410 La carta incombustible

Sobre una carta de baraja con las esquinas dobladas se puede calentar agua con la llama de una vela sin que el papel de la carta se queme. El agua puede llegar a hervir sin que la carta se queme.

Explicación
La ebullición del agua ocurre a una temperatura de 100 ºC. En contacto con el papel, el agua que llega a 100 ºC absorbe mucha energía en el cambio de estado impidiendo que suba la temperatura y que la carta llegue a la temperatura necesaria para la combustión del papel.

400 Ocultar mensajes

Para realizar nuestro experimento necesitamos un frasco transparente con tapadera y agua.

En primer lugar llenamos el frasco con agua y lo cerramos con la tapadera.

Si colocamos un papel con algunas letras o números a una cierta distancia del frasco, al mirar a través del frasco vemos que la imagen aparece invertida. Si el frasco está en posición horizontal cambia la parte de arriba por la de abajo y si el frasco está en posición vertical cambia la izquierda por la derecha.

Con algo de práctica podemos usar el frasco con agua para ocultar mensajes (ver vídeo).

Explicación

La luz que pasa por el frasco con agua se refracta y se desvía. La refracción de la luz es el cambia que experimenta la velocidad y la dirección de propagación de la luz al pasar de un medio a otro medio con distinto índice de refracción. Colocado a una cierta distancia del objeto, el frasco lleno de agua se comporta como una lente convergente que proporciona una imagen invertida.

367 Modelos moleculares caseros

Para realizar nuestro experimento necesitamos bolas de corcho de diferente tamaño, palitos de madera y unos globos.

La geometría de las moléculas puede visualizarse con ayuda de modelos moleculares.

Modelos de bolas y varillas

Se pueden usar bolas de corcho para representar los átomos y palitos de madera para representar los enlaces entre los átomos.

Modelos de globos

En este tipo de modelos los átomos no se representan y se usan los globos para representar los enlaces entre átomos y los pares de electrones del átomo central que no que no forman enlaces (pares no enlazantes).

Veamos algunos ejemplos:

Metano

La molécula de metano está formada por un átomo de carbono central y cuatro átomos de hidrógeno situados alrededor del átomo central en una disposición tetraédrica. Para representar la molécula con el modelo de bolas y varillas necesitamos una bola de corcho para el átomo de carbono central y cuatro palitos y cuatro bolas más pequeñas para los cuatro átomos de hidrógeno y los cuatro enlaces covalentes simples C - H. Y para representar la molécula con el modelo de globos atamos dos pares de globos que, al cruzarlos por la unión de los globos, adoptan de manera natural una disposición tetraédrica.

Amoniaco

La molécula de amoniaco está formada por tres átomos de hidrógeno y uno de nitrógeno. Los tres átomos de hidrógeno se encuentran en la base de una pirámide trigonal cuya cúspide está ocupada por el átomo de nitrógeno. Para representar la molécula con el modelo de bolas y varillas partimos de la estructura tetraédrica del metano y luego quitamos el palito y la bolita superior. Y para representar la molécula con el modelo de globos sustituimos uno de los globos azules por un globo blanco que representa el par de electrones del átomo de nitrógeno que no forma enlace.

Agua

La molécula de agua es angular y está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Para representar la molécula con el modelo de bolas y varillas partimos de la estructura tetraédrica del metano y luego quitamos dos palitos con sus correspondientes bolitas. Y para representar la molécula con el modelo de globos utilizamos dos globos de color azul para representar los dos enlaces covalentes simples O – H y otros dos globos blancos para representar los dos pares de electrones no enlazantes del átomo de oxígeno.

366 Superhéroe invisible bajo el agua

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pecera mediana, agua, un vaso largo y un superhéroe de juguete que quepa en el vaso.

En primer lugar llenamos la pecera de agua y luego dejamos el superhéroe en el fondo del vaso.

Si metemos el vaso en la pecera procurando que no entre agua vemos que, para un cierto ángulo de visión, el superhéroe desaparece ante nuestros ojos. Si luego dejamos que el vaso se llene de agua el superhéroe se hace visible.

Explicación

Nosotros vemos los objetos que están debajo del agua cuando llega a nuestros ojos la luz reflejada en dichos objetos. Al salir la luz del agua los rayos de refractan (se desvían) al cambiar de medio.

Si metemos el vaso con el superhéroe en el agua de la pecera la luz reflejada en el superhéroe sufre una primera refracción al pasar del aire del vaso al agua y  luego, al llegar los rayos a la superficie del agua con un cierto ángulo de incidencia, se produce la reflexión total y la luz queda atrapada en el agua. 

Si llenamos el vaso con agua desaparece la doble refracción y el superhéroe se hace visible.

364 No hay un vaso vacío

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pecera mediana, agua y un par de vasos.

En primer lugar llenamos la pecera de agua. Luego colocamos dentro del agua uno de los vasos de modo que quede boca abajo y lleno de agua. Ahora tomamos el otro vaso y lo metemos en el agua boca abajo pero de modo que no entre agua. Por último, manteniendo los dos vaso boca abajo, inclinamos el vaso que no tiene agua de modo que las burbujas de aire que escapan sean interceptadas por el otro vaso.

Poco a poco el aire pasa de un vaso a otro.

Explicación

El vaso que se mete en el agua boca abajo y sin inclinar no se llena de agua porque ya está lleno de aire. El vaso no está vacío, contiene aire que ocupa espacio. Si se inclina el vaso el aire escapa en forma de burbujas que salen del vaso llenando el otro vaso y desalojando el agua.

