este calor hace que el líquido se vuelva a calentar, y el gas resultante expulsa el calor latente, retirándolo del interior de la unidad. (En algunos diseños, el gas luego se dirige a más tubos detrás de la nevera, para deshacerse del calor una última vez).
Mientras tanto, en la cámara original, la llama de metano se ha apagado, permitiendo que el absorbente se enfríe. Una capa de agua frıa enfrıa luego el absorbente. El absorbente se enfría tanto, de hecho, que cuando el gas refrigerante finalmente regresa a la cámara, el absorbente lo condensa de nuevo en líquido y lo reabsorbe. Por lo tanto, terminan de regreso donde comenzaron, con una mezcla de dos líquidos que se pueden separar con una llama. En general, frigoríficos de absorción y frigoríficos regulares enfriar las cosas de la misma manera, por los gases de ebullición. Pero utilizan un proceso diferente para reciclar el refrigerante.
Una vez más, sin embargo, esto probablemente suena como hacer trampa: una llama puede enfriar mi cerveza? Pero esa es la magia de los gases. Realmente, la llama aquí no es tanto agregar calor como hacer trabajo físico-separar el refrigerante del absorbente convirtiendo el refrigerante en gas. Y una vez que usted tiene un gas libre en el sistema, usted tiene montones de opciones. De hecho, el arte de la refrigeración consiste en manipular los gases para absorber la energía térmica aquí, llevarla allí y descargarla en otra parte. Volviendo a Thomas Savery, podría llamar al refrigerador Einstein-Szilard un motor para congelar el agua por el fuego.
El frigorífico de Einstein-Szilard realmente utilizó tres líquidos y gases, no dos, lo que lo hace un poco más complicado que el esquema anterior. Pero su diseño tenía varias ventajas sobre frigoríficos regulares. Sin motor, no hizo ruido y rara vez se rompió. También no usaba electricidad (sólo metano), y evitaba los sellos que con demasiada frecuencia rompían y filtraban gas tóxico.
Al mirar hacia atrás en este episodio, algunos historiadores han asumido que Einstein simplemente ofreció asesoramiento sobre las solicitudes de patentes o usó su celebridad para atraer a los inversionistas, dejando el trabajo real a Szilard. En realidad Einstein trabajó sobre el proyecto, y el dúo terminó recibiendo decenas de patentes en seis países sobre diferentes componentes de nevera. (Un abogado de patentes estadounidense revisando las solicitudes hizo una doble toma, al igual que pudo, cuando notó la firma de Einstein.) El dúo terminó vendiendo varias patentes y colectando un buen cheque por $ 750 (alrededor de $ 10.000 hoy); Posteriormente abrieron una cuenta de cheques conjunta, como una pareja casada. Szilard recaudó $ 3,000 adicionales por año en honorarios de consultoría.
Como cualquier pareja casada, sin embargo, se enfrentaron a veces. Szilard tenía un ingenio de apetito por la complejidad y agregó nuevas válvulas y líneas de enfriamiento a la nevera. Einstein, por su parte, anhelaba la sencillez y la elegancia - no menos en sus electrodomésticos que en su física. (Él habría odiado trabajar con James Watt.) La necesidad de simplicidad eventualmente llevó a Einstein y Szilard a inventar otras dos unidades de enfriamiento, cada una de las cuales trabajó en un principio físico diferente. En uno reemplazaron el pistón en un refrigerador estándar con sodio fundido, que los imanes bombeaban arriba y abajo para comprimir gases. El otro dispositivo utilizó la presión del agua de un grifo de la cocina para alimentar una pequeña bomba de vacío; La bomba enfriaba las cosas evaporando metanol. Einstein llamó a este último dispositivo Der Volks-Kühlschrank, la nevera del pueblo.
