Un ciclo térmico tipo

Como vimos, un ciclo termodinámico no es más que una serie de procesos caracterizados por el hecho de que el estado al que se llegue al final es el mismo que el estado del que se partió. Podrá pasar entre medias lo que se quiera, pero si el estado final coincide con el inicial, hablamos de un ciclo. Gráficamente (en un diagrama presión-volumen) se expresa de modo que el punto inicial y el final es el mismo, independientemente de la trayectoria que se haya seguido en ese viaje de ‘ida y vuelta’. En el ejemplo que vimos, nuestra trayectoria fue ir un poco a la derecha (del punto 1 al 2) y volver a la izquierda (del 2 al 1). Partiendo del punto inicial, fuimos y volvimos, llegando de nuevo al punto inicial.

Ésta es la representación gráfica de un ciclo: una trayectoria (que no necesariamente ha de ser lineal, muy bien puede ser curva, de hecho, es lo común) cerrada sobre sí misma. Si la curva es abierta, quiere decirse que no coinciden el punto final y el inicial, luego no es un ciclo. Lo interesante de esto —tal y como apuntaba— es que, a pesar de volver al estado inicial, en absoluto las cosas están después del ciclo como lo estaban antes de él. Que las cosas acaben como estaban competen a nuestro sistema termodinámico, pero no a su entorno, el cual será modificado por él. Y por aquí hay que buscar su utilidad y su importancia.

Cuando explicábamos dicho diagrama, empleábamos un cilindro con un gas y una tapa; y veíamos cómo calentando el gas, éste era capaz de realizar un trabajo elevando la pesada tapa del recipiente; y decíamos también que eso podía funcionar como un elevador (siguiendo a Gómez Esteban). Es más que recomendable tener presente esa idea (que no repito aquí, para no ser redundante), sin la cual será complicado comprender lo que sigue. Simplemente pongo el dibujo que puse allí, para refrescar la memoria. Démonos cuenta de que, si bien en este dibujo el volumen crece hacia arriba subiendo la tapa, en el diagrama ese incremento de volumen se da en el eje de abcisas, es decir, desplazándose hacia la derecha (y cuando disminuye el volumen, nos desplazaremos hacia la izquierda). Con esa imagen en la cabeza, vamos a representar un ciclo completo empleando ese esquema como un elevador para subir cosas, describiéndolo paso a paso.

Paso A. Partimos de un estado inicial, que es el depósito que contiene gas, sobre el que hay una tapa, que muy bien puede actuar a modo de plataforma elevadora. El peso de la tapa ejercerá una presión sobre el gas, confinándolo en un determinado volumen. De este modo, el gas se encuentra a una presión inicial (P₁) y a un volumen inicial también (V₁), y a una determinada temperatura, la que sea.

Paso B. Supongamos que, sobre la tapa del depósito, que actúa a modo de plataforma, ponemos unos trastos que queremos elevar, de modo que ahora el gas soporta el peso de la plataforma y el de los trastos que hemos puesto. Situémonos en ese momento justo en que hemos cargado la plataforma, antes de que pase nada más. En ese momento, el volumen del gas seguirá siendo el mismo (V₁), pero su presión habrá aumentado (habrá pasado de P₁ a P₂), porque hay más carga encima de él.

Paso C. Como lo que queremos es elevar los trastos a una determinada altura, para ello es necesario que el gas se expanda, y lo que hemos de hacer es calentarlo, de modo que, al expandirse, empuja a la plataforma y a los trastos hacia arriba. La presión sigue siendo la misma, ya que el peso que recae sobre el gas es el mismo, el de la plataforma y el de los trastos; o sea, se mantiene la misma presión (P₂), y el gas se expande, aumentando de volumen (pasa de V₁ a V₂). Esto quiere decir que los trastos han ascendido, se han elevado.

Paso D. Una vez hemos elevado a los trastos, lo que toca es descargarlos, quedando únicamente la plataforma. Pensemos en ese justo instante en que la plataforma se halla libre de ese sobrepeso que eran los trastos, antes de que pase ninguna otra cosa. En es justo instante, el gas se encontrará con el mismo volumen (también a la misma temperatura), mientras que la presión habrá descendido, pues ésta ahora está unicamente causada por el peso de la plataforma, pues los trastos ya no están. La presión, pues, habrá disminuido (pasa de P₂ a la original, a P₁), manteniéndose en ese instante todavía el mismo volumen (V₂).

