136 Quemar lana de acero con una pila

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pila de petaca (de 4,5 V) y lana de acero.

Si tocamos un trozo de lana de acero con uno de los bornes de la pila vemos que no pasa nada. Pero si tocamos un trozo de lana de acero con los dos bornes de la pila vemos que la lana de acero comienza a arder lentamente.


Explicación:
El acero es un buen conductor de la electricidad pero los hilos de acero tienen un diámetro muy pequeño y una resistencia eléctrica grande. Si tocamos un trozo de lana de acero con los dos bornes de una pila se genera una corriente eléctrica que recorre la lana de acero. Debido al efecto Joule, al circular la corriente eléctrica aumenta la temperatura del conductor (la lana de acero). El calor que se genera es suficiente para la combustión de la lana de acero que termina ardiendo en presencia del oxígeno del aire.

La reacción química entre la lana de acero y el oxígeno del aire produce óxido de hierro (se puede observar el cambio de color de la lana de acero después de la reacción)

El experimento es espectacular pero hay que tener cuidado con el fuego. Mejor emplear un trozo pequeño de lana de acero.

135 Difusión de tinta en una disolución saturada

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, una disolución saturada de sal en agua y tinta.

En primer lugar tenemos que preparar la disolución saturada.
Añadimos cucharadas de sal a un vaso con agua y removemos hasta su disolución. Cuando la sal no se disuelve y queda en el fondo del vaso ya tenemos lista nuestra disolución saturada.

Si dejamos caer unas gotas de tinta en un vaso con agua la tinta se difunde fácilmente por todo el recipiente. Pero si repetimos el experimento en un vaso con la disolución saturada vemos que la tinta permanece en la superficie y se difunde lentamente.

Explicación
En el primer caso la tinta y el agua tienen una densidad similar y por este motivo la tinta se difunde con facilidad. La tinta se mezcla fácilmente con el agua, favoreciendo la difusión.

En el segundo caso la disolución saturada tiene una densidad mayor y por este motivo la tinta permanece en la superficie. Las gotas de tinta que se dejan caer sobre la disolución regresan inmediatamente a la superficie, retardando la difusión.

134 Pincel mojado. Pincel seco

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua y un pincel (mejor si está usado).

En un pincel seco las cerdas están desunidas y en un pincel mojado las cerdas se mantienen unidas.
Podemos pensar que en un pincel mojado la humedad mantiene unidas las cerdas. Pero si observamos un pincel dentro del agua vemos que las cerdas están tan desunidas como en el pincel seco. Es al sacar el pincel del agua cuando las cerdas se unen en forma de punta. Por lo tanto, la humedad no es responsable de la unión de las cerdas en el pincel mojado.

Explicación
La tensión superficial del agua es la responsable de la unión de las cerdas al mojar el pincel en agua. En un pincel mojado la tensión superficial actúa como una membrana que une las cerdas del pincel. Como su propio nombre indica, la tensión superficial se manifiesta en la superficie del agua, y por esto las cerdas del pincel permanecen desunidas en el interior del agua.

La tensión superficial actúa como una membrana en la superficie del líquido y tiene su origen en las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua en la superficie. La tensión superficial permite, por ejemplo, que una aguja de acero flote en la superficie del agua.

133 Estructuras resistentes con una humilde cartulina

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de cartulina, unas tuercas, tijeras y pegamento.

Una estructura es un conjunto de elementos que pueden soportar pesos y cargas sin romperse y sin deformarse excesivamente. Cuando una estructura soporta una carga cada uno de sus elementos está sometido a esfuerzos.

Si se coloca un trozo de cartulina sobre dos pilas de CD, y encima de la cartulina ponemos algunas tuercas pequeñas, la cartulina se doblará por el peso.

Podemos utilizar otro trozo de cartulina para construir una estructura que soporte más peso.
1 Si se dobla el otro trozo de cartulina en forma de abanico y se coloca debajo del primero, la estructura podrá soportar un peso mucho mayor sin que su forma varíe apreciablemente.
2 Colocamos el segundo trozo de cartulina entre las pilas de CD formando un arco, de manera que la parte superior quede a la altura del trozo de cartulina colocada entre las pilas de CD. En este caso el arco se deforma con el peso y no soporta tantas tuercas como en el caso anterior.

Explicación
La resistencia de una estructura depende del material con el que están hechas y de la forma o el perfil que adopten. Materiales endebles como el papel o la cartulina pueden soportar grandes pesos si se les da la forma adecuada.
En el primer caso, la cartulina en forma de abanico recibe el peso en toda su longitud y se ve sometida a esfuerzos de flexión (tiende a doblar la estructura).
En el caso del arco, las cargas o pesos que recibe en su parte superior se distribuyen hacia los extremos laterales del arco (los dos apoyos), soportando esfuerzos de compresión (tienden a ser aplastados). El arco es una estructura muy utilizada a lo largo de la historia como solución arquitectónica.