domingo, 27 de noviembre de 2011

196 Congelado en segundos

Para realizar nuestro experimento necesitamos un cubito de hielo, un vaso con agua, un trozo de hilo y sal

En un vaso con agua ponemos un cubito de hielo. Luego mojamos en agua el extremo de un trozo de hilo y lo dejamos sobre el cubito de hielo que está flotando en la superficie del agua. Echamos un poco de sal sobre el cubito y, pasados unos segundos, tiramos del hilo. Vemos que el cubito de hielo se queda pegado al hilo. 

Explicación
Con sal se funde parte del hielo, se forma una disolución de agua y sal sobre el cubito y desciende la temperatura por debajo de los 0 ºC (descenso crioscópico).
En unos segundos el agua que moja el hilo se congela y queda unida al cubito de hielo.


domingo, 20 de noviembre de 2011

195 Derretir hielo con sal o con azúcar

Para realizar nuestro experimento necesitamos unos platitos, sal, azúcar y tres cubitos de hielo.

En uno de los platitos ponemos un poco de sal y un cubito de hielo y en otro platito ponemos azúcar con otro cubito de hielo. El tercer cubito de hielo lo usaremos como referencia.

Después de unos minutos podemos ver que:
1 Los cubitos de hielo se derriten si se cubren con sal o azúcar.
2 El cubito de hielo en contacto con sal se funde más deprisa que el cubito con azúcar.

Explicación
En la superficie de los cubitos hay una capa de agua líquida en equilibrio con el hielo. Al añadir sal (o azúcar), parte de ésta se disuelve en el líquido que rodea los cubitos formando una disolución saturada que rompe el equilibrio con el hielo. Para recuperar el equilibrio la disolución tiende a diluirse y el hielo a enfriarse, lo que se logra fundiendo parte del hielo, que extrae el calor necesario para fundirse de la disolución, que se enfría por debajo de los 0 ºC. Por lo tanto, al añadir sal o azúcar sobre los cubitos de hielo se produce un descenso de la temperatura de fusión y los cubitos se funden.

Se conoce como descenso crioscópico a la disminución que experimenta la temperatura de fusión de una disolución (por ejemplo agua y sal) respecto a la temperatura de fusión del agua pura (0 ºC).

¿Pero por qué se funde más hielo con sal que con azúcar?
 La magnitud del descenso que experimenta la temperatura de fusión es directamente proporcional a la concentración de las partículas disueltas. La sal es un compuesto iónico que, al disolverse en agua, se separa en sus iones aumentando la concentración de partículas en la disolución. Por otra parte, el azúcar es un compuesto molecular que no se separa en iones al disolverse en agua. Por este motivo se produce un mayor descenso de la temperatura de fusión con la sal y los cubitos se derriten más deprisa.


martes, 15 de noviembre de 2011

194 Jugando con una copa y una carta

Para realizar nuestro experimento necesitamos una copa, agua, una carta, un trozo de hilo, aguja y cera o pegamento.

Primera parte 
Llenamos la copa con agua hasta el borde, cubrimos la copa con una carta y, sujetando la carta con la mano, colocamos la copa boca abajo. Si soltamos la carta no caerá ni se derramará el agua.

Segunda parte 
Con ayuda de la aguja atravesamos la carta con un trozo de hilo, anudando uno de los lados del hilo y pegando el nudo a la carta con cera o pegamento. Luego llenamos la copa con agua hasta el borde, cubrimos la copa con la carta y, sujetando la carta con la mano, colocamos la copa boca abajo. Por último, ponemos la copa boca arriba y la dejamos sobre la mesa.
Tirando del hilo suavemente podemos desplazar la carta y la copa sobre la superficie. Incluso podemos levantar la copa de la mesa.

Explicación clásica
Al colocar la copa boca abajo actúan sobre la carta dos fuerzas (despreciando el propio peso de la carta): 1 El peso del agua atrapado en la copa empuja la carta hacia abajo. 2 La fuerza correspondiente a la presión atmosférica que actúa sobre la superficie de la carta empuja la carta hacia arriba. La fuerza correspondiente a la presión atmosférica es superior y la carta queda pegada al borde de la copa.

Explicación alternativa
Al colocar la carta sobre la copa llena de agua dejamos una pequeña capa de aire atrapada bajo la carta. Al colocar la copa boca abajo el peso del agua deforma un poco la carta, aumentado el volumen libre  disponible para el aire atrapado en la copa. Al aumentar el volumen disminuye la presión del aire en el interior de la copa. Ahora las fuerzas que actúan sobre la carta son: 1 El peso del agua atrapado en la copa que empuja hacia abajo. 2 La fuerza correspondiente a la presión del aire atrapado en el interior de la copa que empuja hacia abajo. 3 Y la fuerza correspondiente a la presión atmosférica exterior que empuja hacia arriba. La diferencia entre las fuerzas es muy pequeña y con una pequeña fuerza hacia abajo podemos separar la carta de la copa.

Respecto a la segunda parte del experimento, la carta permanece pegada al borde de la copa por la tensión superficial de la capa de agua que está atrapada entre el borde de la copa y la carta. Si el borde de la copa está seco la carta no se pega a la copa.

Encontré la explicación alternativa en "La Ciencia a tu alcance II"


domingo, 6 de noviembre de 2011

193 Curiosa dilatación con papel de aluminio

Para realizar nuestro experimento necesitamos papel de aluminio, una hoja de papel muy fina, pegamento y una vela.

En primer lugar recortamos un pequeño rectángulo de papel de aluminio y luego lo colocamos sobre la llama de una vela. Pasados unos segundos no se observan cambios en la tira de papel de aluminio.
En segundo lugar pegamos un trozo de papel de aluminio sobre una hoja de papel muy fina. Luego recortamos un pequeño rectángulo y lo colocamos sobre la llama de una vela de manera que el papel de aluminio quede en la parte inferior. En unos segundos la tira se dobla hacia arriba.

Explicación 
El aluminio se dilata con el calor de la llama. En el primer caso no se aprecia ningún cambio en la tira de aluminio. En el segundo caso, sin embargo,  el aluminio se dilata más que el papel y por este motivo se curva hacia arriba. Si se deja en reposo un buen rato la tira recuperará la forma original.

Algo parecido sucede con una lámina bimetálica. Una lámina bimetálica se forma al soldar dos láminas de metales diferentes. Cuando se calientan las láminas cada una se dilata de forma distinta y el conjunto se deforma y se curva, pudiendo aprovecharse dicha deformación para abrir o cerrar un circuito eléctrico dependiendo del valor de la temperatura.