Paso E (o A de nuevo). Estamos justo en ese instante en que la plataforma se ha descargado, ejerciendo menor presión sobre el gas, la presión original (P₁), y aún no ha pasado nada más. Lo normal es que, al tener menos presión encima, el gas empuje de nuevo la plaforma hacia arriba, hasta que alcance un nuevo estado de equilibrio a una altura mayor. Pero, en vez de eso, lo que nosotros queremos es que la plataforma descienda, para volver a cargarla de trastos una vez abajo. ¿Cómo conseguirlo? Pues bajando la temperatura del gas, para que éste se contraiga a la vez que desciende la temperatura, disminuyendo su volumen (pasando de V₂ al original, V₁), proceso en que el que se mantendrá constante la presión, que no es otra que la causada por la plataforma, como decíamos (P₁). Resultado: tenemos la plataforma abajo y descargada, con el gas a la presión, al volumen y a la temperatura iniciales. Se trata de la situación de la que partíamos, y estamos en disposición de volver a repetir todo el proceso, elevando todos los trastos que queramos.

Vemos, pues, cómo nuestro ‘elevador’ ha llegado finalmente al mismo estado del que partía, pero no todo sigue igual: sí en nuestro sistema, pero no en el entorno, pues, gracias a ello, hemos podido elevar unos trastos a la altura que nos interesaba. El sistema termodinámico está igual que estaba, pero su entorno no. Queda un último detalle, porque lo cierto es que ha habido un par de magnitudes que hemos pasado por encima. En primer lugar, el aporte y la emisión de calor, algo que no lo hemos reflejado en  ningún momento en el diagrama. Esto se suele poner sobre el mismo ciclo, como se observa en la figura. Lo segundo es qué ocurre con los procesos de expansión y compresión de un gas en relación con su temperatura: sabido es que, cuando un gas se expande, se enfría, y cuando se contrae, se calienta, y esto es algo que tampoco hemos contemplado en este pequeño ejemplo. Este aspecto es fundamental para comprender el ciclo de Carnot, que creo que todos hemos oído alguna vez. Valga este sencillo ejemplo como intrducción a lo que es un ciclo de Carnot, en el cual hay que considerar esto que digo, como veremos más adelante. Ello nos dará pie a una interesante reflexión habida entre los físicos de la época para comprender estas transformaciones de energía, y que supuso una auténtica revolución a mediados del siglo XIX.

Podríamos preguntarnos si esa modificación del entorno queda, o puede quedar reflejada de alguna manera en el diagrama. Y la respuesta es afirmativa. Veíamos también cómo el trabajo realizado cuando el gas se expande se podía ver gráficamente por el área que quedaba bajo la línea que describía dicha expansión, que en nuestro caso era la línea B-C; en este caso, el gas realizaba el trabajo por el aumento de calor. Lo mismo, pero en sentido opuesto, se puede decir del proceso en que el gas se comprimía, en este caso enfriándose o emitiendo calor. Pues ocurre que en ambos casos el trabajo puesto en juego no es igual, pues en el primer caso, había una carga mayor (plataforma y trastos) y en el segundo, menor (sólo la plataforma, pues los trastos ya los habíamos descargados). Tenemos así dos áreas, cuya diferencia es precisamente el área que queda dentro del ciclo dibujado.

El sistema está igual que estaba antes, pero el caso es que realmente ha realizado un trabajo, es decir, hay un trabajo neto realizado por el sistema, que es la diferencia entre el trabajo realizado durante la expansión y el recibido o el padecido (por decirlo así) durante el proceso de comprensión. Es fácil observar que, cuanto mayor sea el área que quede encerrada dentro de la línea que describe el ciclo, mayor será el trabajo neto realizado, lo que quiere decir —como veremos— que nuestro sistema es más eficiente, o que su rendimiento es mayor. Pero bueno, por hoy ya está bien.

La independencia de la persona que filosofa (2 de 2)

Antonio Camaró; "El hombre posmoderno" (2017)

La respuesta a este dilema que comentábamos no se da tanto con la razón, sino con la vida: la misma existencia es la respuesta. Una existencia que uno ha elegido vivir enderezada hacia un destino o hacia otro, entreteniéndose con su destino como quien hace turismo por la vida, o planteándoselo en toda su radicalidad. Y el caso es que en ambos casos uno cree que está siendo auténtico: en el segundo, parece evidente; pero también en el primero, haciéndose uno la ilusión de ‘poseer el ser mismo’, cuando, en el fondo, todo esfuerzo no le lleva sino a olvidarse de sí, pues no se siente obligado por nada, cayendo en el caprichoso descontento de quien no se toma en serio. Uno promete paisajes extraordinarios sin en el fondo decir nada, expresa pensamientos novedosos mediante frases grandilocuentes o interesantes que en el fondo se desvanecen como una cortina de humo. Es fácil que la independencia no obligada por nada adquiera la forma de un no importarle a uno nada del mundo; ni siquiera la muerte conmueve; ¿debería?, ¿acaso no es inexorable? Sí, hay incluso un cierto espacio para el amor, aunque difícilmente dirigible hacia algo no caduco o inconstante, pues no hay cabida para lo incondicional.

