397 Escurridizo

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso pequeño, una superficie pulida y agua.

En primer lugar colocamos el vaso boca abajo sobre una rampa plana con una pequeña inclinación. Vemos que el vaso no se mueve. Si mojamos el vaso con agua fría vemos que tampoco se mueve. Pero si ahora mojamos el vaso con agua caliente vemos que desliza por la rampa.

Explicación

El aire atrapado en el vaso se calienta, se expande y levanta ligeramente el vaso. Al reducir el contacto y la fricción el vaso desliza sobre la superficie.

325 Leyes de los gases con materiales caseros

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico, un globo pequeño y un recipiente con agua caliente.

En primer lugar llenamos un globo pequeño con aire y luego lo colocamos en la boca de la botella de manera que la mitad del globo quede en el interior de la botella.

Si apretamos la botella de plástico el globo sale de la botella. Y podemos lograr el mismo efecto metiendo la botella con el globo en un recipiente con agua caliente.

Explicación

El estado de un gas queda determinado por las siguientes magnitudes: cantidad de gas, presión, temperatura y volumen. Para una cierta cantidad de gas encerrado en un recipiente la presión, el volumen y la temperatura no son magnitudes independientes.

En la primera parte del experimento al apretar la botella de plástico deformable se reduce el volumen del recipiente y aumenta la presión del aire atrapado en la botella.

En la segunda parte del experimento al meter la botella en el interior del recipiente con agua caliente aumenta la temperatura del aire de la botella y aumenta la presión.

En los dos casos el aumento de la presión interna impulsa el globo fuera de la botella.

La Ley de Boyle establece que en un recipiente cerrado y a temperatura constante la presión del gas encerrado en el recipiente es inversamente proporcional al volumen:

Si el volumen aumenta disminuye la presión

Si el volumen disminuye aumenta la presión.

La Ley de Gay-Lussac establece que en un recipiente cerrado a volumen constante la presión del gas atrapado en el recipiente es directamente proporcional a la temperatura.

Si aumenta la temperatura aumenta la presión

Si disminuye la temperatura disminuye la presión

La teoría cinética permite explicar el comportamiento macroscópico y las leyes experimentales de los gases con una serie de postulados que describen el comportamiento microscópico de los gases.

312 Semejante disuelve a semejante

Para realizar nuestro experimento necesitamos aceite mineral (aceite Johnson´s), agua, un colorante (por ejemplo tinta) y una bandeja.

Vierte en una bandeja una capa de agua y al lado otra capa de aceite mineral. Vemos que al entrar en contacto no se mezclan. Luego deja caer unas gotas de tinta sobre los dos líquidos. La tinta se difunde poco a poco en el agua pero en el caso del aceite permanece en la superficie formando una bolita.

Explicación

En el primer caso la tinta se extiende por el agua sin necesidad de remover. Las moléculas de agua están en constante movimiento aleatorio (teoría cinética molecular) chocando unas con otras y en su movimiento se mezclan con las moléculas del colorante.

En el segundo caso la tinta (que contiene agua y otras sustancias) no se mezcla con el aceite mineral y permanece flotando en la superficie formando una bolita.

El agua es una sustancia molecular polar (tiene un extremo de la molécula con carga eléctrica negativa y otro extremo con carga eléctrica positiva) que no se mezcla con sustancias apolares como el aceite. Las moléculas del aceite no presentan separación de carga eléctrica y por eso se llama apolar.

Las sustancias apolares (por ejemplo el aceite) no se disuelven en sustancias polares (por ejemplo el agua y la tinta). En general se puede decir que semejante disuelve a semejante.

289 Una lata que se calienta y da saltitos

Para realizar nuestro experimento necesitamos una lata de coca cola vacía, un plato, agua y un mechero.

Ponemos la lata de coca cola boca abajo sobre un plato que tiene una pequeña capa de agua.

Si calentamos la lata con un mechero vemos que se mueve y da pequeños saltitos sobre el plato

Explicación

Al aproximar la llama del mechero a la lata calentamos el aire que está atrapado en el interior de la lata. Con la  subida de la temperatura aumenta la presión en el interior de la lata y el aire sale por debajo de la lata. Como la lata de refresco es muy ligera en pocos segundos se mueve y da pequeños saltitos sobre el plato.

Gracias a la pequeña capa de  agua que está en el plato podemos ver las burbujas de aire caliente que salen por debajo de la lata. Y se puede añadir un poco de detergente al agua del plato para que se formen pompas de jabón al salir el aire 

232 Un globo que no se rinde

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella, un globo y un recipiente con una mezcla de agua con cubitos de hielo.

