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Cecilia GarraffoJuan Carlos GilGastón GiribetFrancis VillatoroBorja Tosaratmósfera de cuevas presión dióxido carbonoestalactitas precipitación carbonato calciodesgasificación dióxido carbono cuevaequilibrio disociación bicarbonato estalactitascarbonato calcio disuelto en calizaprecipitación cristalina cuevasminerales impurezas carbonato calcioJuan Carlos GilShortBaigetsGoldsteinGastón Giribetparaboloide de Ivanchovnúmero de DamköhlerThe Drinking StrawEspañaArgentinaWikipediaDancólerHarvardKumrun BaffaAnthony LaddUniversidad de FloridaMatej LiparEslovenianúmero de Reynolds
Precipitación cristalina cuevas
Ep530: Estalagmitas; Deepmind; Entrelazamiento y Gravedad; Gravitones; Halloween
30 de octubre de 202511 momentos
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Juan Carlos Gil explica la transición del carbonato de calcio disuelto en la caliza a un mineral cristalino al precipitarse dentro de las cuevas.
…calcio o hidroxinodocarbonato de calcio en nomenclatura IUPAC que sí es soluble; carbonato de calcio es muy poco soluble. Y es este bicarbonato el que se ve arrastrado por el agua y está por ahí disuelto, y este agua cargada de bicarbonato puede entrar en una Cueva, encuentra una atmósfera; las cuevas tienen atmósfera. Si estuviese en el vacío no habría stalagmitas tampoco; encuentra una atmósfera. La presión parcial del dióxido de carbono es mucho menor, típicamente entre una milésima y una centésima de bar, 10 veces inferior a la del suelo y entonces se produce una desgasificación; el dióxido de carbono se libera en la cueva, con lo cual el equilibrio de la disociación del bicarbonato se desplace hacia la izquierda y por tanto el carbonato de calcio precipita en forma sólida y esto es lo que forman las estalactitas. Decía que el subsuelo tiene caliza, la caliza es una roca, una roca sedimentaria, ¿recordáis? La roca era un conjunto de minerales, bueno, es fundamentalmente carbonato de calcio pero tiene otras impurezas. Sin embargo, al precipitar en el interior de las cuevas, lo hace tan despacito que da tiempo a que se precipite de forma cristalina y el carbonato de calcio cristalino ya no es caliza, es una roca, sino un mineral, de hecho dos. porque hay dos polimorfos estables del carbonato de calcio, la calcita y el aragonito La calcita es la normal, la que es estable a presiones decentes, pero a veces, bueno, si hay muchísimo magnesio o si el pH es especialmente básico o cuando la…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica la transición del carbonato de calcio disuelto en la caliza a un mineral cristalino al precipitarse dentro de las cuevas.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1atmósfera de cuevas presión dióxido carbonoestalactitas precipitación carbonato calciodesgasificación dióxido carbono cuevaequilibrio disociación bicarbonato estalactitascarbonato calcio disuelto en calizaprecipitación cristalina cuevasminerales impurezas carbonato calcio…calcio o hidroxinodocarbonato de calcio en nomenclatura IUPAC que sí es soluble; carbonato de calcio es muy poco soluble. Y es este bicarbonato el que se ve arrastrado por el agua y está por ahí disuelto, y este agua cargada de bicarbonato puede entrar en una Cueva, encuentra una atmósfera; las cuevas tienen atmósfera. Si estuviese en el vacío no habría stalagmitas tampoco; encuentra una atmósfera. La presión parcial del dióxido de carbono es mucho menor, típicamente entre una milésima y una centésima de bar, 10 veces inferior a la del suelo y entonces se produce una desgasificación; el dióxido de carbono se libera en la cueva, con lo cual el equilibrio de la disociación del bicarbonato se desplace hacia la izquierda y por tanto el carbonato de calcio precipita en forma sólida y esto es lo que forman las estalactitas. Decía que el subsuelo tiene caliza, la caliza es una roca, una roca sedimentaria, ¿recordáis? La roca era un conjunto de minerales, bueno, es fundamentalmente carbonato de calcio pero tiene otras impurezas. Sin embargo, al precipitar en el interior de las cuevas, lo hace tan despacito que da tiempo a que se precipite de forma cristalina y el carbonato de calcio cristalino ya no es caliza, es una roca, sino un mineral, de hecho dos. porque hay dos polimorfos estables del carbonato de calcio, la calcita y el aragonito La calcita es la normal, la que es estable a presiones decentes, pero a veces, bueno, si hay muchísimo magnesio o si el pH es especialmente básico o cuando la…
