Frío

El frío es la presencia de temperaturas bajas , especialmente en la atmósfera. En el uso común, el frío es a menudo una percepción subjetiva . Un límite inferior para la temperatura es el cero absoluto , definido como 0,00  K en la escala Kelvin , una escala de temperatura termodinámica absoluta . Esto corresponde a −273,15 °C en la escala Celsius , −459,67 °F en la escala Fahrenheit y 0,00 °R en la escala Rankine .

Como la temperatura se relaciona con la energía térmica que posee un objeto o una muestra de materia, que es la energía cinética del movimiento aleatorio de las partículas constituyentes de la materia, un objeto tendrá menos energía térmica cuando esté más frío y más cuando esté más caliente. Si fuera posible enfriar un sistema hasta el cero absoluto, cesaría todo movimiento de las partículas en una muestra de materia y estarían en completo reposo en el sentido clásico . El objeto podría describirse como si tuviera energía térmica cero. Sin embargo, microscópicamente en la descripción de la mecánica cuántica , la materia todavía tiene energía de punto cero incluso en el cero absoluto, debido al principio de incertidumbre .

El enfriamiento se refiere al proceso de enfriarse o bajar la temperatura . Esto se puede lograr quitando calor de un sistema o exponiéndolo a un entorno con una temperatura más baja.

Los refrigerantes son fluidos utilizados para enfriar objetos, evitar la congelación y prevenir la erosión en las máquinas. ^[2]

El enfriamiento por aire es el proceso de enfriar un objeto exponiéndolo al aire . Esto solo funcionará si el aire está a una temperatura más baja que el objeto, y el proceso se puede mejorar aumentando el área de superficie , aumentando el caudal de refrigerante o disminuyendo la masa del objeto. ^{[3] [ se necesita una mejor fuente ]}

Otro método común de enfriamiento es exponer un objeto a hielo , hielo seco o nitrógeno líquido . Esto funciona por conducción ; el calor se transfiere del objeto relativamente cálido al refrigerante relativamente frío. ^[4]

El enfriamiento por láser y el enfriamiento por evaporación magnética son técnicas utilizadas para alcanzar temperaturas muy bajas. ^{[5] [6]}

En la antigüedad, el hielo no se utilizaba para conservar alimentos , sino para enfriar el vino, algo que también hacían los romanos. Según Plinio , el emperador Nerón inventó el cubo de hielo para enfriar los vinos en lugar de añadirlo al vino para enfriarlo, ya que lo diluiría. ^[7]

En algún momento alrededor de 1700 a. C., Zimri-Lim , rey del reino de Mari en el noroeste de Irak, había creado una "casa de hielo" llamada bit shurpin en un lugar cercano a su ciudad capital, a orillas del Éufrates . En el siglo VII a. C., los chinos habían utilizado casas de hielo para conservar verduras y frutas. Durante el gobierno dinástico Tang en China (618-907 d. C.), un documento hace referencia a la práctica de usar hielo que estaba de moda durante la dinastía Chou oriental (770-256 a. C.) por 94 trabajadores empleados para el "servicio de hielo" para congelar todo, desde vino hasta cadáveres. ^[7]

Shachtman cuenta que en el siglo IV d. C., el hermano del emperador japonés Nintoku le regaló hielo de una montaña. El emperador quedó tan contento con el regalo que denominó el primero de junio como el "Día del Hielo" y regaló ceremoniosamente bloques de hielo a sus funcionarios. ^[7]

Incluso en la antigüedad, dice Shachtman, en Egipto y la India se practicaba el enfriamiento nocturno mediante la evaporación del agua y la radiación térmica, y se aprovechaba la capacidad de las sales para reducir la temperatura de congelación del agua. Los antiguos habitantes de Roma y Grecia sabían que el agua hervida se enfriaba más rápidamente que el agua común; la razón de esto es que al hervir el agua se eliminan el dióxido de carbono y otros gases que impiden el enfriamiento; pero este hecho no se conoció hasta el siglo XVII. ^[7]

