141 La superficie del agua se estira

Para realizar nuestro experimento necesitamos un trozo de alambre, hilo y una disolución jabonosa.

Podemos preparar una disolución jabonosa mezclando agua, jabón y azúcar.

Construimos un marco rectangular con el alambre haciendo que de él sobresalga un trozo largo de alambre que servirá de mango para sostenerlo. Luego atamos un trozo de hilo en dos lados del rectángulo de manera que quede algo flojo. Por último sumergimos el rectángulo de alambre en la mezcla jabonosa. Retirando el alambre con cuidado se formará una lámina líquida en la que flotará el trozo de hilo.
Si rompemos la lámina por uno de los lados del hilo, éste quedará limitando el resto de la lámina líquida, pero ya no estará flojo si no tenso.

Se puede repetir el experimento empleando dos trozos de hilo atados en los mismos lados del rectángulo. Al romper la lámina delgada en la zona comprendida entre los dos hilos se formará una bonita figura.

Explicación
El agua está formada por moléculas que se atraen con una fuerza que depende de la distancia entre ellas. Las moléculas que están en el interior del agua experimentan fuerzas en todas direcciones (están rodeadas de otras moléculas) y la fuerza resultante es cero. Por el contrario, en la superficie del agua las moléculas sólo experimentan fuerzas de las moléculas que tienen alrededor y debajo y esto crea una fuerza resultante hacia el interior del líquido. Esta atracción hace que se forme una especie de membrana (el efecto se llama tensión superficial) y tiende a reducir el área de la superficie.

En nuestro experimento, al romper la lámina por uno de los lados del hilo, la tensión superficial que actúa en la lámina delgada tira del hilo y disminuye el área de la lámina. El hilo termina muy tenso.

139 ¿Qué forma adoptan los líquidos?

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

Si dejamos caer unas gotas de aceite en un vaso con agua vemos que el aceite se extiende por la superficie del agua formando una mancha.

Luego dejamos caer una gota de detergente en el vaso y vemos que el aceite adquiere una forma esférica.

Explicación
El aceite que se derrama sobre la superficie del agua cae en forma de gotas por la acción de la gravedad y de la tensión superficial que actúa en la superficie de los líquidos.
Al llegar al agua las gotas de aceite se unen y forman una mancha sobre la superficie del agua. La mancha de aceite parece flotar en la superficie del agua sobre una membrana invisible.
La tensión superficial que actúa en la superficie del agua “estira” la mancha de aceite.

El detergente disminuye la tensión superficial en la superficie del agua y esto hace que el aceite recupere la forma esférica.

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.

115 Una copa que no rebosa

Llenamos una copa con agua hasta el borde. ¿Cuántas monedas caben en la copa llena de agua sin que rebose?

Si las monedas son pequeñas podemos meter unas 30 monedas sin que rebose el agua de la copa.

Explicación
Primero tomamos un vaso pequeño y lo llenamos de agua hasta el mismo borde. Luego añadimos más agua con mucho cuidado (mejor con un cuentagotas). Podemos ver que el agua forma una prominencia que sobresale del borde del vaso sin caer. Esta prominencia es pequeña pero tiene un volumen apreciable.

La tensión superficial en la superficie del agua actúa como una membrana que impide que se desborde el agua que sobresale de la copa. La tensión superficial tiene su origen en las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua.

En el caso de la copa llena de agua pasa algo parecido. Al añadir las monedas (que tienen un volumen muy pequeño) se forma una prominencia de agua que sobresale del borde de la copa sin caer. Echando las monedas con precaución, y dependiendo del tamaño de la copa y de las monedas, podemos echar unas 30 monedas en la copa sin que rebose.

101 El secreto de los caramelos Mentos

Para realizar nuestro experimento necesitamos Coca- Cola Light, azúcar, sal, arena y caramelos Mentos.

En primer lugar llenamos medio vaso con Coca – Cola Light y luego dejamos caer unos caramelos Mentos. Vemos que inmediatamente el gas escapa del refresco.
Si repetimos el experimento utilizando azúcar, sal o arena obtenemos el mismo resultado.

