# 3.15. Forjando la conquista

# La forja del acantilado

¿Sabías que hace 2000 años Galicia ya era una potencia en la elaboración de espadas?

En el Castro Sarridal, en Cedeira, se encontró la primera forja completa de la época galaico-romana.

Además, en el Castro de Borneiro se ha descubierto que utilizaban huesos en el fuego para endurecer el hierro, una técnica química avanzada para mejorar la resistencia de las espadas.

Al dominar el calor extremo con piedras refractarias y manipular el aire con fuelles, aplicaban las leyes de los gases.

## Lectura facilitada

Hace 2000 años, Galicia era experta en fabricar espadas.

En el Castro Sarridal (Cedeira) apareció una forja completa de la época romana.

En el Castro de Borneiro descubrieron que usaban huesos en el fuego.

Los huesos servían para endurecer el hierro.

Así las espadas eran más resistentes.

Controlaban el calor extremo con piedras especiales y usaban fuelles para mover el aire.

Así, usaban la química y la ciencia para crear armas muy fuertes.

## ¿Qué es la forja?

La forja es el lugar donde se trabaja el metal.

El proceso básico consiste en calentar el metal en un horno hasta que se ablanda; luego se golpea con martillos para darle forma de espada, clavo o herramienta, y se sumerge en agua para enfriarlo.

Los hallazgos permiten reconstruir como funcionaba, ya que disponían de:

- Suelo de opus signinum (material de la antigua Roma) sobre adoquines, con canales de agua para enfriar el hierro.
- Cubierta de tejas que protegía el fuego de la lluvia, pero permitía la salida de gases.
- Piedras de anfibolita (material refractario) que no se rompen con el calor extremo, esencial para revestir el interior del horno.
- Residuos de hierro fundido que demuestran que allí se moldeó metal.

Para que el hierro se ablande, el horno debe estar a más de 1000 °C.

Para conseguirlo, la persona que trabajaba en la herrería jugaba con los gases.

## Lectura facilitada

La forja es el lugar donde se trabaja el metal.

El proceso tiene tres pasos básicos:

- El metal se calienta en el horno hasta que se ablanda.
- Se golpea con martillos para hacer espadas, clavos o herramientas.
- Se mete en agua fría.

Gracias a los restos encontrados, hoy puedes saber como era por dentro:

- Suelo de un material de la antigua Roma, con canales de agua para enfriar el hierro.
- Tenía tejas que protegían el fuego de la lluvia, pero dejaban salir el humo.
- Estaba forrado por dentro con unas piedras llamadas anfibolitas.
  - Estas piedras resisten el calor extremo sin romperse.
- Se encontraron restos de hierro fundido.

Para ablandar el hierro, el horno debía superar los 1000 °C.

Para conseguir tanta temperatura, el herrero controlaba el aire y los gases con mucha habilidad.

# Ley de Boyle-Mariotte: Comprimir

## ¿En la fragua?

El fuelle de la fragua funciona de la siguiente forma:

1. Al aplastar el fuelle, obligas a todo el aire a meterse en un sitio muy pequeño.

2. Como el volumen es mínimo, la presión se vuelve máxima.

3. Esa presión dispara el aire hacia el carbón con mucha fuerza.

4. Las brasas se encienden y el hierro se pone al rojo vivo.

## Más presión, menos sitio

Para entender esta relación inversa (cuando un valor baja, el otro sube), imagínate a todo tu grupo de clase como si fuerais partículas de un gas en movimiento:

- En el aula de Educación Física (gimnasio) de vuestro centro, tenéis mucho volumen: podéis correr libremente sin chocar con nadie; hay poca presión.
- Ahora, imagina que os metéis todas y todos en un baño, un volumen muy pequeño: los choques serían constantes; hay mucha presión.

La ley de Boyle-Mariotte lo deja claro:

"A temperatura y cantidad de gas constantes, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica".

P ↑ ⇔ V ↓

## La fórmula secreta...

Para que tus cálculos sean exactos, recuerda que el producto de la presión por el volumen siempre se mantiene igual (constante):

P1 · V1 = P2 · V2

- Presión (P): en atmósferas (atm).
- Volumen (V): en litros (L).