Shachtman dice que el rey Jaime VI y yo apoyamos el trabajo de Cornelis Drebbel como mago para realizar trucos como producir truenos, relámpagos, leones, pájaros, hojas temblorosas, etc. En 1620 dio una demostración en la Abadía de Westminster al rey y sus cortesanos sobre el poder del frío. ^[8] En un día de verano, dice Shachtman, Drebbel había creado un escalofrío (bajó la temperatura varios grados) en el salón de la Abadía, lo que hizo que el rey temblara y saliera corriendo del salón con su séquito. Este fue un espectáculo increíble, dice Shachtman. Varios años antes, Giambattista della Porta había demostrado en la Abadía "jardines de fantasía de hielo, intrincadas esculturas de hielo" y también bebidas heladas para banquetes en Florencia . La única referencia a la congelación artificial creada por Drebbel fue por Francis Bacon . Su demostración no fue tomada en serio ya que se consideró uno de sus trucos de magia, ya que no tenía aplicación práctica entonces. Drebbel no había revelado sus secretos. ^[9]

Shachtman dice que el Lord Canciller Bacon, un defensor de la ciencia experimental, había intentado en Novum Organum , publicado a finales de la década de 1620, explicar el experimento de congelación artificial en la Abadía de Westminster, aunque no estaba presente durante la demostración, como " El nitro (o más bien su espíritu) es muy frío, y por lo tanto el nitro o la sal cuando se agrega a la nieve o al hielo intensifica el frío de este último, el nitro al agregarse a su propio frío, pero la sal al proporcionar actividad a la nieve fría ". Esta explicación sobre los aspectos inductores de frío del nitro y la sal fue probada entonces por muchos científicos. ^[10]

Shachtman afirma que la falta de conocimientos científicos en física y química fue lo que impidió el progreso en el uso beneficioso del hielo hasta que se produjo un cambio drástico en las opiniones religiosas en el siglo XVII. La barrera intelectual fue superada por Francis Bacon y Robert Boyle, que lo siguieron en esta búsqueda del conocimiento del frío. ^[11] Boyle realizó una amplia experimentación durante el siglo XVII en la disciplina del frío, y su investigación sobre la presión y el volumen fue la precursora de la investigación en el campo del frío durante el siglo XIX. Explicó su enfoque como "la identificación de Bacon del calor y el frío como las manos derecha e izquierda de la naturaleza". ^[12] Boyle también refutó algunas de las teorías planteadas por Aristóteles sobre el frío experimentando sobre la transmisión del frío de un material a otro. Demostró que el agua no era la única fuente de frío, sino que el oro, la plata y el cristal, que no tenían contenido de agua, también podían cambiar a una condición de frío severo. ^[13]

En los Estados Unidos, desde aproximadamente 1850 hasta finales del siglo XIX, la exportación de hielo fue superada sólo por la del algodón. La primera hielera fue desarrollada por Thomas Moore, un granjero de Maryland, en 1810 para transportar mantequilla en una tina de madera de forma ovalada. La tina estaba provista de un revestimiento de metal en su interior y rodeada por un paquete de hielo. Se utilizó una piel de conejo como aislante. Moore también desarrolló una hielera para uso doméstico con el contenedor construido sobre un espacio de 6 pies cúbicos (0,17 m3 ⁾ que se llenaba de hielo. En 1825, Nathaniel J. Wyeth inventó la recolección de hielo mediante el uso de un dispositivo de corte de hielo tirado por caballos. Los bloques cortados de hielo de tamaño uniforme eran un método barato de conservación de alimentos ampliamente practicado en los Estados Unidos. También se desarrolló en 1855 un dispositivo impulsado por vapor para transportar 600 toneladas de hielo por hora. Siguieron más innovaciones. Se inventaron dispositivos que utilizaban aire comprimido como refrigerante. ^[14]

Las hieleras se utilizaron ampliamente desde mediados del siglo XIX hasta la década de 1930, cuando se introdujo el refrigerador en los hogares. La mayor parte del hielo consumido por los municipios se recolectaba en invierno en áreas cubiertas de nieve o lagos congelados, se almacenaba en depósitos de hielo y se enviaba a nivel nacional a medida que las hieleras se volvían más comunes.

