lunes, 2 de octubre de 2023

¿Existe Algún Líquido en el que Flote el Acero?

    ¿Es posible que el acero o el hierro floten en algún líquido? Es una pregunta interesante que requiere precisar el término "líquido". Básicamente, un líquido es un estado de agregación de la materia aunque es un concepto altamente complejo. La flotabilidad de un objeto en un medio es el empuje que experimenta hacia arriba. La tensión superficial de un líquido es la energía que se necesita para aumentar su superficie por unidad de área. Este es otro concepto complicado pero muy fácil de entender si se imaginan los insectos sobre la superficie del agua de un recodo de un río, aparentemente flotando sin hundirse en el agua.

   Con estas breves definiciones ya es posible plantear la cuestión inicial de un modo más concreto. La respuesta a la pregunta es un SÍ relativo, es decir, una afirmación condicionada. Cualquier metal en estado sólido puede flotar en un líquido que sea producto de la fundición de otro metal de tal manera que la densidad del metal fundido sea mayor que la del metal sólido y que el punto de fusión del metal sólido sea mayor que el del metal fundido convertido en líquido. Es cierto que un metal puede flotar en el agua pero bajo unas condiciones muy estrictas. Como ejemplo obvio, los barcos flotan en el agua pero los barcos han de tener unas formas muy concretas y cumplir ciertos principios... en caso contrario, incluso los barcos de madera se pueden hundir a pesar de que la madera flota en el agua de forma natural.

   Para entender con claridad lo expuesto en el párrafo anterior y contestando a la pregunta concreta que titula esta entrada, se pueden presentar varios ejemplos:

   El acero (aleación de Hierro y Carbono, esto es, Fe + C) tiene una densidad media de 7,8 g/cm3 y su punto de fusión es de 1375º grados Celsius. El Latón (aleación de Cobre y Zinc, Cu + Zn) tiene una densidad media en el intervalo 8,4 - 8,7 g/cm3 y su punto de fusión oscila entre 900º y 940º Celsius dependiendo de los porcentajes de sus componentes. Así, por lo visto anteriormente, el acero flota en latón fundido ya que requiere más calor que el latón para fundirse y su densidad es mayor que la del latón.

   Se puede ir probando con distintos metales según sus características; como ejemplos, el Mercurio (Hg) tiene una densidad de 13,6 g/cm3 y su punto de fusión es negativo, -39º Celsius, por lo que, por encima de -39º permanece en estado líquido (de ahí su uso en los termómetros). El Oro (Au) tiene una densidad media de 19,32 g/cm3 y su punto de fusión es de 1065º Celsius. La Plata (Ag) tiene una densidad de 10,5 g/cm3 y su punto de fusión es de 962º Celsius. Con estos datos, el acero y la Plata flotan en el Mercurio pero el Oro se hunde sin fusionarse, la Plata se fusiona con el Oro (estando el Oro en estado líquido y sumergiendo Plata en estado sólido en él, a la inversa no se cumple), el acero flota en la Plata, el Oro se hunde en el latón, etc.

   Por tanto, la respuesta rápida a la cuestión inicial ha sido encontrar dos "líquidos" en los que flota el acero sólido: el Mercurio y el latón, sin tener en cuenta el caso excepcional del acero en el agua, como ya he comentado. Evidentemente, se puede buscar gran cantidad de información sobre distintos metales y comprobar teóricamente los distintos casos como he comentado en esta curiosa entrada.