405 Propulsar un barco de papel

Para realizar nuestro experimento necesitamos un barco de papel pequeño, un palito de madera, un recipiente con agua y detergente.

Se deja flotando sobre el agua el barco de papel y luego dejamos caer una gota de detergente cerca del barco. El barco se mueve alejándose del detergente.

Otra posibilidad es mojar uno de los extremos del barco con detergente antes de dejarlo sobre el agua. El resultado es el mismo: el barco se mueve sobre el agua impulsado por el detergente.

Explicación
En el agua en estado líquido existen fuerzas intermoleculares atractivas que mantienen a las moléculas unidas. En la superficie del agua dichas fuerzas generan una tensión superficial que hace que la superficie del agua se comporte como si fuera una membrana elástica que se puede estirar sin romperse.

El detergente en contacto con el agua reduce la tensión superficial en ese punto y la tensión externa superior tira hacia afuera arrastrando el barco de papel.

384 Equilibrio sobre el agua

No es posible dejar sobre el agua y en equilibrio un tapón de corcho en posición vertical. Si se suelta el tapón se cae seguro y termina flotando en el agua en posición horizontal.

Se puede lograr el equilibrio en posición vertical con tres tapones de corcho si previamente se mojan. La tensión superficial del agua es el pegamento que mantiene a los tapones de corcho unidos en posición vertical.

La tensión superficial tiene su origen en las fuerzas intermoleculares y produce que la superficie del agua se comporte como si fuera una delgada membrana elástica que se puede estirar sin romperse.

No se puede mantener el equilibrio de los tres tapones si se sustituye el agua por una mezcla jabonosa que tiene menor tensión superficial.  

  

313 El agua se resiste a caer

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella, una bolsa de plástico, agua, una tapadera de un frasco y una goma elástica

Llenamos media botella de agua y sustituimos el tapón por un trozo de plástico que sujetamos fuertemente a la botella con una goma elástica. Luego hacemos cuatro o cinco agujeros pequeños en el plástico, tapamos la salida de la botella con la tapadera y, sujetando bien con las dos manos, le damos la vuelta a la botella con la tapadera procurando que no salga agua. Por último retiramos la tapadera y vemos que el agua no cae de la botella.

Repetimos el experimento añadiendo nuevos agujeros o agrandando un poco los agujeros que tenemos. Vemos que sorprendentemente el agua tarda mucho en caer.

Explicación

En el agua en estado líquido existen fuerzas intermolecularas atractivas que mantienen a las moléculas unidas. En la superficie del agua dichas fuerzas generan una tensión superficial que hace que la superficie del agua se comporte como si fuera una membrana elástica.

Si por ejemplo se deja agua en un vaso existen, además de las fuerzas intermoleculares citadas, otras fuerzas atractivas entre las moléculas de agua y las paredes del recipiente. Si te fijas el agua sube un poco por las paredes del vaso.

En nuestro experimento estas fuerzas citadas permiten que el agua no caiga al colocar la botella boca a bajo. Dependiendo de la cantidad de agua de la botella y de la cantidad y tamaño de los agujeros el agua se mantendrá sin caer. Pero si te fijas bien en la botella boca a bajo, verás que algunas gotas de agua salen de la botella por los agujeros y se resisten a caer. Las fuerzas atractivas citadas son las que impiden que le agua caiga.

Por otra parte al salir algo de agua disminuye la presión del aire atrapado en la botella y la presión atmosférica superior ayuda a mantener la columna de agua sobre los agujeros. Si aprietas ligeramente la botella de plástico aumenta la presión interna y cae algo de agua.

278 Danza misteriosa

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua con colorante, alcohol, un cuentagotas y un plato.

En el plato ponemos un poco de agua con colorante (con un centímetro de profundidad es suficiente)

Luego añadimos con el cuentagotas un poco de alcohol en el centro.

Las gotas de alcohol forman un charquito en el centro del plato y se puede observar un movimiento misterioso en el borde que separa al agua coloreada del alcohol.

Explicación

El agua y el alcohol son dos líquidos miscibles que, si entran en contacto,  terminan mezclándose completamente. Pero el proceso de disolución no es instantáneo y requiere un tiempo. Mientras dura el proceso, las moléculas que están en contacto en la superficie de separación de los dos líquidos interaccionan y se produce una danza muy curiosa. Pasados unos segundos se completa la disolución y finaliza el movimiento.

La tensión superficial que actúa en la superficie de los líquidos es responsable de la forma que adopta el charco de alcohol que se deja caer en el centro del agua con colorante. 

265 Capilaridad en las plantas

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, colorante rojo y un apio con algunas hojas.