Juan Carlos Gil explica las características de las estalactitas, definiéndolas como espeleotemas que cuelgan del techo de las cuevas y describiendo su formación a partir de una única gota de agua.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #16 · Palabras #8estalactitas espeleotemas gooteoformación estalactitas gota de aguacalcita reguero paredes estalactitastubito capilar agua goteandothe drinking straw españa argentina…cosa diferente porque recuerda esa forma y tú tienes que ponerte allí y mirar, a ver, ¿lo veo o no lo veo? Como con las nubes. Y decir que sí, si no quedas mal. Sí, sí, tienes que decir que sí, que lo ves, claro. Bueno, pero a nadie se le escapa que los dos. espeleotemas más conocidos son estalactitas y estalagmitas. Las estalactitas, del griego estalactos, que significa gootear, son esos, los espeleotemas que cuelgan del techo. Las que están en la imagen que hemos utilizado hoy para el programa. Las estalactitas nacen de una única gota que al caer deja tras de sí un fino reguero de calcita por el mecanismo químico que os he comentado y este reguero forma un tubito, un tubo hueco con unos pocos milímetros de diámetro en las paredes y en este tubo capilar es por donde sigue fluyendo el agua y sigue goteando y se va precipitando en su extremo. Por eso a veces se forman estalactitas larguísimas y muy finas. A esta configuración se le llama The Drinking Straw. Pajita en España, bombilla en Argentina y lo he buscado en Wikipedia y vamos, cada país tiene un nombre para Este objeto. Debe ser el que más términos agrupa. O sea, Gastón, ¿le llamáis bombilla tanto a lo que utilizáis para el mate como a la pajita? No, la pajita es pajita, pero al menos en Buenos Aires, no sé, qué sé yo, llamamos las cosas distinto, no sé, yo…
Juan Carlos Gil explica cómo Short, Baigets y Goldstein desarrollaron un modelo que considera la frontera entre el líquido y el sólido como parte del problema para entender el crecimiento de las estalactitas.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #4modelo frontera libre short baigets goldsteincrecimiento estalactitas flujo agua reacción químicaformas ideales estacionarias estalactitasley geometría simple estalactitas…de ser hueca a maciza y entonces sí empieza a tomar la forma cónica más típica porque esta estrechita de pajita solamente se forma dependiendo de cuando se atore en los primeros miles de años. Bueno, este proceso que os he contado está resuelto teóricamente. En 2005, una serie de trabajos por Short, Baigets y Goldstein desarrollaron un modelo de frontera libre. Esto significa que la frontera entre el líquido y el sólido forma parte del problema; no está fija, sino que se mueve y hay que resolverlo. Combinaron los mecanismos del flujo de agua, la reacción química de precipitación y cómo va creciendo la estalactita y demostraron que bajo condiciones constantes, mientras no cambie el flujo, no se mueva aquello, no haya aire soplando dentro de la cueva; pues las estalactitas acaban alcanzando formas ideales, estacionarias, universales, cuya ley sigue una geometría muy simple, muy simple. El perfil de la estalactita es, por supuesto, axisimétrica y depende del radio al centro, la distancia al eje, elevada a la potencia a 4 tercios, tal cual R elevado a 4 tercios. Esto describe fenomenal la gran mayoría de las formas reales observadas en cuevas…
Juan Carlos Gil discute sobre un número adimensional similar al número de Reynolds, explicando cómo describe el problema de formación de estalactitas o hielo, implicando un balance entre flujo de materia y disipación de energía.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #20número adimensional similar reynoldsflujo materia agua sobresaturada carbonatosdisipación energía precipitación químicapatrón autosemejante formación hielo…como del tiempo característico, o sea que es un problema más de forma, más geométrico, más que tenga que ver con scale independientemente. O sea, ¿hay alguna noción de universalidad en esto que estás contando? ¿Te has cargado un tercio de lo que voy a contar? Perdón, hay un número adimensional que va a describir el problema, semejante al número de Reynolds. Y sí, tal cual lo explicas, hay una especie de balance entre el flujo de materia, que aquí es agua sobresaturada en carbonatos en el hielo o esa agua helada que está a cero grados o sobre enfriada y de repente encuentra un núcleo, un punto de nucleación y cristaliza, o en la turbulencia, pues es una competencia entre el avance del flujo y la disipación de energía o de precipitación química y se forma, bueno, lo has explicado mejor tú que yo, una suerte de patrón autosemejante. En distintos medios, y el hielo en particular es equivalente completamente al de las estalactitas No en las estalagmitas, y es lo curioso de este artículo, pero las estalactitas siguen esa ley de los cuatro tercios posiblemente por una relación, llamala,…
