411 Refracción y lápiz quebrado.

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, aceite Johnson, alcohol y un palito.

En primer lugar llenamos medio vaso con agua y luego metemos el palito. Al desplazar el palito parece romperse.

Luego repetimos el experimento dejando sobre el agua una capa de aceite Johnson y otra capa de alcohol. Los resultado son parecidos.

El aceite Johnson impide que el agua y el alcohol se mezclen. El alcohol se deja caer con cuidado por las paredes del vaso para impedir que entre en contacto con el agua.

Explicación
El agua es más densa y permanece en el fondo del vaso. El aceite es menos denso y flota sobre el agua sin mezclarse (son líquidos inmiscibles). El alcohol es el menos denso de los tres líquidos y permanece sobre el aceite sin mezclarse,

La luz se desvía al cambiar de medio (refracción de la luz) y por ese motivo el palito parece quebrado. La refracción se produce si la luz incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y se origina por el cambio de velocidad de propagación de la luz al pasar de un medio a otro (por ejemplo del agua al aire).

404 Flotabilidad con globos, agua y sal.

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, un vaso, una jeringa y un globo pequeño.

Primera parte
En primer lugar mezclamos en un vaso agua y tres o cuatro cucharadas de sal. Luego llenamos un globo pequeño con la mezcla de agua y sal. Es importante que no quede aire atrapado en el interior del globo. Luego tenemos que añadir más sal a la mezcla del vaso para preparar una disolución saturada.

Si ahora dejamos caer el globo en el vaso vemos que queda flotando en la superficie. La mezcla del globo tiene menos sal, es menos densa, y flota sobre la mezcla del vaso.

Segunda parte
Ahora, si dejamos caer con cuidado agua por las paredes del vaso, vemos que una capa de agua cubre el globo que queda "flotando" a la misma altura. Es importante que el agua se deje caer poco a poco para que no se mezcle con el agua salada. Los dos líquidos se mezclan poco a poco y por eso el globo permanece flotando en la parte media del vaso. El globo tiene una densidad intermedia y por eso flota sobre la mezcla saturada que ocupa la mitad del vaso y se hunde en el agua que ocupa la parte superior.

Si removemos con una cucharilla aceleramos la mezcla y el globo flotará o se hundirá dependiendo de la relación entre la densidad de la mezcla que llena el globo y la densidad de la mezcla del vaso. En nuestro caso el globo queda flotando en la superficie.

402 ¿Flota o no flota?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente, agua, aceite, alcohol, unas chinchetas o tachuelas y unas bolas de corcho blanco (poliestireno expandido).

En primer lugar llenamos un tercio del recipiente con agua, luego añadimos una capa de aceite y por último otra capa de alcohol. El agua y el alcohol no se mezclan con el aceite (son líquidos inmiscibles) pero el agua y al alcohol si se mezclan (son líquidos miscibles). El alcohol se añade con cuidado procurando que no entre en contacto con el agua. Se puede dejar caer lentamente por las paredes del recipiente.

Ahora clavamos algunas chinchetas en las bolas de corcho y las dejamos caer en el vaso. Dependiendo del número de chinchetas las bolas se hunden en el fondo del recipiente o quedan flotando en alguna de las superficies de separación (agua-aceite, aceite-alcohol, alcohol-aire).

Explicación

El agua es más densa que que el aceite y éste menos denso que el alcohol. Por eso el aceite flota sobre el agua y el alcohol sobre le aceite. El agua y el alcohol son dos sustancias moleculares polares que no se mezclan con el aceite que es una sustancia molecular apolar. Se dice que una molécula es polar si presenta una separación de cargas.

Un chincheta de acero es más densa que los tres líquidos y se hunde en el recipiente. Una bola de corcho es menos densa que los tres líquidos y flota sobre el alcohol. Al clavar chinchetas en las bolas se logra una densidad intermedia y por eso algunas bolas flotan sobre el agua o sobre el aceite.