Al final, por desgracia, ninguno de los tres frigoríficos Einstein-Szilard nunca llegó a casa de nadie. No es sorprendente que la bomba de sodio fundido demostró ser un poco poco práctico para su cocina promedio (aunque más tarde se utilizó en centrales nucleares). El enfriador del grifo falló porque los edificios de apartamentos alemanes tenían pésima presión de agua, lo que dificultó la bomba de vacío. Y los refrigeradores de la absorción quemaron simplemente demasiado combustible para competir con los refrigeradores de la compresión; El diseño de Einstein-Szilard parecía un motor de Newcomen en comparación.
Incluso la mayor objeción a los frigoríficos convencionales, los gases letales, se convirtió en motivo en 1930 con el debut de un nuevo y no tóxico gas refrigerante, Freón. En una década, prácticamente todas las unidades domésticas habían cambiado a este clorofluorocarbono, y el frigorífico Einstein-Szilard se convirtió en una reliquia histórica. Por supuesto, Freon tenía un inconveniente pesky. Cuando los refrigeradores viejos iban al depósito de chatarra, el freón salía y entraba en la estratosfera. Allí, la luz ultravioleta separó los átomos de cloro, creando radicales libres que masticaban moléculas de ozono con una eficacia anormal: cada radical de cloro puede destruir 100.000 moléculas O3 durante su vida útil. Esta destrucción finalmente abrió un agujero en la capa de ozono que todavía existe y que no se recuperará durante décadas, si es que alguna vez. La humanidad podría haberse ahorrado muchos problemas a largo plazo invirtiendo en el enfoque de Einstein-Szilard para enfriar agua con fuego.
¿Así que la nevera Einstein-Szilard era un desperdicio del tiempo y el talento de estos hombres? No completamente. Einstein encontró el trabajo un descanso refrescante de su búsqueda inútil de una Teoría de Todo. Con dos familias a apoyar y una economía alemana desmoronándose, Einstein también disfrutó del dinero extra. Szilard necesitaba el dinero aún más, especialmente después de que huyó de la Alemania nazi para Londres en 1933. (Él era parte judía.) Pasó los próximos años viviendo de sus ingresos de la nevera, y usó su libertad repentina para dar largos paseos y reflexionar sobre qué La próxima gran cosa en la física podría ser. La respuesta vino a él una tarde en septiembre de 1933, cuando él bajó de una acera cerca del Museo Británico. Había oído hablar de algunos experimentos que implicaban la liberación de partículas subatómicas llamadas neutrones. Empezó a preguntarse qué pasaría si, digamos, un átomo de uranio se partiera y liberara múltiples neutrones. Otros átomos de uranio cercanos pueden absorberlos, volverse inestables y liberar los neutrones cuando se separan. Estos neutrones secundarios desestabilizarían más átomos, lo que liberaría neutrones terciarios, y así sucesivamente. Cada átomo que se dividía también -de acuerdo con la famosa ecuación de su socio patentario, E = mc2- liberaría energía en una cascada cada vez mayor. . .
Cuando cruzó la calle, Szilard había elaborado el principio detrás de la primera reacción nuclear en cadena. Y a diferencia de sus ingeniosos frigoríficos, esta invención se hizo demasiado penetrante en las décadas turbulentas a seguir-décadas que romperían no sólo la creencia del público en la ciencia benevolente, sino la creencia de los científicos en un universo limpio, ordenado y predecible.
LA ÚLTIMA RESPIRACIÓN DE CAESAR (CAESAR’S LAST BREATH) por Sam Kean. Copyright © 2017 por Sam Kean. Reimpreso con el permiso de Little, Brown and Company.
With a little help from Google Translate for Business
Crédito de la imagen: GETTY IMAGES
Por Sam Kean, from Caesar's Last Breath Julio 23 de 2017
MUCHAS PERSONAS SABEN que el trabajo en armas nucleares (teoricamente) permitió el desarrollo de las primeras computadoras electrónicas. Pero no es menos cierto que el humilde refrigerador, de una manera indirecta, permitió el desarrollo de la primera bomba atómica.
