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¿El frío extremo hace que **todo** sea extremadamente frágil?

En primer lugar, siento sinceramente si esta pregunta no es lo suficientemente "seria" para este foro.

Un cliché común en el cine y la televisión es que un objeto muy duro (por ejemplo, el villano) se congela, y luego se golpea con algo, rompiendo en un millón de pedazos.

He visto una demostración de una flor metida en nitrógeno líquido y luego desmenuzada, pero una flor es un objeto muy delicado para empezar. Si saco una pierna de cordero (por ejemplo) del congelador, no siento que corra peligro de romperse en mil pedazos (a diferencia de mi pie si se me cae).

Entonces, ¿es todo eso de "frío = frágil" una tontería de película? ¿O hay algo de cierto en ello? Siguiendo con el ejemplo de la pierna de cordero: ¿hay alguna temperatura a la que se pueda dejar caer una pierna de cordero que la haga propensa a romperse?

EDIT - Acabo de darme cuenta de que el título de la pregunta podría leerse como "¿Hay algo que se vuelva extremadamente frágil con el frío extremo?". Evidentemente, hay algunos cosas, por ejemplo, flores. De ahí el cambio de título.

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Kutzi Puntos 679

Que yo recuerde, sí, todo se vuelve quebradizo a temperaturas suficientemente bajas. Esto se debe a la transición de frágil a dúctil (BDT - o a veces denominada a la inversa como DBT, dúctil a...). Esta transición depende de la temperatura (entre otras cosas (velocidad de deformación...)). ¿Pueden todas las composiciones alcanzar temperaturas suficientemente bajas, o algunas tienen una temperatura de transición inferior a 0K. Esto también depende de la presión y del estado. Además, el BTD se aplica a los sólidos.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que las cosas densas se vuelven muy difíciles de romper, como una pierna de cordero o un plátano. Un plátano suficientemente congelado (nitrógeno líquido) se romperá, pero requiere mucha fuerza. Simplemente dejándolo caer desde uno o dos metros no se romperá. Hay que lanzarlo o golpearlo con algo más fuerte. Sí, lo he probado. Cuanto más grande sea, más fuerza requerirá. Puedo destrozar cualquier roca por ti, pero puede que no tengas el tamaño de martillo que necesitaría...

Dicho esto, la mayor parte de la materia/tejido biológico es mayoritariamente agua, por lo que la congelación de los ejemplos mencionados daría lugar a alguna forma de hielo. Al menos, algo que debería comportarse de forma similar al hielo. La transición DTB se aplica en general, como en el caso de su escritorio o su ordenador.

Por lo que sé, la transición de BTD no se entiende completamente. Creo que ya no tengo mis apuntes de clase, y hace tiempo que tomé una clase sobre esto, así que empezaría por Wikipedia, pero pronto acabarías en artículos científicos, creo.

En esencia, la fractura frágil se debe a la ruptura directa de la unión que da lugar a la escisión. La fractura dúctil se debe al crecimiento de los microvoides y a la coalescencia. La temperatura está relacionada con el tiempo y la transferencia de información. A altas temperaturas, las partículas/dislocaciones se desplazan más rápidamente y con más facilidad que a bajas temperaturas. Por lo tanto, la información (tensión, deformación, ...) viaja a través de la muestra. Hay más tiempo para moverse y desplazarse para intentar aliviar la tensión o el esfuerzo aplicado. Por lo tanto, hay tiempo para formar microvacíos y mucho estiramiento. Estos vacíos crecerán y acabarán uniéndose a los vacíos vecinos, por lo que la fractura avanzará.

A bajas temperaturas, muchos o todos los mecanismos dúctiles no tienen tiempo de entrar en juego y, en el extremo, la fractura avanza localmente mediante la ruptura de los enlaces más débiles.

En la zona de transición de la DTB están presentes ambos mecanismos. Como estos mecanismos son muy básicos y generales, creo que cualquier material debería sufrir una transición de este tipo (suponiendo una temperatura de transición superior a 0K). Por supuesto, con una dureza de fractura variable y ... "destrozabilidad".