398 Pelota de Ping pong caprichosa

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, un vaso y una pelota de ping pong.

En primer lugar hacemos un pequeño agujero en la pelota de ping pong. Luego llenamos la pelota con agua procurando que quede algo de aire atrapado en el interior de la pelota. Si ahora dejamos caer la pelota en un vaso con agua vemos que la pelota flota. 

Luego repetimos el experimento llenando la pelota con una mezcla saturada de agua con sal. Si ahora dejamos caer la pelota en el vaso con agua vemos que la pelota no flota y termina en el fondo del vaso. Pero si esperamos unos minutos la pelota regresa a la superficie.

Explicación

Una pelota de ping pong llena de agua salada, más densa que el agua del grifo, se hunde en un vaso con agua. Poco a poco el agua salada sale por el agujero de la pelota de ping pong y se mezcla con el agua del vaso. Pasados unos minutos desaparece la diferencia de densidad entre el agua de la pelota y el agua del vaso y la pelota regresa a la superficie.

Para que el experimento salga bien es mejor que el agujero quede en el hemisferio inferior de la pelota para que el agua salada salga fácilmente. 

385 Catarata de leche

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, leche, azúcar y un tapón de plástico con un agujero en el centro.

El agua y la leche son dos líquidos miscibles que se mezclan completamente si se ponen en contacto en el mismo vaso. Se puede comprobar fácilmente dejando caer un poco de leche en un vaso con agua. Pero podemos recurrir a un artificio para mantener separadas el agua y la leche.

Sobre el agua que llena un vaso dejamos flotando un tapón de plástico con un agujero y luego la leche se deja caer poco a poco sobre el tapón. La leche, más densa que el agua, sale por el agujero y se precipita al fondo del vaso sin mezclarse con el agua. El efecto es mayor si se aumenta la densidad de la leche añadiendo una buena cantidad de azúcar. La leche cae al fondo del vaso pero poco a poco se mezcla con el agua.

376 Un mar de lentejas

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con lentejas, una bola de acero y una pelota de ping-pong.

Llenamos un recipiente con lentejas dejando una pelota de ping-pong atrapada entre las lentejas. Luego colocamos una bola de acero sobre la las lentejas.

Si agitamos el recipiente vemos que la bola de acero se hunde y que la pelota de ping-pong sale a la superficie.

Explicación

Al sacudir el recipiente la bola de ping-pong genera un hueco debajo de ella que es ocupado por las lentejas de menor tamaño. Dichas lentejas impiden que la pelota de ping-pong recupere su lugar original y se genera un movimiento ascendente.

Este fenómeno, característico de la materia granular, se denomina efecto de las nueces de Brasil y consiste en la tendencia de las partículas de mayor tamaño de una mezcla a ascender a la superficie cuando la mezcla es sometida a vibraciones verticales.

La bola de acero es más densa que las lentejas y se hunde al agitar la mezcla. 

348 Un río bajo el mar

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, colorante, un frasco de vidrio y un par de vasos.

En primer llenamos un vaso de agua y añadimos un poco de colorante. Luego llenamos el frasco de vidrio con agua del grifo hasta la mitad. Inclinamos el frasco y lentamente dejamos caer el agua con colorante por la pared del frasco. Vemos que el agua con colorante desliza por la pared y tarda poco tiempo en mezclarse con el agua del frasco.

Ahora repetimos el experimento pero utilizando una disolución saturada de sal en agua fría con un poco de colorante. Vemos que el agua desliza por la pared del frasco y se deposita en el fondo. En este caso tarda mucho tiempo en mezclarse con el agua del frasco.

Explicación

El agua salada, más densa que el agua del grifo, desliza por la pared del frasco de vidrio y se hunde formando una capa en el fondo del frasco. Agitando el frasco se observa que el agua salada permanece en el fondo del frasco. Si se espera el tiempo suficiente el agua salada y el agua del grifo terminan formando una única disolución pero el proceso es lento.