Mientras leía el periódico una mañana de 1926, Albert Einstein casi se atragantó con sus huevos. Una familia entera en Berlín, incluyendo a varios niños, se había ahogado unas pocas noches antes cuando un sello en su refrigerador se rompió y el gas tóxico inundó su apartamento. Angustiado, el físico de cuarenta y siete años llamó a un joven amigo suyo, el inventor y científico Leo Szilard. --Debe haber una manera mejor --suplicó Einstein-.
Szilard, un hombre fornido de 28 años, había impresionado a Einstein seis años antes, demostrando que estaba equivocado en cierto punto científico. (Eso no sucedió a menudo.) Szilard también tenía un don para convertir las ideas esotéricas en útiles gadgets. En años posteriores se convirtió en una especie de Thomas Alva Edison de física de alta energía, esbozando el primer microscopio electrónico y acelerador de partículas; Él y Einstein se habían unido en parte por su amor por tales dispositivos mecánicos. (A pesar de ser un teórico y un poco volátil, Einstein vino de una familia de tinkerers (reparadores)--su tío Jakob y el padre Hermann habían inventado nuevos tipos de lámparas de arco y contadores de electricidad-- y había trabajado en la oficina suiza de patentes durante siete años) Einstein llamó a Szilard esa mañana, los dos hombres acordaron colaborar y construir un refrigerador mejor y más seguro.
Esto no era tan extraño como podría sonar: en el medio siglo anterior, la refrigeración se había convertido en ciencia seria. El estudio de la termodinámica y el calor había llevado al concepto de cero absoluto --la temperatura más fría posible-- y varios laboratorios de todo el mundo corrían para llegar al fondo del termómetro. Algunas de las mejores ciencias giraron alrededor de los intentos de licuar ciertos gases: nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, metano, monóxido de carbono y óxido nítrico. A lo largo de los años 1800, este sexteto --los llamados gases permanentes-- había resistido todos los esfuerzos para licuarlos. Esta terquedad había llevado a algunos científicos a declarar que estos seis gases nunca podrían ser licuados, que de alguna manera se mantuvieron aparte del resto de la materia. Otros científicos dijeron que los nuevos métodos de enfriamiento podrían condensarlos. En particular, este último grupo depositó sus esperanzas en un proceso de enfriamiento cíclico inteligente, que implicó la eliminación de calor de las sustancias en varias etapas.
La primera etapa consistía en llenar una cámara con un gas que era fácil de licuar. Llámalo A. Los científicos primero comprimieron A con un pistón, luego enfriaron la cámara de compresión con una cubierta externa de agua fría. Tan pronto como A se había enfriado, se abrió una válvula. Esto redujo la presión sobre A y le permitió expandirse en un volumen mayor. El punto clave es que la expansión en un volumen más grande toma energía, requiere trabajo. (Es similar a como una camada de cachorros, si está encerrada en un armario de escobas, de repente gastaría mucha más energía si abrieras la puerta y dejarlos correr libremente dentro de la casa.) Y en esta situación, la única energía A puede dibujar Para expandir y difundir es su propia reserva interna de energía térmica. Pero el agotamiento de su almacén interno de energía térmica inevitablemente enfrió A hacia abajo aún más, y eventualmente se condensó en un líquido a alrededor de -100 ° F.
Ahora llegó la parte inteligente. La etapa siguiente implicó una cámara del gas B, que era más resistente a licuarse. Los científicos volvieron a comprimir B con un pistón para comenzar. Pero para la chaqueta de enfriamiento esta vez, en lugar de agua fría, pasaron líquido A a través de la chaqueta. Esto bajó la temperatura del gas B a -100 ° F. La apertura de una válvula provocó entonces que B se expandiera, lo que forzó a B a agotar su almacenamiento interno de energía térmica. Su temperatura se hundió a alrededor de -180 ° F, con lo cual también se licuó.