ExplicaciónLa coca cola Light contiene un gas disuelto: el dióxido de carbono.
Para que el gas escape del refresco es necesario que se formen unas burbujas del tamaño adecuado y para formar dichas burbujas es necesario separar las moléculas de agua que están fuertemente unidas.

Los caramelos Mentos, el azúcar, la sal y la arena logran separar las moléculas de agua y permiten la formación de las burbujas de gas que escapan del refresco.

Se cree que la superficie de los caramelos Mentos (llena de poros) favorece la formación de las burbujas. Otro factor está en la goma arábiga que forma parte de los caramelos y que reduce la tensión superficial del refresco favoreciendo la salida de las burbujas.

77 Tensión superficial y crisis económica

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua, jabón, polvos de talco, pimienta molida, unos palillos de madera y unos alfileres.

Pretendemos estudiar los efectos que provoca el jabón en la superficie del agua. Para ello podemos:

Esparcir polvos de talco en la superficie de agua.
Esparcir pimienta molida.
Colocar unos alfileres flotando en la superficie del agua.

Si tocamos la superficie del agua con un palillo de madera mojado en jabón vemos que se rompe la tensión superficial. Los polvos de talco y la pimienta se alejan del lugar donde introducimos el palillo de madera y los alfileres se hunden.

La tensión superficial se debe a las fuerzas intermoleculares y produce que la superficie del agua se comporte como si fuera una delgada película elástica. Esto permite que unos alfileres de acero puedan flotar en el agua. Al romperse la tensión superficie los alfileres acero, más densos que el agua, se hunden.

¿Qué tiene que ver la tensión superficial con la crisis económica?

Veamos un vídeo . . .

54 No cabe ni un alfiler

Llenamos una copa con agua hasta el borde. ¿Cuántos alfileres caben en la copa sin que rebose el agua? ¿20? ¿50?

Comenzamos a echar alfileres en la copa, uno a uno, y vamos contando. Uno, dos, tres, . .

Sorprendentemente, pasamos del centenar de alfileres y el agua no se derrama. Tenemos que sobrepasar el tercer centenar de alfileres para apreciar cambios en la copa.

El agua desalojada por los alfileres moja poco el borde de la copa (que tiene restos de grasa por haberla tocado con los dedos) y forma una prominencia que sobresale del borde de la copa. Esta prominencia tiene un volumen mucho más grande que el volumen de un alfiler. Por esto caben centenares de alfileres en la copa.

Echando los alfileres con precaución, y dependiendo del tamaño de la copa, podemos sobrepasar los 500 alfileres.

22 Agujero en el agua

Material:
1. Un recipiente con agua.
2. Talco.
3. Jabón.

Montaje:
1. Llenamos el recipiente con agua.
2. Espolvoreamos con talco la superficie.
3. Metemos un dedo en el agua.
4. Al sacar el dedo la capa de talco sobre el agua se cierra tapando el agujero practicado con el dedo.
5. Metemos un dedo enjabonado en el agua. El talco se aleja de ese punto y el agujero practicado en la capa de talco permanece.
Explicación:
En la superficie del agua las moléculas permanecen unidas formando una especia de película. La fuerza que mantiene unidas las moléculas constituye la tensión superficial.
Los agujeros practicados con el dedo enjabonado no se cierran porque el jabón rompe la tensión superficial, impidiendo que las moléculas se atraigan y recompongan la película de talco.´

Por último veamos un vídeo grabado por una alumna:

16 Alfiler flotador

Material:
1. Vaso con agua
2. Alfiler.

Montaje:
1. Se llena el vaso con agua
2. Se coloca sobre la superficie del agua, sin dejarlo caer, el alfiler. Es importante colocar el alfiler horizontalmente.
El alfiler queda flotando en el agua.

Si no se logra que el alfiler flote, se puede colocar sobre un trocito de papel de periódico en la superficie del agua. Luego, con mucho cuidado, se hunde el papel y el alfiler quedará flotando en la superficie.

Explicación:
La tensión superficial del agua crea unas fuerzas en la superficie que impiden que el alfiler de acero se hunda.