Bajo la superficie del mar existen corrientes de agua submarinas llamadas corrientes de densidad producidas por diferencia de salinidad y temperatura. Las corrientes marinas son masas de agua que se desplazan dentro de los océanos.

   

341 Gotas de tinta en agua y aceite

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, aceite, tinta y un cuentagotas.

Llenamos el vaso con agua y luego vertemos con cuidado aceite de modo que forme una capa fina sobre el agua. Luego dejamos caer con cuidado unas gotas de tinta sobre el aceite. Vemos que las gotas de tinta quedan atrapadas en el interior del aceite sin disolverse.

Explicación

El agua y el aceite son dos líquidos que no se mezclan. El aceite es menos denso y flota sobre el agua. La tinta contiene agua y tampoco se mezcla con el aceite. Las gotas de tinta que se dejan caer penetran en el aceite sin romperse y quedan flotando en la superficie de separación que forman el agua y la capa de aceite.

Poco a poco las esferas de tinta se pegan unas a otras hasta que se encuentran lo más compactas posible ocupando el mínimo espacio. Cada esfera se encuentra rodeada de otras seis esferas que forman un hexágono regular en torno a la primera. Finalmente se obtiene un empaquetamiento compacto bidimensional.

340 Volcán submarino

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, vino, plastilina, un vaso de cristal pequeño, un trozo de plástico y un frasco de cristal grande.

En primer lugar construimos un volcán de plastilina en el interior del frasco de cristal grande. En el centro del volcán dejamos espacio suficiente para el vaso pequeño.

Luego llenamos el vaso pequeño con vino y lo tapamos con un trozo de plástico. En el plástico hacemos un pequeño agujero para que pueda salir el vino.

Por último, llenamos el frasco grande con agua y metemos el vaso pequeño en el interior del volcán.

Inmediatamente el vino escapa del vaso por el agujero y sube a la superficie.

Explicación

El agua y el vino son dos líquidos miscibles que se pueden mezclar pero la densidad del vino es inferior a la densidad del agua. La diferencia de densidades hace que el vino que escapa por el agujero del vaso pequeño suba a la superficie. Poco a poco el vino se mezcla con el agua y la mezcla resultante adquiere un color rojizo.

336 Fideos arriba y abajo

Para realizar nuestro experimento necesitamos fideos finos secos, una vaso largo y una botella de gaseosa (agua carbonatada).

Si dejamos caer un puñado de fideos en un vaso con gaseosa vemos que los fideos suben y bajan durante unos minutos.

Explicación

Una botella de gaseosa o agua con gas contiene dióxido de carbono disuelto a alta presión. Al abrir la botella disminuye la presión en el interior y el dióxido de carbono disuelto escapa formando pequeñas burbujas que suben a la superficie y causan el efecto de efervescencia.

Si dejas caer un puñado de fideos finos secos en un vaso con agua lo normal será que casi todos terminen en el fondo del vaso ya que los fideos son más densos que el agua.

¿Qué sucede al dejar caer los fideos en agua con gas? Las burbujas de dióxido de carbono se pegan a la superficie de los fideos, la densidad del conjunto disminuye y los fideos ascienden. Al llegar a la superficie se liberan algunas burbujas y los fideos se vuelven a hundir. El proceso se repite durante unos minutos hasta que el agua se queda sin gas.

320 ¿Por qué flotan los cuerpos?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso largo, agua, aceite Johnson, alcohol y papel de aluminio.

En primer lugar ponemos en el vaso agua, luego aceite y finalmente alcohol. El alcohol se deja caer con cuidado sobre el aceite para evitar que el agua y el alcohol entren en contacto y se mezclen. De esta forma tenemos en el vaso tres líquidos sin mezclare.

Luego preparamos cinco o seis bolitas pequeñas con un trozo de papel de aluminio. Para realizar correctamente nuestro experimento necesitamos que unas bolas estén más apretadas que otras. Podemos usar unos alicates para las bolas más apretadas.