El líquido B podría ahora ser utilizado en otra camisa de enfriamiento para licuar un gas más obstinado, C, y así sucesivamente alfabéticamente. Este proceso de arranque finalmente alcanzó temperaturas tan bajas (alrededor de -420 ° F) que ni siquiera los gases "permanentes" pudieron resistir, y los seis fueron finalmente licuados. Especialmente hermoso era el oxígeno líquido, que brillaba ligeramente azul, como el cielo líquido.
La refrigeración de gas seguía siendo una mera curiosidad, sin embargo, hasta que la compañía de la cerveza de Guinness invirtió en la tecnología alrededor de 1895. Antes de esto, las cervecerías generalmente hacían cerveza sólo en el invierno y la almacenaban. (Lager significa "almacenamiento" en alemán). Los refrigeradores permiten que Guinness haga cerveza durante todo el año, gracias a Dios. Como una tecnología knock-on, el resto del mundo tiene refrigeradores comerciales, como el de su casa en este momento. Todos los frigoríficos modernos se basan en los mismos principios generales de enfriamiento gaseoso.
Si rompiste los paneles interiores de tu refrigerador, verías una serie de tubos. Dentro de los tubos encontraría un líquido (llámelo Z) con un bajo punto de ebullición. Como las cacerolas y otras sobras dentro de su refrigerador emiten calor, Z absorbe el calor a través de las paredes de la nevera y calienta a ebullición. El Z gaseoso resultante flota entonces a través de otros tubos, llevando el calor con él.
A continuación, Z entra en una cámara de compresión, que compacta el gas con un pistón. (El motor que hace funcionar el compresor provoca el zumbido característico de los refrigeradores.) El compresor empuja ahora el gas caliente Z a través de más tubos detrás del refrigerador, lo que permite que Z deseche el calor hacia el exterior. En este punto, el gas ha eliminado exitosamente el calor del interior de la unidad y lo arrojó hacia atrás. Y después de que Z descargue suficiente calor, se condensa nuevamente en líquido. Ahora Z pasa a través de un dispositivo de expansión que baja su presión, lo enfría aún más y completa el ciclo. El líquido Z reentra los tubos dentro de los paneles de la nevera, vuelve a hervir y reanuda la succión de calor.
Ahora, un detalle aquí puede sonar sospechoso. Estás hirviendo un líquido (Z), así que no todo debe calentarse? No exactamente. El líquido se calienta, sí. Pero en una unidad cerrada como un refrigerador, el líquido sólo puede calentarse robando calor de su cazuela: calentando el que necesariamente enfría el otro. Y la ebullición es realmente crucial.
¿Recuerdas la vieja bête noire de James Watt, calor latente? Este principio dice que los líquidos que se transforman en gases absorben cantidades ridículas de energía. En los motores de Watt esto era un insecto, pero los refrigeradores le hacen un beneficio: absorber el calor y batirlo lejos es exactamente qué los refrigeradores intentan hacer, y nada hace eso mejor que los líquidos que cambian en los gases. (Este mismo proceso general explica por qué el sudor líquido, cuando se evapora, te enfría en un día de verano).
En la década de 1920, los refrigeradores de compresión de gas habían reemplazado las neveras de toda Europa y Norteamérica. Había solo un problema. Los tres gases comúnmente usados como refrigerantes -amonio, cloruro de metilo y dióxido de azufre- eran tóxicos y ocasionalmente mataban a familias enteras. (El cloruro de metilo a veces explotó también, sólo por diversión). De ahí el voto de Einstein de encontrar "una mejor manera". Sabía que el punto débil en los refrigeradores domésticos era el compresor, cuyos sellos a menudo se agrietaban bajo presión. Así que él y Szilard diseñaron una nevera sin un compresor, un frigorífico de absorción llamado.
En el tipo más simple de frigorífico de absorción se empieza con dos líquidos mezclados en una cámara, el absorbente y el refrigerante. La clave del diseño es que, a bajas temperaturas, estas sustancias se mezclan fácilmente. Pero si se eleva la temperatura -normalmente calentando la cámara con una pequeña llama de metano- el refrigerante se evapora como gas, dejando atrás el absorbente.
