?Influyen la temperatura o el color de un cuerpo s¨®lido en su peso?

La respuesta r¨¢pida es que s¨ª influyen, aunque la diferencia es tan peque?a que se convierte en inapreciable. Pero vamos por partes. En tu email nos preguntas tambi¨¦n si un sem¨¢foro tiene un peso diferente seg¨²n tenga encendida la luz roja o la verde. La luz de los sem¨¢foros funciona con Leds. Para contestar a la pregunta debemos saber que la luz verde tiene una frecuencia m¨¢s alta que la roja, es decir, la luz verde se corresponder¨ªa a una energ¨ªa m¨¢s alta. El funcionamiento de un Led se basa en la uni¨®n de un elemento n y p. Un semiconductor, n, que significa que tiene abundancia de electrones, y un semiconductor p que tiene abundancia de huecos. En esa uni¨®n hay una barrera energ¨¦tica entre las zonas n y p que puede ser cruzada por los portadores de carga bajo el efecto de un campo el¨¦ctrico. ?Qu¨¦ pasa? Que los electrones que cruzan esta barrera se combinan con los huecos y en este proceso pueden emitir radiaci¨®n y esa radiaci¨®n depende de la anchura de la banda. Para que el Led emita luz verde los electrones del material del Led tienen que ganar una energ¨ªa respecto a la configuraci¨®n de equilibrio, una energ¨ªa suficiente como para emitir a esa frecuencia. Entonces, por la equivalencia masa-energ¨ªa, eso significa que la materia que emite luz verde tiene masa mayor pero, como te dec¨ªa al principio, esa diferencia es tan m¨ªnima que es indetectable.

Adem¨¢s hay que tener en cuenta que el balance completo de todo el sistema es muy complejo porque la energ¨ªa necesaria para llevar los electrones a nivel de energ¨ªa superior es proporcionada por una fuente exterior que est¨¢ alimentando el sistema de forma continua. Parte de esta energ¨ªa es utilizada para llevar los electrones a niveles de energ¨ªa m¨¢s altos pero parte de esta energ¨ªa sale del sistema en forma de radiaci¨®n luminosa, entonces en el balance energ¨¦tico hay que tener en cuenta todo esto y de ah¨ª saldr¨ªa que s¨ª hay un cambio de masa pero ser¨ªa muy peque?o. Y tambi¨¦n hay que tener en cuenta la eficiencia de los dispositivos Led que ser¨ªa la potencia de la radiaci¨®n emitida dividida por la potencia el¨¦ctrica suministrada al sistema. Si la eficiencia fuese 1, la energ¨ªa proporcionada ser¨ªa convertida totalmente pero no siempre es as¨ª porque habitualmente hay peque?as p¨¦rdidas, por ejemplo bajo forma de calor.

En cuanto a tu pregunta sobre si la temperatura influye en el peso, por la equivalencia de masa y energ¨ªa en principio s¨ª pero, de nuevo, es m¨ªnimo, tendr¨ªamos que tener un cambio de temperatura enorme para apreciarlo. Para que te hagas una idea, un cambio de temperatura de un grado en un mol de un elemento corresponde a un cambio de masa del orden de un picogramo que es 10^-12 y eso quiere decir que la diferencia es indetectable.

El color tambi¨¦n puede afectar pero otra vez la diferencia es tan peque?a que tampoco es detectable. El color es dado por la longitud de onda que no es absorbida por un material sino que es reflejada. Un objeto es verde porque est¨¢ reflejando la radiaci¨®n de frecuencia que corresponde al verde, al reflejarla no est¨¢ absorbiendo este extra de energ¨ªa que dicha radiaci¨®n tiene respecto al rojo, por ejemplo, entonces este principio puede resultar en un cambio de masa respecto a un objeto que s¨ª est¨¢ absorbiendo la luz verde pero en realidad son cambios tan peque?os que no se pueden detectar.

Si me voy a la ecuaci¨®n tan famosa de energ¨ªa es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado, esta ecuaci¨®n nos dice que un cambio de masa es dado por el cambio de energ¨ªa dividido por la velocidad de la luz al cuadrado. Pero la velocidad de la luz al cuadrado es un n¨²mero enorme, al dividir la energ¨ªa por ese n¨²mero nos queda al final un n¨²mero muy, muy peque?o. Eso quiere decir que aunque haya un cambio de masa es m¨ªnimo.

Linda Zotti es doctora en qu¨ªmica-f¨ªsica computacional y ciencia de superficies e investigadora en la Universidad Aut¨®noma de Madrid.

Pregunta enviada v¨ªa email por Cristina Rico de Gaspari

Nosotras respondemos es un consultorio cient¨ªfico semanal, patrocinado por la Fundaci¨®n Dr. Antoni Esteve, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnolog¨ªa. Son cient¨ªficas y tecn¨®logas, socias de AMIT (Asociaci¨®n de Mujeres Investigadoras y Tecn¨®logas), las que responden a esas dudas. Env¨ªa tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

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