Procedimiento

Echamos un poco de agua en el vaso con unas gotas del colorante. Con medio vaso de agua es suficiente

Cortamos la parte inferior del tallo y luego lo metemos en el vaso.

Esperamos unas 24 horas

Transcurrido ese tiempo vemos que las hojas del apio se tiñen de color rojo. Si practicamos un corte en la parte superior del apio veremos unos puntos rojos en la zona de corte.

Explicación

Las plantas absorben agua y otras sustancias del suelo a través de la raíz. Dichas sustancias son transportadas hasta las hojas por unos vasos conductores por capilaridad.

  

La capilaridad es un fenómeno físico que permite a un líquido ascender por un tubito muy fino hasta una cierta altura. Cuando el líquido sube por el tubito es debido a que las fuerzas de adhesión de las moléculas del líquido con las paredes del tubito son superiores a las fuerzas intermoleculares de cohesión del líquido. La altura que puede lograr el líquido en un capilar está limitada por el propio peso del líquido.

La capilaridad no es el único mecanismo responsable del transporte de agua en las plantas. La transpiración vegetal en la superficie de las hojas ayuda a desplazar el agua y otras sustancias por las plantas. 

264 Agua sobre una moneda

Para realizar nuestro experimento necesitamos una moneda, agua, colorante, un gotero y detergente.

En un vaso mezclamos agua con colorante y luego llenamos el gotero.

Descargamos el gotero sobre la moneda gota a gota. 

Podemos contar el número de gotas que dejamos caer sobre la moneda sin que se derramen.

Luego repetimos el experimento pero añadiendo unas gotas de detergente a la mezcla de agua y colorante. El número de gotas es ahora menor y se aprecia a simple vista que la mezcla alcanza menor altura sobre la moneda.

Explicación

La superficie de un líquido actúa cómo 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 la superficie de un líquido. Es una fuerza perpendicular a la superficie y dirigida hacia el interior del líquido. Esta fuerza es bastante débil y se rompe con facilidad pero es capaz, por ejemplo, de aguantar el peso de un alfiler aunque su densidad sea mucho más alta que la del agua.

La tensión superficial permite que se acumule  agua sobre la moneda sin derramarse.

Si  no ponemos muchas gotas sobre la moneda la superficie del agua se puede estirar sin romperse pero si ponemos muchas monedas la tensión superficial no es suficiente y el líquido se derrama.

Al añadir detergente disminuye la tensión superficial y el agua se derrama con menos gotas de agua. 

250 El agua sube por capilaridad

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos portaobjetos de cristal, tinta, un clavo de hierro y una goma elástica.

Colocamos el clavo encima de uno de los portaobjetos, cerca de uno de los extremos, y encima ponemos el otro portaobjetos. Luego sujetamos el conjunto con la goma elástica. Es importante que el conjunto se pueda sostener verticalmente sin caer.

Luego ponemos un poco de tinta en un platito y encime colocamos nuestro dispositivo. Vemos que el agua asciende por el espacio que queda entre los dos portaobjetos. Pero la altura del agua es mayor cuanto menor es la separación entre los dos portaobjetos.


La tinta permite apreciar mejor el experimento pero se puede realizar con agua.

Explicación 
Si el líquido sube por las paredes de los portaobjetos por capilaridad es debido a que las fuerzas intermoleculares de cohesión que mantienen unidas las moléculas de agua es menor que la adhesión de las moléculas de agua con las paredes de cristal. El peso del propio líquido limita la altura que puede alcanzar entre los portaobjetos.

En nuestro experimento, la altura que logra el líquido entre los portaobjetos es mayor en la parte que tiene menos separación ya que en esa zona tan estrecha la masa de agua y el peso es menor.

238 La superficie del agua se tensa

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, un naipe de una baraja, unas monedas y agua 

Podemos colocar una carta en el borde de un vaso sin que se caiga. Colocando una moneda sobre el naipe, en la mitad que queda fuera del vaso, se rompe el equilibrio y el naipe cae.

Repetimos el experimento pero con un vaso lleno de agua hasta el mismo borde. En este caso podemos colocar varias monedas y el naipe no cae.

Explicación 
Al colocar el naipe en el borde del vaso lleno de agua podemos ver que el naipe se queda firmemente pegado a la superficie del líquido por adhesión (atracción entre una sustancia y una superficie por las fuerzas intermoleculares)

Si tiramos hacia arriba del naipe vemos que sube arrastrando una delgada capa de agua por cohesión (fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de una misma sustancia)

Por otra parte, la superficie del líquido actúa como una membrana elástica por la acción de la tensión superficial.

Finalmente, si colocamos el número suficiente de monedas, la capa de agua se rompe y el naipe cae.