El gas refrigerante ahora va en un viaje largo y tortuoso. Primero fluye en tubos detrás de la nevera y descarga el calor que absorbió de la llama; Este paso enfría simultáneamente el refrigerante de nuevo en líquido. Este líquido fluye por la gravedad en los paneles dentro del refrigerador, donde chupa el calor de otra cacerola. La absorción de este calor hace que el líquido se vuelva a calentar, y el gas resultante expulsa el calor latente, retirándolo del interior de la unidad. (En algunos diseños, el gas luego se dirige a más tubos detrás de la nevera, para deshacerse del calor una última vez).
Mientras tanto, en la cámara original, la llama de metano se ha apagado, permitiendo que el absorbente se enfríe. Una capa de agua frıa enfrıa luego el absorbente. El absorbente se enfría tanto, de hecho, que cuando el gas refrigerante finalmente regresa a la cámara, el absorbente lo condensa de nuevo en líquido y lo reabsorbe. Por lo tanto, terminan de regreso donde comenzaron, con una mezcla de dos líquidos que se pueden separar con una llama. En general, frigoríficos de absorción y frigoríficos regulares enfriar las cosas de la misma manera, por los gases de ebullición. Pero utilizan un proceso diferente para reciclar el refrigerante.
Una vez más, sin embargo, esto probablemente suena como hacer trampa: una llama puede enfriar mi cerveza? Pero esa es la magia de los gases. Realmente, la llama aquí no es tanto agregar calor como hacer trabajo físico-separar el refrigerante del absorbente convirtiendo el refrigerante en gas. Y una vez que usted tiene un gas libre en el sistema, usted tiene montones de opciones. De hecho, el arte de la refrigeración consiste en manipular los gases para absorber la energía térmica aquí, llevarla allí y descargarla en otra parte. Volviendo a Thomas Savery, podría llamar al refrigerador Einstein-Szilard un motor para congelar el agua por el fuego.
El frigorífico de Einstein-Szilard realmente utilizó tres líquidos y gases, no dos, lo que lo hace un poco más complicado que el esquema anterior. Pero su diseño tenía varias ventajas sobre frigoríficos regulares. Sin motor, no hizo ruido y rara vez se rompió. También no usaba electricidad (sólo metano), y evitaba los sellos que con demasiada frecuencia rompían y filtraban gas tóxico.
Al mirar hacia atrás en este episodio, algunos historiadores han asumido que Einstein simplemente ofreció asesoramiento sobre las solicitudes de patentes o usó su celebridad para atraer a los inversionistas, dejando el trabajo real a Szilard. En realidad Einstein trabajó sobre el proyecto, y el dúo terminó recibiendo decenas de patentes en seis países sobre diferentes componentes de nevera. (Un abogado de patentes estadounidense revisando las solicitudes hizo una doble toma, al igual que pudo, cuando notó la firma de Einstein.) El dúo terminó vendiendo varias patentes y colectando un buen cheque por $ 750 (alrededor de $ 10.000 hoy); Posteriormente abrieron una cuenta de cheques conjunta, como una pareja casada. Szilard recaudó $ 3,000 adicionales por año en honorarios de consultoría.
Como cualquier pareja casada, sin embargo, se enfrentaron a veces. Szilard tenía un ingenio de apetito por la complejidad y agregó nuevas válvulas y líneas de enfriamiento a la nevera. Einstein, por su parte, anhelaba la sencillez y la elegancia - no menos en sus electrodomésticos que en su física. (Él habría odiado trabajar con James Watt.) La necesidad de simplicidad eventualmente llevó a Einstein y Szilard a inventar otras dos unidades de enfriamiento, cada una de las cuales trabajó en un principio físico diferente. En uno reemplazaron el pistón en un refrigerador estándar con sodio fundido, que los imanes bombeaban arriba y abajo para comprimir gases. El otro dispositivo utilizó la presión del agua de un grifo de la cocina para alimentar una pequeña bomba de vacío; La bomba enfriaba las cosas evaporando metanol. Einstein llamó a este último dispositivo Der Volks-Kühlschrank, la nevera del pueblo.