Nota: Estas son conjeturas, en el mejor de los casos, no he hecho ningún cálculo o simulación al respecto.

@MaxWilliams En primer lugar, esta persona ya estaría muerta ya que todas las funciones corporales habrían cesado, pero eso no es realmente relevante para la pregunta.

Ahora, una persona es bastante grande, por lo que necesitaría mucha energía, preferiblemente concentrada. Los explosivos lo harían (y otras cosas), pero usted pidió armas de mano. No puedo imaginar de manera realista cualquier arma de mano para hacer esto. Un punto es que creo que la energía de la bala se disiparía en el cuerpo denso.

Otro punto es que la forma de una persona es bastante estirada (no esférica) por lo que lo que pides son bonos que se separen con relativa facilidad además de distribuir la energía transversalmente. Estoy suponiendo un disparo al torso. Tal vez un arma de mano extremadamente potente podría penetrar hasta el final, tal vez una punta hueca o alguna bala especialmente diseñada crearía un daño más explosivo, pero al final, creo que el objetivo es bastante comparable a una estatua de piedra (tal vez de hielo), y no creo que se haga añicos tan fácilmente. Definitivamente no es como en las películas.

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CuriousOne Puntos 8519

Muchas sustancias orgánicas se vuelven frágiles a la temperatura del nitrógeno líquido, pero hay muchas opciones de materiales, por ejemplo, para los sellos de vacío, las tuberías, los contenedores, etc., que no lo son. De hecho, hemos construido sistemas completos de combustible para cohetes a la temperatura del hidrógeno líquido, que conservan la mayoría de sus propiedades mecánicas. Si bajamos más, el helio se mantiene líquido por encima de una presión de 2,5 MPa (25bar) incluso cerca del cero absoluto. Obviamente, un líquido no puede romperse, así que bajar la temperatura no es suficiente para que "todo" se rompa.

En cuanto al villano de las películas... se acabó cuando su cuerpo se congeló por debajo de los 0 grados centígrados, por supuesto, el resto es un chiste de película.

3voto

Hai-Yao Deng Puntos 373

Cosas como la flor y la pata de cordero se vuelven frágiles debido a la gran cantidad de agua que contienen. El agua se congela en hielo al enfriarse, que es frágil. Básicamente, la fragilidad está relacionada con la direccionalidad de los enlaces químicos. Los materiales formados por enlaces más direccionales tienden a ser más frágiles. Al mismo tiempo, tienden a ser más duros.

2voto

Stefhen Puntos 83

Gran respuesta encontrada aquí :

Fallo dúctil y frágil de los materiales

Cuando se aplica un esfuerzo a cualquier objeto, éste se deforma, es decir, cambia de forma y/o tamaño. Esta deformación se denomina elástico si el objeto vuelve a su forma original después de eliminar la tensión aplicada. La deformación que es permanente se denomina plástico deformación.

Todos los materiales sólo pueden sufrir una cantidad limitada de deformación elástica, tras la cual se produce una deformación plástica o el material se fractura.

Los materiales que se fracturan sin ninguna deformación plástica se denominan materiales frágiles. Algunos ejemplos son el vidrio y la mayoría de los materiales cerámicos.

Los materiales dúctiles sufren una deformación plástica antes de la fractura. Algunos ejemplos son el aluminio, el cobre, el acero y muchos metales, así como el polietileno, el nailon y muchos otros polímeros.

Hay una serie de factores que determinan si un material se va a comportar de forma dúctil o frágil. Entre estos factores se encuentran

- La estructura y composición del material, es decir, cuáles son los átomos que lo componen, cómo están unidos entre sí, si hay impurezas, etc.

- La velocidad de deformación del material

- La temperatura a la que se deforma el material

Por lo general, las altas tasas de deformación y las bajas temperaturas promueven la fractura frágil. El fallo por fragilidad suele producirse muy rápidamente y puede ser catastrófico. Muchos materiales que son dúctiles a altas temperaturas se vuelven frágiles cuando se enfrían por debajo de una temperatura crítica. Esta temperatura se denomina temperatura de transición de dúctil a frágil (DBTT) para los metales y temperatura de transición vítrea (Tg) para los polímeros.

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