Por último dejamos caer las bolitas en el vaso. Vemos que algunas bolas flotan sobre el alcohol, otras se hunden y algunas quedan flotando entre el aceite y el alcohol o entre el agua y el aceite.

Explicación

El agua es más densa y permanece en el fondo del vaso. El aceite es menos denso y flota sobre el agua sin mezclarse (son líquidos inmiscibles). El alcohol es el menos denso de los tres líquidos y permanece sobre el aceite sin mezclarse.

La densidad de la bolita determina si se hunde o flota. Si se aprieta poco la bolita tiene mucho aire atrapado en su interior, la densidad será pequeña y flotará en la superficie sobre el alcohol. Apretando más aumentamos la densidad y podemos lograr que la bolita se hunda o que quede flotando entre el agua y el aceite o entre el aceite y el alcohol.

314 Lámpara de lava casera con azúcar, aceite y agua

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite vegetal, azúcar y un vaso.

Llenamos el vaso con agua y aceite en la proporción 4:1 (aproximadamente) y luego dejamos caer poco a poco tres o cuatro cucharillas de azúcar. Vemos que el azúcar cae al fondo del vaso arrastrando algo de aceite que rápidamente vuelve a subir a la superficie.

Explicación

El agua y el aceite son dos líquidos inmiscibles que no se mezclan. El aceite, menos denso, flota sobre el agua.

El azúcar cae al fondo del vaso arrastrando algo de aceite. Luego el aceite asciende a la superficie al disolverse en agua algo del azúcar que arrastra en la caída. Por otra parte, el aceite que cae se deposita poco a poco en el fondo del vaso y puede alcanzar una masa suficiente para que predomine la tendencia a ascender a la superficie.

288 Globo submarino

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, alcohol, un vaso y un globo pequeño.

En primer lugar llenamos el globo pequeño con agua.

Luego ponemos el globo en un vaso con un poco de agua. Es importante que el globo quede flotando de manera que casi todo el globo esté  sumergido en el agua. Esto se logra al quedar algo de aire atrapado en el interior del globo.

Si añadimos un poco de alcohol al vaso con agua el globo se hundirá.

Y si luego añadimos más agua el globo regresará a la superficie.

Explicación

El agua y el alcohol son dos líquidos miscibles (se pueden mezclar) que tienen diferente densidad:

la densidad del agua es de 1 g/ml y la densidad del alcohol es de 0,79 g/ml.

La flotabilidad está relacionada con la densidad de los cuerpos. Si un cuerpo es más denso que el agua se hunde (por ejemplo una tuerca de acero) y si es menos denso flota (por ejemplo un tapón de corcho).

Inicialmente el globo lleno de agua flota por la pequeña cantidad de aire que queda atrapado en su interior. Al añadir al vaso con agua algo de alcohol disminuye la densidad de la mezcla resultante y el globo lleno de agua se hunde.  Si luego añadimos más agua aumentará la densidad de la mezcla y el globo regresará a la superficie.

285 ¿Coca-Cola Light o normal?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua, una lata de Coca-Cola normal y otra lata de Coca-Cola Light.

Si sumergimos una lata de Coca-Cola normal en un recipiente con agua vemos que se hunde. Pero si la lata es de Coca-Cola Light vemos que flota en la superficie.

Explicación

Un cuerpo sumergido en un líquido experimenta dos fuerzas: el peso y la fuerza de empuje. La flotabilidad de un cuerpo depende de la relación entre dichas fuerzas. Si el peso es superior al empuje el cuerpo se hunde y si el empuje es superior al peso el cuerpo flota en la superficie del líquido.

La Coca-Cola normal contiene mucha azúcar pero en la Coca-Cola Light se sustituye el azúcar por una pequeña cantidad de un edulcorante artificial. La Coca-Cola normal con azúcar es más densa y más pesada que la Coca-Cola Light. Ese peso extra es suficiente para que una lata de Coca-Cola normal se hunda en un recipiente con agua mientras que una lata de Coca-Cola Light se quede flotando en la superficie del líquido.