Al final, por desgracia, ninguno de los tres frigoríficos Einstein-Szilard nunca llegó a casa de nadie. No es sorprendente que la bomba de sodio fundido demostró ser un poco poco práctico para su cocina promedio (aunque más tarde se utilizó en centrales nucleares). El enfriador del grifo falló porque los edificios de apartamentos alemanes tenían pésima presión de agua, lo que dificultó la bomba de vacío. Y los refrigeradores de la absorción quemaron simplemente demasiado combustible para competir con los refrigeradores de la compresión; El diseño de Einstein-Szilard parecía un motor de Newcomen en comparación.
Incluso la mayor objeción a los frigoríficos convencionales, los gases letales, se convirtió en motivo en 1930 con el debut de un nuevo y no tóxico gas refrigerante, Freón. En una década, prácticamente todas las unidades domésticas habían cambiado a este clorofluorocarbono, y el frigorífico Einstein-Szilard se convirtió en una reliquia histórica. Por supuesto, Freon tenía un inconveniente pesky. Cuando los refrigeradores viejos iban al depósito de chatarra, el freón salía y entraba en la estratosfera. Allí, la luz ultravioleta separó los átomos de cloro, creando radicales libres que masticaban moléculas de ozono con una eficacia anormal: cada radical de cloro puede destruir 100.000 moléculas O3 durante su vida útil. Esta destrucción finalmente abrió un agujero en la capa de ozono que todavía existe y que no se recuperará durante décadas, si es que alguna vez. La humanidad podría haberse ahorrado muchos problemas a largo plazo invirtiendo en el enfoque de Einstein-Szilard para enfriar agua con fuego.
¿Así que la nevera Einstein-Szilard era un desperdicio del tiempo y el talento de estos hombres? No completamente. Einstein encontró el trabajo un descanso refrescante de su búsqueda inútil de una Teoría de Todo. Con dos familias a apoyar y una economía alemana desmoronándose, Einstein también disfrutó del dinero extra. Szilard necesitaba el dinero aún más, especialmente después de que huyó de la Alemania nazi para Londres en 1933. (Él era parte judía.) Pasó los próximos años viviendo de sus ingresos de la nevera, y usó su libertad repentina para dar largos paseos y reflexionar sobre qué La próxima gran cosa en la física podría ser. La respuesta vino a él una tarde en septiembre de 1933, cuando él bajó de una acera cerca del Museo Británico. Había oído hablar de algunos experimentos que implicaban la liberación de partículas subatómicas llamadas neutrones. Empezó a preguntarse qué pasaría si, digamos, un átomo de uranio se partiera y liberara múltiples neutrones. Otros átomos de uranio cercanos pueden absorberlos, volverse inestables y liberar los neutrones cuando se separan. Estos neutrones secundarios desestabilizarían más átomos, lo que liberaría neutrones terciarios, y así sucesivamente. Cada átomo que se dividía también -de acuerdo con la famosa ecuación de su socio patentario, E = mc2- liberaría energía en una cascada cada vez mayor. . .
Cuando cruzó la calle, Szilard había elaborado el principio detrás de la primera reacción nuclear en cadena. Y a diferencia de sus ingeniosos frigoríficos, esta invención se hizo demasiado penetrante en las décadas turbulentas a seguir-décadas que romperían no sólo la creencia del público en la ciencia benevolente, sino la creencia de los científicos en un universo limpio, ordenado y predecible.
LA ÚLTIMA RESPIRACIÓN DE CAESAR (CAESAR’S LAST BREATH) por Sam Kean. Copyright © 2017 por Sam Kean. Reimpreso con el permiso de Little, Brown and Company.
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