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Cambio climático. Es malo y está empeorando. La principal causa es la quema de combustibles fósiles, que arroja CO2 a la atmósfera. El dióxido de carbono, como todos sabemos muy bien a estas alturas, es un gas de efecto invernadero, lo que significa que absorbe la radiación térmica de la Tierra, impidiendo que escape al espacio.

Una cierta cantidad de esto es bueno, sin CO2 La Tierra estaría tan fría que los océanos se congelarían. Pero en la época preindustrial la concentración de CO2 en la atmósfera era de aproximadamente 280 partes por millón. Ahora es 420 ppm, o un 50 por ciento más. (Le sorprenderá saber que el CO2 es sólo el 0,04 por ciento del aire que respiramos, pero eso es suficiente para arruinarlo todo.)

¿Y si pudiéramos eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera? Esta es una idea con la que algunas empresas emergentes están experimentando: se llama captura directa de aire. El único problema es que eliminar la pequeña fracción de C02 del aire, que está compuesto en un 99 por ciento de nitrógeno y oxígeno, requiere mucha energía, y nuestra hambre de energía es lo que nos metió en este lío en primer lugar.

¿Cuánta energía se necesitaría? Me alegra que hayas preguntado. Podemos estimar eso usando algunas ideas fundamentales en termodinámica.

Libre expansión del gas

Comencemos con un ejemplo simple. Imaginemos que tenemos una caja con un volumen de 1 metro cúbico y tiene un divisor que la divide en dos mitades iguales. Por un lado contiene nitrógeno a presión y temperatura atmosférica, y por el otro lado está completamente vacío. Aquí hay un diagrama:

Cálculo: Rhett Allain

Podemos modelar este gas como un montón de pequeñas bolas (moléculas de nitrógeno) que rebotan. Cuando una bola de nitrógeno choca con una pared del recipiente, le da un pequeño empujón. Todos estos empujones son los que hacen que el gas tenga presión. En este caso, se trata de una presión de 1 atmósfera, o unos 100.000 newtons por metro cuadrado. (Un N/m2 también se llama pascal).