Cabe preguntarse: ¿puede ser uno independiente en la independencia absoluta?, ¿quién es absolutamente independiente? Y por lo demás: ¿no sería esto insoportable? En el nacimiento, en el pensamiento, en la vida, en todo, dependemos siempre de los demás y de lo demás: no hay libertad aislada. La libertad siempre debe dibujarse frente a escenarios de ‘no libertad’ que nos rodean por doquier. Nadie puede ser independiente ‘al margen del’ mundo, sino ‘en el’ mundo, entretejidos en él. Ser independiente del mundo no significa vivir al margen de él, sino cierto modo de vivir en él, asumiendo cierta actitud vital en él. Quien se desentiende en él no es sino un adolescente egoísta que no sabe valorar todo lo que el mundo le ha dado, le da y le dará, y que él, en su ignorancia, desprecia.

Pero vivir en el mundo se puede hacer de muchas maneras, y la independencia pasa por una especie de distancia ante él, no para aislarnos, lo cual sería imposible, sino para poder observarlo mejor, para estar mejor situado para discernir a qué atenerse y cómo actuar, para comprometerse más con él.

Es fácil caracterizar la independencia como no temer al destino o a la muerte, como una vida descomprometida, pero lo que aquí se hace independiente no es sino un aspecto de la existencia, y no la existencia en total. El verdadero mártir es el que, paradójicamente, se compromete con el mundo, el que no quiere morir, y no el que no teme a la muerte, o le da igual. Es imposible una independencia total; y sólo cuando uno toma consciencia de ello, está en condiciones de comenzar a comprender en qué consiste la verdadera independencia. Pues bien: es aquí cuando comienza el verdadero filosofar, más allá de la sumisión a cualquier tipo de autoridad (política, religiosa, cultural) o de formas de vida desenfadadas; porque «una presunta independencia sin vinculación pronto se vuelve en un pensar vacuo», dice Jaspers, sin considerar los cimientos de la propia existencia; es negadora por definición, sin propuestas constructivas de un mundo mejor.

No es fácil tampoco definir los márgenes del filosofar que se sabe dependiente del mundo, sin ser del mundo. Uno debe pensar, sabiéndose señor de sus pensamientos, pero no del todo, pues sabe que ha recibido mucho, también en su forma de pensar. Uno no debe ser un erudito de la filosofía, un ‘filosofero’ que decía Unamuno, sino alguien que ahonde en el filosofar como modo de vida. Uno debe aspirar consciente y honestamente a lo mejor de sí mismo y de los demás, sabedor de que una cosa no se puede dar sin la otra. Uno debe saber de dónde viene para saber dónde se encuentra, y encarar así las posibilidades que se le abran, y estar mejor situado para discernir a dónde quiere ir. Esto no es fácil de realizar, pero ¿debemos renunciar a ser personas?, ¿no es preciso atrevernos a serlo, avanzando hacia una independencia, pero con contenido? Es más: ¿podemos dejar de ser personas? Por aquí pasa el filosofar: no para adquirir la independencia absoluta, sino para asumirla conscientemente junto a la dependencia; pues el filósofo no es el que se independiza, sino el que gestiona adecuadamente dependencia e independencia.

La independencia de la persona que filosofa (1 de 2)

Hoy en día se habla mucho de independencia, de autonomía, de libertad, conceptos vinculados y que no son muy bien llevados ni por el poder, ni tampoco por los propios protagonistas, me temo. Por el poder, parece más evidente, sobre todo cuando éste se desliza hacia la ideologización o el totalitarismo, de modo que cualquier pensamiento o comportamiento que se salga de ‘la línea’ es rechazado implícita o explícitamente. Menos evidente lo es ―a mi modo de ver― cuando nos referimos a los propios protagonistas, a nosotros: raramente alguno de nosotros, cuando sea preguntado, no se califique como autónomo o libre; pero cuando ahondamos en la situación en que nos encontramos, es fácil observar que confundimos la libertad con aquel juego que nos permite la holgura abierta entre nuestras rutinas habituales, rutinas que suelen conformar nuestro mundo. Por lo general, nos mostramos reacios a abandonar esas sutiles cadenas que nos sujetan placenteramente a ese mundo nuestro, sin llegar a caer en la cuenta de que la independencia y la libertad se ponen en evidencia precisamente en aquellas formas de vida que se sumergen en lo típico, en lo habitual, en esas cosas y costumbres por las que de suyo no se pregunta.