En 1913 se inventaron los refrigeradores para uso doméstico. En 1923, Frigidaire presentó la primera unidad autónoma. La introducción del freón en la década de 1920 amplió el mercado de los refrigeradores durante la década de 1930. ^[15] En 1940 se introdujeron los congeladores domésticos como compartimentos separados (más grandes de lo necesario solo para los cubitos de hielo). Los alimentos congelados, que antes eran un artículo de lujo, se volvieron algo común.

El frío tiene numerosos efectos fisiológicos y patológicos en el cuerpo humano , así como en otros organismos. Los ambientes fríos pueden promover ciertos rasgos psicológicos , además de tener efectos directos en la capacidad de movimiento. El escalofrío es una de las primeras reacciones fisiológicas al frío. ^[16] Incluso a bajas temperaturas, el frío puede alterar enormemente la circulación sanguínea. El agua extracelular se congela y los tejidos se destruyen. Afecta con especial frecuencia a los dedos de las manos y los pies, la nariz, las orejas y las mejillas. Se decoloran, se hinchan, forman ampollas y sangran. El llamado " frío" provoca congelación local o incluso la muerte de partes enteras del cuerpo. Solo las reacciones temporales al frío de la piel no tienen consecuencias. A medida que los vasos sanguíneos se contraen, se enfrían y palidecen, y entra menos oxígeno en el tejido. El calor estimula de nuevo la circulación sanguínea y es doloroso pero inofensivo. La protección integral contra el frío es especialmente importante para los niños y para los deportistas. Las temperaturas extremadamente frías pueden provocar congelación , sepsis e hipotermia , que a su vez pueden provocar la muerte. ^{[17] [18]}

Una afirmación común, pero falsa, afirma que el clima frío por sí mismo puede inducir el resfriado común del mismo nombre . ^[19] No se ha encontrado evidencia científica de esto, aunque la enfermedad, junto con la influenza y otras, aumenta en prevalencia con el clima más frío.