Juan Carlos Gil explica cómo el proceso de caída del agua desde una estalagmitas marca un punto de transición donde se pierde dióxido de carbono y el agua se vuelve menos ácida.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #19caída del agua dióxido de carbonoagua menos ácida carbonato calcioestalactitas etapa química limitante…y las estalagmitas, si las miráis, no tienen formas especulares, no es lo mismo, no ocurre lo mismo En estalactitas es fácil, cuatro tercios, está resuelto, pero en estalagmitas pasa otra cosa, la gota se desprende de una estalagmita y cae Y ahí sufre Un proceso durante el aire y la caída que marca un punto de transición, ya es distinto. Durante esta caída se pierde dióxido de carbono, el agua se vuelve menos ácida, está más saturada en carbonato de calcio y mientras que en las estalactitas la etapa química limitante de las que os hablaba antes muy rápidamente, salvo que seáis químicos supongo. ¿Que no lo habréis aprendido? Bueno, era en estalactitas el balance entre ácido carbónico y dióxido de carbono. En las estalactitas, la etapa relevante es la precipitación de carbonato de calcio y que, pensando en las mismas coordenadas que antes, con el…
Juan Carlos Gil continúa la discusión sobre fenómenos naturales complejos, mencionando ejemplos como los dedos viscosos en mezclas de fluidos y la formación de cristales.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6dedos viscosos fluidos inmisciblesparaboloide de ivanchov frente solidificacióncristal solución saturada nucleaciónátomos ordenados soldados posición…debería alcanzar una forma ideal que en etapas posteriores simplemente haría que la estalagmita creciese hacia arriba pero sin cambiar su perfil, en lo que se suele llamar solución invariante. Y este fenómeno de solución invariante aparece en la naturaleza. En otros casos, como los dedos viscosos en la mezcla de dos fluidos inmiscibles, no sé si recordáis lo que digo: como una se mete y se abre una especie de patrón fractal, Gastón, en el llamado paraboloide de Ivanchov, que reconozco que no sé lo que era; o sea, que no sabía lo que era y lo he buscado, y es, describe el frente de solidificación en un cristal, cuando tienes una solución saturada y hay una nucleación: el frente de cristalización donde los átomos se van ordenando en su sitio como aguerridos bien mandados soldados en su posición, bueno pues esto se le llama, tiene forma de paraboloide y en las formas regulares de carámbanos de hielo, como decía Gastón, en los pináculos cársticos, ¿sí? ¿Habéis visto estos objetos geológicos verticales que se producen cuando hay una piedra y el agua disuelve la caliza y la piedra actúa de sombrero y se forma? Bueno, y en otro chisme que existe, que tampoco lo conocía yo, que se llaman conos de travertino: el…
Gastón Giribet explica cómo las formaciones cristalinas, como estalactitas y estalagmitas, comparten ecuaciones con fenómenos aparentemente dispares como la mirror symmetry.
Habla: Gastón GiribetSignificado #15estalactitas estalagmitas mirror symmetryecuación redondeo cubo metalformaciones cristalinas universalidades ecuaciones…la ecuación Bueno, una de las ecuaciones de Mirror Symmetry, que Baffa una vez fue a una charla sobre física de materiales y vio que estos frentes de solidificación de estos paraboloides tenían la misma forma y de hecho se puso a estudiar la formación de. Este tipo de formaciones, de estalactitas, estalagmitas, bordes en un cristal que se solidifica por ejemplo cuando uno tiene un cubo de metal, como vamos a tener un cubo de metal y lo empezás a derretir, obviamente la parte punteaguda deja de serlo, empieza a volverse roma, empieza a redondearse, pero ¿de qué manera se redondea?, ¿cuál es la función de ese redondeo? La ecuación que rige eso, de manera curiosa, es la misma ecuación que aparece en el contexto de la mirror symmetry. Entonces, un poco hablando de universalidades, cuán escurridizos pueden ser los lugares donde la misma ecuación se mete. ¿Cuántos laburos distintos tiene la misma ecuación? Decía Benoit Mandelbrot que la naturaleza es fractal, a menudo nos encontramos leyes a unas escalas que aparecen a escalas completamente distintas. Y no deja de ser, en fin, bueno, chulo, bonito, sobre todo…
Juan Carlos Gil y Gastón Giribet continúan la conversación sobre estalagmitas, mencionando a Anthony Ladd, especialista en dinámica de fluidos de la Universidad de Florida, y a Matej Lipar, un geólogo esloveno experto en cuevas kársticas.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #18dinámica de fluidos anthony laddgeólogo matej lipar cuevas kársticasespecialista dinámica fluidos universidad florida…el DOI activo Yo pinchaba en el DOI y me salió un error, mandé un report diciendo que ese DOI estaba fallido y bueno, se acabó publicando, me lo mandó este chico antes Y los del DOI, oye, funciona la cosa, me avisaron cuando se activó el DOI que estaba activo Anthony Ladd, de la Universidad de Florida, que es especialista en dinámica de fluidos; Matej Lipar, esloveno, que es geólogo y es experto, este sí, en cuevas, en cuevas kársticas, de los que se manchan. Sabían que Eslovenia es uno de los países; perdón, estoy medio hablador, les pido disculpas. No te preocupes, pasó. Me siento solo. En Eslovenia está una de las densidades mayores de cavernas. Los fenómenos cársticos, sí. Por el carcio, justamente ese tipo de... Ah, el nombre viene de ahí. Esa montaña, si alguien alguna vez fue a escalar ahí, es muy común que la gente que vaya al ICTP,…