¡Ojo con las unidades! Para que la fórmula no falle, trabaja con los datos en las mismas unidades.

## ¿Y mi trabajo?

Ahora eres la persona encargada de activar el fuelle en la forja.

Antes de apretarlo, el fuelle tiene un volumen de 10 litros y el aire, en su interior, una presión de 1 atmósfera.

Sin que cambie la temperatura, aplastas el fuelle hasta que el aire ocupa solo 2 litros.

¿Cuál será la nueva presión del aire que sale disparado?

1. Datos

Tabla de datos
| P (atm) | V (L)
--- | --- | ---
Inicial | 1 | 10
Final | ¿? | 2

2. Ley de Boyle-Mariotte

P1 · V1 = P2 · V2

1 · 10 = P2 · 2

3. Resuelve

P2 = \(\dfrac{1 \cdot 10}{2}\)

P2 = \(\dfrac{10}{2}\)

P2 = 5 atm

4. Conclusión

La presión final es de 5 atm.

La relación es inversa. El volumen se ha reducido 5 veces y la presión ha aumentado 5 veces.

https://www.geogebra.org/m/dyzkatqm (Nova xanela)

Proxecto%20cREAgal,https%3A//www.geogebra.org/m/dyzkatqm,Copia%20de%20Relaci%F3n%20de%20presi%F3n%20y%20volumen%20,0,Autor%EDa
Actividade%20non%20completada,Actividade%20superada.%20Puntuaci%F3n%3A%20%25s,Actividade%20non%20superada.%20Puntuaci%F3n%3A%20%25s,Gardar%20a%20puntuaci%F3n

Autoría: Yasmin Daniel Gisella Mary

# Ley de Charles: Expandir

## ¿En el horno?

1. El aire frío entra en contacto con el carbón incandescente.

2. La temperatura (T) del aire sube de golpe cientos de grados. Las partículas de aire empiezan a vibrar y chocar con muchísima energía.

3. Como el aire no está en un recipiente sellado, se expande rápidamente. Su volumen (V) aumenta, volviéndose más ligero que el aire de fuera.

4. Este aire, caliente y expandido, genera que la forja alcance temperaturas altísimas para ablandar el hierro.

## Más temperatura, más espacio

Para entender esta relación directa (si un valor sube, el otro también sube), imagínate a todo tu grupo de clase como si fuerais partículas de un gas en clase:

- En un día de invierno (baja temperatura), no os movéis de vuestro sitio: ocupáis poco volumen.
- En un día de primavera (alta temperatura), os levantáis por la clase o queréis siempre salir fuera: intentáis ocupar más volumen.

La ley de Charles lo deja claro:

"A temperatura y cantidad de gas constantes, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta".

V ↑ ⇔ T ↑

## La fórmula secreta...

Para que tus cálculos sean exactos, recuerda que la división del volumen entre la temperatura siempre se mantiene igual (constante):

V1 T1 = V2 T2

- Volumen (V): en litros (L).
- Temperatura (T): en kelvin (K).

¡Ojo con las unidades! Para que la fórmula no falle, trabaja con los datos en las mismas unidades.

Para que tus cálculos no fallen, siempre debes pasar la temperatura a kelvin (K) sumando 273.

T (K) = T (ºC) + 273

## ¿Y mi trabajo?

Imagina que 1 litro de aire entra en el horno a una temperatura ambiente de 27 ºC. Al tocar el carbón, su temperatura sube hasta los 627 ºC.

¿Qué volumen ocupará ese aire ahora?

1. Datos

Tabla de datos
| V (L) | T (K)
--- | --- | ---
Inicial | 1 | 27 + 273 = 300
Final | ¿? | 627 + 273 = 900

2. Ley de Charles

V1 T1 = V2 T2

1 300 = V2 900

3. Resuelve

V2 = \(\dfrac{1 \cdot 900}{300}\)

V2 = \(\dfrac{900}{300}\)

V2 = 3 L

4. Conclusión

El volumen final es de 3 L.