La independencia es una plaza difícil de conquistar, para lo cual es preciso realizar un esfuerzo consciente y continuado al efecto. Mientras no sea así, fácil es confundirla con cierta rebeldía o extravagancia, o con una opción tomada de vez en cuando entre nuestras posibilidades cotidianas. Por ser resultado de un esfuerzo consciente y continuado, se suele hablar de la actitud filosófica como una buena aliada, en tanto que nos ayuda a analizar críticamente nuestras vidas, a repensar reflexivamente nuestras existencias. Pero tampoco aquí es oro todo lo que reluce. Es común vincular la independencia del filósofo ―así en la antigüedad, aunque también en la actualidad― con esa postura de aquél que no tiene necesidades porque es libre frente a los bienes y frente a los impulsos, que ha sido capaz de ver las mentiras de las religiones, de desvelar los hilos que entretejen las tramas sociales, manteniéndose pacíficamente al margen de todo engaño, recogido en esa clara noche a la que no llega la mundanal luz. Ciertamente, a este perfil se le admira de alguna manera, pero también es fácil que se desconfíe de él, en tanto que en ocasiones parece que vaya asociado a un fuerte sentimiento de sí mismo, cierto orgullo y vanidad de tal modo de vida, e incluso cierto dogmatismo en defensa de tal actitud. No es extraño que se trate de una independencia para ser vista; y que uno se haga esclavo del señor que ha creado.

¿Es ésta la independencia a la que debe aspirar el filósofo? Hay aquí un aspecto sutil, como es que la independencia no lleva a defender pensamientos o posturas como dogmas, viéndose en la tesitura de tener que someterse a ellas uno mismo, sino en llegar a ser señor de dichos pensamientos o posturas. Este señorío no hay que confundirlo con el dogmatismo, sino con cierto dominio de sí, consciente de que ahí no acaba la cosa, consciente de que difícilmente podrá clarificar todo lo problemático de los problemas.

Ilya Milstein; ”A library by the tyrrhenian sea” (2018)

Una vez más, cuando uno vive esto en profundidad, y trata de discernir qué hay de auténtico en todo ello, se da cuenta de que hay dos extremos, ambos peligrosos. El primero tiene que ver con la necesidad de someterse al pensamiento de una trascendencia que no acaba de identificar bien, mucho menos de comprenderla del todo, necesitando ajustarse a ella, consciente de que sólo en este camino está lo que él busca. El segundo tiene que ver con el hecho de que, para uno saberse dueño de sus pensamientos, necesita prescindir de cualquier voz que no sea la suya, caso en el que, entonces, carece de otro fundamento que no sean las reglas del juego establecidas por sus propias fuerzas. Como suele ocurrir ―así lo entiende Jaspers―, la independencia se juega entre medias de la ‘vinculación en la trascendencia’ y la ‘desvinculación en la arbitrariedad’. ¿Es la independencia ese punto de apoyo que permite que las personas se vivan al margen de la trascendencia, o es el trampolín que, precisamente, nos empuja hacia ella? No es fácil responder a esta cuestión; quizás sí cuando nos deslizamos sobre ella, cuando pasamos de puntillas con cualquier ocurrencia, pero no cuando nos adentramos en la ambigüedad mediante la que se nos hace presente. Porque, precisamente por su carácter ambiguo, la independencia se nos puede presentar como ese camino que nos lleva a una vida enderezada hacia la búsqueda auténtica de ser uno mismo, o también como un poder ser siempre de modo distinto al que se es, pero sin que uno se sienta obligado a nada, perdiéndose uno a sí mismo en los papeles que representa según sean las circunstancias de su vida.