Juan Carlos Gil explica cómo el número de Damköhler relaciona la velocidad de una reacción con la velocidad del transporte de reactantes o productos para mantenerla sostenida en un reactor químico.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #7número damköhler reactor químicoprecipitación carbonato calcio estalagmitaecuación 9 dancolacaudal volumétrico reacción sostenida…de control adimensional. El número de Damkola, un químico alemán que ya se conocía pero no estaba aplicado a este problema, es una magnitud clásica, yo lo estudié en su día de la ingeniería química Un número adimensional que relaciona la velocidad de Una reacción en el numerador con la velocidad del transporte de reactantes o de productos para poder mantener la reacción de forma sostenida en un reactor que no ocurra y acabe, sino en un reactor químico queremos mantenerla sostenida. En el caso que nos ocupa este parámetro DA, de Dancola, esta es la ecuación 9 y en el numerador tenemos K por R al cuadrado; K es la velocidad de precipitación de carbonato de calcio, el fenómeno químico del que estamos hablando y R al cuadrado da cuenta del área de la base de la estalagmita, el sitio efectivo donde podemos precipitar y el denominador es Q, el caudal volumétrico; por eso arriba es la reacción, precipitación de carbonato de calcio multiplicado por el área efectiva donde podemos precipitar dividido por el flujo, caudal volumétrico en. este caso. En la ecuación 9, si la miráis, parece que falta un factor pi, pi r cuadrado, la superficie de un círculo y no aparece, bueno me llevo un rato encontrarlo, está escondido en la definición de Q, que es un caudal volumétrico por unidad de ángulo,…
Juan Carlos Gil describe cómo las estalagmitas con un número de Dancóler superior a uno presentan una cima plana, fenómeno común en cuevas donde la distancia entre el techo y la estalagmita es considerable.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #13estalagmitas dancóler superior a unodistancia techo estalagmita cuevas grandesgota aplastada sección transversal estalagmita…mayor que 1. Esto se ve muy bien en la figura 3 del artículo donde pintan las formas resultantes para este número de Dancola de 1 medio, 1 y 2. Y son estas las formas que se observan en la naturaleza; esto es posiblemente el gran resultado de este artículo. Las formas con el número de dancóler este mayor que uno son las que tienen la cima plana y se observan a menudo; digo, en cuevas, sobre todo cuando la distancia entre el techo de la cueva y la parte superior de la estalagmita es muy grande. Y aquí los autores, bueno, pues sugieren, aventuran dos explicaciones: primero, que la gota cae desde tan arriba que cuando llega la estalagmita, en vez de hacerlo de forma tranquila, pues se pega un golpazo, se aplasta, salpica y cubre una área mucho mayor que lo que era su sección transversal bajando; y por otra parte que las gotas reales no caen. Estrictamente en línea recta. Hay oscilaciones del flujo porque se van encontrando con atmósfera a su paso. Esto ya lo había observado Leonardo da Vinci y Newton, poca broma. Las cosas no caen perfectamente en vertical, sobre todo cuando son pequeñas. Podría…
Juan Carlos Gil explica que las estalactitas y estalagmitas actúan como un registro de la química que ocurre en la superficie y subsuelo, incluyendo un efecto llamado defracción isotópica del carbono.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14 · Palabras #3estalactitas estalagmitas registro químicodefracción isotópica carbono superficie cuevaisótopos carbono 12 y 13…naturales del clima pasado a lo largo de miles y decenas de miles de años, semejante a los núcleos de hielo del subsuelo que se extraen ahí a grandes profundidades o de alguna forma los anillos de los árboles, aunque esto es claro a mucho menor escala. Las estalamitas y las estalamitas con el proceso que he contado en la cara del programa pues suponen un registro de la química que ocurre en la parte superior, en la superficie y en el subsuelo por encima de la cueva y en particular hay un efecto que se llama defraccionación isotópica del carbono que hace cambiar cómo se deposita las pequeñas diferencias en la forma en la que se depositan los distintos isótopos del carbono, el 12 y el 13. Porque tienen ligerísimas diferencias en cómo se precipita el carbonato De calcio y cómo se libera el dióxido de carbono. En función de su masa, pequeñísimas diferencias en la masa provocan esas diferencias que comentas. Exacto, y aparecen, luego lo comento. El carbono 14, que nos suena a todos, es radiactivo; bueno, esa es una…