• El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Boulder, Colorado, ha conseguido enfriar un tambor mecánico microscópico a 360 microkelvins , lo que lo convierte en el objeto más frío registrado. En teoría, con esta técnica se podría enfriar un objeto hasta el cero absoluto. ^[20]
• La temperatura más fría conocida jamás alcanzada es un estado de la materia llamado condensado de Bose-Einstein , cuya existencia fue teorizada por primera vez por Satyendra Nath Bose en 1924 y creada por primera vez por Eric Cornell , Carl Wieman y colaboradores en JILA el 5 de junio de 1995. Lo hicieron enfriando un vapor diluido que constaba de aproximadamente dos mil átomos de rubidio-87 por debajo de 170 nK (un nK o nanokelvin es una milmillonésima (10 ⁻⁹ ) de un kelvin ) utilizando una combinación de enfriamiento por láser (una técnica que le valió a sus inventores Steven Chu , Claude Cohen-Tannoudji y William D. Phillips el Premio Nobel de Física de 1997 ) y enfriamiento evaporativo magnético . ^[21]
• 90377 Sedna es uno de los objetos más fríos conocidos dentro del Sistema Solar . Sedna, que orbita a una distancia promedio de 84 mil millones de millas, tiene una temperatura superficial promedio de -400 °F (-240 °C). ^[22]
• El cráter lunar Hermite fue descrito después de un estudio realizado en 2009 por el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA como el "lugar más frío conocido en el Sistema Solar", con temperaturas de 26 kelvin (−413 °F, −247 °C). ^[23]
• La Nebulosa Boomerang es el lugar natural más frío conocido en el universo , con una temperatura estimada en 1  K (−272,15 °C, −457,87 °F). ^[24]
• El planeta enano Haumea es uno de los objetos más fríos conocidos de nuestro sistema solar. Tiene una temperatura de -401 grados Fahrenheit o -241 grados Celsius ^[25]
• Los instrumentos de la nave espacial Planck se mantienen a 0,1 K (−273,05 °C, −459,49 °F) mediante refrigeración pasiva y activa. ^[26]
• En ausencia de cualquier otra fuente de calor, la temperatura del Universo es de aproximadamente 2,725 kelvin , debido a la radiación de fondo de microondas cósmica , un remanente del Big Bang . ^[27]
• La luna Tritón de Neptuno tiene una temperatura superficial de 38,15 K (−235 °C, −391 °F) ^[28]
• Urano con una temperatura de cuerpo negro de 58,2 K (−215,0 °C, −354,9 °F). ^[29]
• Saturno con una temperatura de cuerpo negro de 81,1 K (−192,0 °C, −313,7 °F). ^[30]
• Mercurio , a pesar de estar cerca del Sol, es frío durante la noche, con una temperatura de aproximadamente 93,15 K (−180 °C, −290 °F). Mercurio es frío durante la noche porque no tiene atmósfera que atrape el calor del Sol. ^[31]
• Júpiter con una temperatura de cuerpo negro de 110,0 K (−163,2 °C, −261,67 °F). ^[32]
• Marte con una temperatura de cuerpo negro de 210,1 K (−63,05 °C, −81,49 °F). ^[33]
• El continente más frío de la Tierra es la Antártida . ^[34] El lugar más frío de la Tierra es la meseta antártica , ^[35] un área de la Antártida alrededor del Polo Sur que tiene una altitud de alrededor de 3000 metros (9800 pies). La temperatura más baja medida de manera confiable en la Tierra de 183,9 K (−89,2 °C, −128,6 °F) se registró allí en la estación Vostok el 21 de julio de 1983. ^[36] Los polos de frío son los lugares en los hemisferios sur y norte donde se han registrado las temperaturas del aire más bajas. ( Ver Lista de registros meteorológicos ). ^[37]
• Los desiertos fríos del Polo Norte , conocidos como la región de la tundra, registran una nevada anual de unos pocos centímetros y temperaturas tan bajas como 203,15 K (−70 °C, −94 °F). Solo unas pocas plantas pequeñas sobreviven en el suelo generalmente congelado (se descongela solo por un corto período). ^[38]
• Los desiertos fríos del Himalaya son una característica de una zona de sombra de lluvia creada por los picos montañosos de la cordillera del Himalaya que se extiende desde el Nudo de Pamir hasta la frontera sur de la meseta tibetana ; sin embargo, esta cordillera también es la razón de la caída de lluvia monzónica en el subcontinente indio . Esta zona está ubicada a una altitud de unos 3.000 m y cubre Ladakh , Lahaul , Spiti y Pooh . Además, hay valles interiores dentro de los principales Himalayas, como Chamoli , algunas áreas de Kinnaur , Pithoragarh y el norte de Sikkim, que también se clasifican como desiertos fríos. ^[39]

• 
  Antártida
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  Desierto frío del Himalaya en Ladakh
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  Arbol con escarcha
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  El río San Lorenzo congelado
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  Hielo marino de invierno
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  Escalada en hielo

• Niflheim era un reino de hielo y frío primordial con nueve ríos congelados en la mitología nórdica . ^[40]
• El "Infierno en el Infierno de Dante" se menciona como Cocito, un lago helado donde fueron depositados Virgilio y Dante. ^[41]

Bibliografía

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• Lawrence, Ellen (1 de enero de 2012). ¿Qué es el clima?. Bearport Publishing. ISBN 978-1-61772-401-5.
• Negi, SS (2002). Desiertos fríos de la India. Indus Publishing. ISBN 978-81-7387-127-6.
• Shachtman, Tom (12 de diciembre de 2000). El cero absoluto y la conquista del frío. Houghton Mifflin Harcourt. ISBN 978-0-547-52595-2.
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• Manual del soldado para operaciones individuales y supervivencia en zonas de clima frío. Smashbooks. 1974.
• Wagner, Tom (28 de marzo de 2008). «Consejos para sobrevivir en la Antártida». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Consultado el 15 de febrero de 2016 .