La relación es directa. La temperatura se ha triplicado y el volumen también.

https://www.geogebra.org/m/cavbnpy4 (Ventana nueva)

Proxecto%20cREAgal,https%3A//www.geogebra.org/m/cavbnpy4,Relaci%F3n%20de%20temperatura%20y%20volumen,0,Autor%EDa
Actividad%20no%20completada,Actividad%20superada.%20Puntuaci%F3n%3A%20%25s,Actividad%20no%20superada.%20Puntuaci%F3n%3A%20%25s,Guardar%20la%20puntuaci%F3n

Autoría: Yasmin Daniel Gisella Mary

# Ley de Gay-Lussac: Ablandar

## ¿En el horno?

El horno estaba construido con piedras refractarias para aguantar el aumento de presión y temperatura.

Al calentar el aire dentro de un horno casi cerrado:

1. La temperatura sube a más de 1000 °C.

2. Como el aire no puede expandirse fácilmente hacia los lados por los muros, la presión contra el carbón y el hierro aumenta.

3. Esa presión empuja el calor dentro del metal, ablandándolo para ser moldeado.

## Más temperatura, más presión

Para entender esta relación directa (si un valor sube, el otro también sube), imagínate a todo tu grupo de clase como si fuerais partículas de un gas en una clase cerrada:

- Si os movéis muy despacio o estáis sentados, la temperatura es baja: no tocaréis las paredes y no ejerceréis casi presión sobre ellas.
- Si suena vuestra canción favorita y empezáis a bailar, sube la temperatura: empezáis a chocar unos con otros y con las paredes; entonces la presión aumenta.

La ley de Gay-Lussac lo deja claro:

"A volumen y cantidad de gas constantes, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta".

"Si el volumen no cambia, al aumentar la temperatura (T), aumenta la presión (P). Son directamente proporcionales".

T ↑ ⇔ P ↑

## La fórmula secreta...

Para que tus cálculos sean exactos, recuerda que la división de la presión entre la temperatura siempre se mantiene igual (constante):

P1 T1 = P2 T2

- Presión (P): en atmósferas (atm).
- Temperatura (T): en kelvin (K).

¡Ojo con las unidades! Para que la fórmula no falle, trabaja con los datos en las mismas unidades.

Para que tus cálculos no fallen, siempre debes pasar la temperatura a kelvin (K) sumando 273.

T (K) = T (ºC) + 273

## ¿Y mi trabajo?

En el horno, al empezar a trabajar, el aire dentro está a 27 °C y a una presión de 1 atmósfera.

Enciendes las brasas y la temperatura del aire encerrado acaba subiendo hasta los 627 °C.

Si el horno es tan robusto que su volumen no cambia, ¿qué presión alcanzará el aire en su interior?

1. Datos

Tabla de datos
| P (atm) | T (K)
--- | --- | ---
Inicial | 1 | 27 + 273 = 300
Final | ¿? | 627 + 273 = 900

2. Ley de Gay-Lussac

P1 T1 = P2 T2

1 300 = P2 900

3. Resuelve

P2 = \(\dfrac{1 \cdot 900}{300}\)

P2 = \(\dfrac{900}{300}\)

P2 = 3 atm

4. Conclusión

La presión final es de 3 atm.

La relación es directa. La temperatura se ha triplicado y la presión también.

https://www.geogebra.org/m/ejbs6qms (Ventana nueva)

Proxecto%20cREAgal,https%3A//www.geogebra.org/m/ejbs6qms,Copia%20de%20Relaci%F3n%20de%20temperatura%20y%20presi%F3n,0,Autor%EDa
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Autoría: Yasmin Daniel Gisella Mary

# El manual de las leyes

### Comprimir

(Ley de Boyle-Mariotte)

Al reducir el espacio, el volumen ↓; el aire golpea más y la presión ↑.

P1 · V1 = P2 · V2

### Expandir

(Ley de Charles)

Al calentar las partículas, la temperatura ↑ y ocupan más sitio; por lo tanto, el volumen ↑.

V1 T1 = V2 T2

### Ablandar

(Ley de Gay-Lussac)

Si el aire no puede escapar, al subir la temperatura ↑, la presión ↑ .

P1 T1 = P2 T2

¡Recuerda! En las fórmulas de Charles y Gay-Lussac suma 273 a los grados Celsius para trabajar siempre en kelvin (K).

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