362 El misterio del agua que no cae

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos vasos idénticos, unas monedas, una carta de una baraja o una tarjeta y agua.

En primer lugar se llenan los dos vasos de agua. Luego se coloca la carta sobre uno de los dos vasos y con cuidado se pone el vaso boca a bajo procurando que no caiga el agua. Ahora se deja el vaso que está boca a bajo sobre el otro vaso y, por último, se retira la carta de manera que los dos vasos coincidan y no se derrame agua.

En la segunda parte del experimento levantamos con mucho cuidado el vaso superior y colocamos algunas monedas entre los dos vasos procurando que no se derrame mucha agua. Dependiendo del grosor de las monedas se pueden colocar dos o tres entre los dos vasos sin que caiga el agua del vaso superior.

Explicación
Para que el agua salga por la separación entre los dos vasos tiene que entrar aire. La presión atmosférica exterior y la tensión superficial del agua impiden que salga el líquido. Si la separación entre los vaso aumenta la tensión superficial del agua no podrá impedir la entrada del aire y se derramará todo el agua del vaso superior.

La superficie del agua actúa como una membrana elástica por la acción de la tensión superficial. La tensión superficial es la resultante de las fuerzas que actúan sobre las moléculas de agua en la superficie del líquido.  

358 Agua, amoníaco y alcoholes (moléculas de papel).

El estudio de la geometría molecular se facilita mucho con el uso de modelos moleculares. Los más utilizados son los modelos de bolas y varillas.

Los modelos moleculares de papel son una alternativa muy interesante por su bajo costo. Veamos, en primer lugar, la construcción de las moléculas de agua y de amoníaco.

Una molécula de agua tiene un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno por enlaces covalentes simples. La geometría de la molécula es plana angular con un ángulo de enlace H-O-H de 104,5º.

Una molécula de amoníaco tiene un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de hidrógeno por enlaces covalentes simples. La geometría de la molécula es piramidal triangular con ángulos de enlace H-N-H de 107,3º.

Los átomos de oxígeno y de nitrógeno se representan con una estructura tetraédrica básica (rojo para el oxígeno y azul para el nitrógeno) y los átomos de hidrógeno se representan por una estructura prismática construida con papel blanco.

Podemos construir la molécula de etanol a partir de la molécula de etano, sustituyendo uno de los hidrógenos del etano por el grupo hidroxilo -OH.

En el vídeo "metano moléculas de papel" podemos ver el proceso paso a paso para construir los átomos.

Referencias:

Belén Garrido, autora de "PAPIROMOLÉCULAS: MODELOS MOLECULARES DE PAPIROFLEXIA PARA ESTUDIO DE LA GEOMETRÍA MOLECULAR" que está publicado en el libro “Aprendizaje Activo de la Física y la Química” (2007). Autores varios. Editor: Gabriel Pinto Cañón. EQUIPO SIRIUS. ISBN: 978-84-95495-81-5. Páginas 27-34. El libro completo se puede descargar desde:  http://quim.iqi.etsii.upm.es//vidacotidiana/Libro.htm]

355 Botella con dos agujeros

Primera parte

Para realizar nuestro experimento hacemos dos agujeros pequeños a distinta altura en una botella de plástico. Luego llenamos la botella de agua coloreada. Se observa que el agua sale por los dos agujeros, perpendicularmente a la superficie de la botella y con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base de la botella. La velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el nivel del agua en la botella.

Segunda parte

Ahora llenamos la botella de agua y colocamos el tapón. Podemos ver que entra aire por el agujero superior y sale agua por el agujero inferior. El agua sale con velocidad constante mientras el nivel del agua en el interior de la botella esté por encima del agujero superior. Luego, al sobrepasar el nivel del agua el agujero superior, la velocidad de salida del chorro de agua disminuye al bajar el nivel del agua en la botella.

Explicación

El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión ejercida por el agua depende de la profundidad. A mayor profundidad, mayor presión.

En la primera parte del experimento el agua sale con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base a mayor profundidad. La presión sobre el agujero y la velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el nivel del agua en el interior de la botella.

En la segunda parte del experimento el aire que entra por el agujero superior ejerce presión que compensa la caída de presión del agua al perder altura, Se mantiene constante la presión sobre el agujero inferior y el agua sale con velocidad constante. Luego, cuando el nivel del agua en la botella está por debajo del agujero superior, el aire entra libremente por el agujero superior y la velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el agua en el interior de la botella.

330 Efecto Coanda con bola de corcho

Para realizar nuestro experimento necesitamos una bola de corcho, arena y agua.

En 1910 el ingeniero aeronáutico rumano Henri Coanda (1886 – 1972) descubrió que un fluido (gas o líquido) tiende a seguir el contorno de la superficie sobre la que incide (siempre que la curvatura de la superficie sobre la que incide el fluido y el ángulo de incidencia del fluido no sean muy grandes).

Para demostrar el efecto Coanda podemos dejar caer un chorro de agua sobre la superficie de una bola de corcho sujeta por un hilo. Vemos que el líquido se pega a la superficie y sale en dirección opuesta. Por conservación del momento lineal o según el principio de acción y reacción la bola de corcho se mueve en sentido contrario a la dirección de salida del chorro de agua.

Si luego dejamos caer arena sobre la bola vemos que ya no aparece el efecto Coanda. La arena rebota sobre la superficie y la bola se desplaza en sentido contrario por el principio de acción y reacción o tercera ley de Newton.