282 Un densímetro casero

Para realizar nuestro experimento necesitamos una cañita de refresco, plastilina, unos clavos pequeños, tijeras, un rotulador permanente, agua, sal y un par de vasos.

En primer lugar cortamos un trozo de cañita de unos 10 cm de longitud.

Luego dibujamos sobre la cañita unas marcas con el rotulador

Con una bolita de plastilina tapamos uno de los extremos de la cañita

Y por último, si fuera necesario, metemos un par de clavos pequeños en la cañita para aumentar el peso.

Si llenamos un vaso con agua y metemos nuestro densímetro vemos que flota en la superficie. Podemos apuntar el número de marcas de rotulador que quedan fuera del agua al flotar el densímetro.

Ahora repetimos el experimento pero llenando el vaso con una mezcla saturada de agua y sal. El densímetro flota en la superficie y aumenta la altura del densímetro que queda fuera del agua.

Explicación

Un densímetro es un aparato que se usa para medir la densidad de los líquidos. Normalmente consta de un cilindro hueco con una escala graduada que tiene un lastre en un extremo para que pueda flotar en posición vertical.  En los líquidos menos densos el densímetro se hundirá más que en los líquidos más densos.

La flotabilidad de un objeto en un líquido depende del equilibrio de dos fuerzas: peso y empuje. Si el peso es superior al empuje el cuerpo se hunde y si el empuje es superior al peso el objeto flota en la superficie.

En el caso de un densímetro que flota en la superficie de un líquido el peso es igual al empuje. El empuje depende de la densidad del líquido y del volumen del cuerpo que permanece sumergido.

Al meter el densímetro en agua con sal aumenta la densidad de la mezcla, disminuye el volumen del cuerpo que permanece sumergido y, por tanto, aumenta la altura del densímetro que permanece fuera del agua.

280 Dos preguntas sobre densidad y flotabilidad con agua y aceite

El agua y el aceite son dos líquidos no miscibles que no se mezclan al entrar en contacto. El aceite tiene menor densidad  y flota sobre el agua.

Primera pregunta: ¿Qué sucede si dejamos caer un cubito de hielo en un vaso con agua y aceite?

Respuesta: el cubito de hielo se hunde en el aceite líquido pero flota sobre el agua en la superficie de separación de los dos líquidos.

Conclusión: el cubito de hielo es más denso que el aceite líquido pero menos denso que el agua líquida.

Segunda pregunta: ¿Qué sucede si ahora dejamos caer aceite congelado en el vaso con agua y aceite?

Respuesta: el aceite congelado se hunde en aceite líquido pero flota sobre el agua en la superficie de separación de los dos líquidos.

Conclusión: el aceite congelado es más denso que el aceite líquido pero menos denso que el agua líquida.

279 Un globo que flota y se hunde

Para realizar nuestro experimento necesitamos unos globos pequeños, un recipiente, agua fría y agua caliente.

En primer lugar llenamos un globo pequeño con agua del grifo y luego lo metemos en un recipiente con agua caliente. Vemos que el globo se hunde.

Luego llenamos otro globo con agua del grifo y lo metemos en un recipiente con agua fría. Vemos que el globo flota.

Explicación

La densidad del agua depende de la temperatura: el agua caliente es menos densa que el agua fría.

En el primer caso, el globo contiene agua a menor temperatura que el agua del recipiente, es más denso, y se hunde.

En el segundo caso, el globo contiene agua a mayor temperatura que el agua del recipiente, es menos denso, y flota en la superficie.

277 Columna de densidades

Para realizar nuestro experimento necesitamos una copa alta, una cuchara, caramelo líquido, miel, agua, aceite de girasol, aceite de oliva y alcohol

Para construir una columna de densidades ponemos los líquidos por capas en la copa en el orden indicado. Cada capa puede tener dos o tres centímetros de altura.