Nada más lejos de una fibra nerviosa que un cable eléctrico

Se suele asociar al funcionamiento del cerebro con las sinapsis neuronales; sin embargo, lo especialmente relevante no son las sinapsis estrictamente hablando, sino la confección de redes y circuitos neuronales que son los auténticos protagonistas funcionales del sistema nervioso. Una neurona no actúa sola, sino en íntima colaboración con otras, influyéndose y afectándose mutuamente mediante excitaciones e inhibiciones, modificación de los mensajes que circulan y ciertos procesos de índole biomolecular. Resultado de todo ello se van generando ciertos ‘cauces’ por los que el impulso nervioso circula con mayor frecuencia, circuitos y redes que pueden ser modificados de acuerdo con el tráfico interneuronal existente, «de modo que la capacidad de síntesis y de metabolismo celular se influencia por el uso y el desuso, lo que refuerza y facilita, o en otro caso debilita las asociaciones funcionales de circuitos determinados», explica Rodríguez Delgado. No hay que decir lo relevante que es el aprendizaje en este sentido.

No se puede olvidar que el flujo eléctrico no es conducido por una fibra nerviosa del mismo modo como la electricidad es conducida por un cable formado por un conductor metálico inerte: en la fibra nerviosa, la emisión y la conducción del impulso nervioso no son dos fenómenos independientes, sino que se da un proceso de autoexcitación, es decir: el impulso propiciado por una excitación provoca la excitación de las neuronas vecinas en reposo. Y cómo transmita cada neurona dicho impulso que le llega, cómo responda dependerá no sólo de dicho impulso, sino también de su estado o de sus condiciones de excitabilidad, lo cual no se mantiene ni mucho menos constante en el tiempo. Ocurre aquí algo interesante: que una modificación de la excitabilidad de una neurona repercute, no sólo sobre la capacidad de emitir impulsos, sino también sobre el carácter de dichos influjos.

En las neuronas hay dos estados tipo: el de excitación y el de inhibición. En el estado de excitación, la neurona es muy sensible, bastándole una señal débil para emitir el impulso, e incluso pudiendo emitir varias señales bajo una misma estimulación, e incluso al desaparecer ésta; las señales emitidas son más frecuentes, rápidas y breves. En el estado de inhibición ocurre lo opuesto: la neurona se comporta más perezosamente, exigiendo una estimulación de mayor intensidad, e incluso una acumulación de varias estimulaciones para que ella emita el impulso; sus señales son menos frecuentes, más lentas y alargadas. Y a lo que iba: de este modo, una hiperactividad neuronal se puede deber a dos factores: a una estimulación muy intensa o a un alto grado de excitación de las neuronas; si las neuronas están excitadas pero no hay estimulación, o sí que la hay pero las neuronas están en estado de inhibición, no habrá conducción nerviosa, o la habrá muy reducida. Y viceversa.

Pues bien: estos son dos de los principales factores en los que se apoya la funcionalidad neuronal; como decía Chauchard, «la existencia de estos estados fluctuantes de excitación y de inhibición, unidos con las variaciones del quimismo de la materia viva, es el elemento explicativo capital del funcionamiento de los centros nerviosos».

Estos estados de excitación y de inhibición se corresponden con la despolarización y la polarización de las neuronas respectivamente. Es el grado de polarización de la neurona el factor en virtud del cual la neurona conduce el impulso nervioso. ¿A qué se debe su grado de polarización? Pues se debe a su propio estado químico, así como a los efectos que tengan en ella todas las sinapsis que ocurren a su alrededor; la suma de todos estos factores darán su grado de polarización. A diferencia de lo que se suele pensar, no es común un comportamiento neuronal ‘golpe por golpe’, estímulo transmitido por estímulo recibido, sino que, en general, la neurona emite partiendo de una síntesis de todos las influencias excitantes que le llegan. La transmisión es máxima cuando a la suma de todos estos influjos se une un estado neuronal de excitabilidad. Por otra parte, la llegada de un impulso a una neurona no le propicia únicamente un aumento de su excitación, sino que también da lugar a procesos de inhibición dado que, inmediatamente después de la transmisión del impulso, durante un corto período de tiempo, la neurona entra en un estado de inexcitabilidad, para pasar de nuevo a otro su estado propio. Esto da lugar a una frecuencia concreta en su comportamiento.

Se pueden destacar dos procesos de conducción del impulso nervioso distintos: a) las variaciones de potencial locales en el cuerpo neuronal; y b) las señales propagadas a distancia. En estas últimas —tal y como estamos viendo— juega un papel fundamental la ‘danza’ de cada neurona entre sus diferentes estados, con una clara repercusión en la transmisión del impulso. Y cómo se encuentre cada neurona no solo depende de sí misma, sino también del estado de sus vecinas, influencia que se da aun en ausencia de cualquier impulso nervioso, pero que sin duda afectará a cómo nuestra neurona lo transmita llegado el momento.