Algunas sugerencias para que salga bien el experimento:

Los líquidos pringosos (por ejemplo la miel) se echan con mucho cuidado, procurando que no toquen las paredes del recipiente.

Utilizamos una cuchara para dejar caer los líquidos restantes evitando que caigan directamente.

Explicación

Nuestra columna de densidades contiene seis capas de líquidos que se mantienen separadas por su distinta densidad. El líquido de mayor densidad se coloca en el fondo del recipiente y luego se echan el resto de líquidos en orden de densidades decrecientes. El último líquido (en nuestro caso el alcohol) es el que tiene menor densidad de todos.Cada líquido flota sobre otro líquido de mayor densidad.

Para realizar nuestro experimento utilizamos líquidos no miscibles (por ejemplo agua y aceite) o líquidos miscibles (por ejemplo agua y alcohol). Si los líquidos miscibles están en contacto terminarán mezclándose con el tiempo.

En casa puedes encontrar otros líquidos que puedes utilizar para construir una columna de densidades: agua con sal, detergente, ketchup, etc.

242 ¿El aceite flota o se hunde?

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite, alcohol, colorante y un par de frascos de cristal con tapadera.

En primer lugar añadimos agua con colorante, aceite y alcohol a los dos frascos. El aceite flota sobre el agua y el alcohol se añade sobre el aceite poco a poco para que no se mezcle con el agua.

En el primer tarro ponemos más agua que alcohol y en el segundo frasco más alcohol que agua.
Por último, ponemos la tapadera a los frascos y agitamos un poco. Al finalizar, vemos que los tres líquidos se convierten en dos: aceite y una mezcla de agua y alcohol. En el primer recipiente, el que contiene más agua, la mezcla de alcohol y agua permanece debajo del aceite. En el segundo recipiente, el que contiene más alcohol que agua, la mezcla flota sobre el aceite.

Explicación 
El agua y el alcohol son líquidos moleculares polares y el aceite es un líquido apolar. Una molécula polar tiene una pequeña carga eléctrica positiva en un extremo de la molécula y una cantidad igual de carga negativa en el otro extremo. En la molécula apolar no existe dicha separación de cargas.
Como regla general “lo semejante disuelve a lo semejante”. Es decir, los líquidos polares se mezclan con otros líquidos polares pero no se mezclan con líquidos apolares. Por este motivo el aceite (líquido apolar) no se mezcla ni con el alcohol ni con el agua (líquidos polares).

De los tres líquidos el agua tiene la mayor densidad y por este motivo permanece en el fondo del recipiente. El alcohol tiene la menor densidad y flota en la superficie. El aceite tiene una densidad intermedia y queda entre el agua y el alcohol.

En nuestro experimento, la capa de aceite impide el contacto entre el agua y el alcohol. Al agitar el frasco con los tres líquidos, el agua y el alcohol se unen formando una mezcla. Si la mezcla resultante tiene más agua es más densa y permanece en el fondo del resultante pero si tiene más alcohol es menos densa y flota sobre el aceite.

237 ¿Flota o se hunde?

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite y un par de vasos.

Procedimiento:
1 Congelamos un poco de agua y de aceite.
2  En un vaso con agua dejamos caer un cubito de hielo
3  En otro vaso con aceite dejamos caer el aceite congelado.

Vemos que el cubito de hielo flota en agua líquida y que el aceite congelado se hunde en aceite.

Explicación 
Cuando se congela agua aumenta el volumen y disminuye la densidad. Al disminuir la densidad un cubito de hielo flota en agua líquida.

Cuando se congela aceite el volumen disminuye ligeramente y aumenta la densidad. Al aumentar la densidad el aceite congelado se hunde en aceite líquido.

El comportamiento del agua no es lo normal. La mayoría de las sustancias líquidas reducen el volumen al pasar al estado sólido.