En primer lugar llenamos la botella con un poco de agua caliente. Agitamos bien para calentar el recipiente y luego vaciamos la botella.
Colocamos el globo en la boca de la botella de manera que contenga algo de aire y quede en posición vertical. Y por último metemos la botella en el recipiente con agua helada. En unos segundos el globo se desinfla y cae.

Si luego dejamos la botella encima de la mesa y esperamos un tiempo el globo se inflará lo suficiente para recuperar la vertical.

Explicación 
La presión del aire en el interior del globo es directamente proporcional a la temperatura (ley de Gay-Lussac):

- Si aumenta la temperatura del aire aumenta la presión interna y el globo se infla.
- Si disminuye la temperatura disminuye la presión del aire y el globo se desinfla.

En nuestro experimento, variamos la temperatura del aire metiendo la botella en una mezcla de agua con cubitos de hielo.

229 Al final se viene abajo

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua caliente, una botella de plástico pequeña y un globo.

Procedimiento
1 Metemos la botella de plástico sin tapón en un congelador. Con un par de horas será suficiente.
2 Sacamos la botella del congelador
3 Ponemos un globo en la boca de la botella.
4 Llenamos un recipiente con agua caliente.
5 Metemos la botella con el globo en el recipiente con agua caliente

En cuestión de segundos el globo se infla. Si luego sacamos la botella del recipiente el globo se desinfla en poco tiempo

Explicación 
La presión del aire atrapado en el interior de la botella de plástico es directamente proporcional a la temperatura (ley de Gay-Lussac)

Primero metemos la botella en el congelador para enfriar el aire y bajar la presión. Luego ponemos el globo y metemos la botella en el recipiente con agua caliente para elevar la temperatura y la presión. Dicho aumento de presión infla el globo en pocos segundos. Por último, al sacar la botella del recipiente con agua caliente baja la temperatura y la presión interna y el globo se desinfla en pocos segundos.

226 Una botella que respira

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de plástico de 2 litros, un guante de látex, unas cañitas de refresco, cinta aislante, tijeras y un par de globos.

Procedimiento 
Cortamos la base de la botella y luego hacemos un agujero en el centro del tapón de plástico de la botella. Con un par de cañitas de refresco, dos globos y cinta aislante construimos una parte de nuestro aparato respiratorio (ver figura).

Metemos la cañita con los globos en la botella de plástico y colocamos el tapón. Con un poco de plastilina sellamos la unión del agujero del tapón con la cañita de refresco.
En la parte inferior de la botella colocamos un guante de látex a modo de membrana. Se puede utilizar cinta aislante para sellar la unión del guante y de la botella de plástico.

Tomamos la botella de plástico con una mano y con la otra mano tiramos del guante de látex. Vemos que los globos se llenan de aire. Si luego empujamos el guante y lo metemos en la botella vemos que los globos se desinflan.

Explicación 
En nuestro experimento la botella de plástico representa la caja torácica (el lugar donde están los pulmones), la cañita representa la traquea, los globos representan los pulmones y el guante el diafragma (él principal músculo responsable de la respiración)

La inspiración o inhalación es el proceso por el cual los pulmones se llenan de aire y captan oxígeno.
La espiración o exhalación es el proceso contrario por el cual el aire sale de los pulmones eliminando el dióxido de carbono.

Inspiración: Al tirar del guante (el diafragma se contrae y baja) aumenta el volumen de la botella (la caja torácica), disminuye la presión en el interior de la botella y entra aire por la cañita que infla los globos (los pulmones).
Espiración: Al empujar el guante (el diafragma se relaja) disminuye el volumen de la botella, aumenta la presión interna y los globos se desinflan al salir el aire por la cañita.

224 Inflar un globo con coca cola

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de coca cola, un globo y un recipiente con agua caliente.

Procedimiento:
1 Quitamos el tapón de la botella de coca cola
2 Colocamos un globo en la boca de la botella
3 Metemos la botella en un recipiente con agua caliente

Pasados unos minutos el globo se infla

Explicación 
Los refrescos con gas contienen dióxido de carbono. En una botella de coca cola una parte del gas está disuelto en el interior del refresco y otra parte ocupa el espacio sin líquido en la botella. El gas no disuelto está a una presión superior a la presión atmosférica.

El gas disuelto en el refresco y el gas no disuelto están en equilibrio. Al quitar el tapón el gas escapa de la botella, disminuye la presión interna, se rompe el equilibrio y el gas sale del líquido en forma de burbujas que suben a la superficie del refresco. Si no cerramos la botella el refresco perderá todo el gas disuelto.

Por otra parte, la cantidad de gas disuelto en el interior de un líquido (solubilidad) disminuye al aumentar la temperatura. En nuestro experimento, al colocar la botella con el globo en el interior de un recipiente con agua caliente, aumenta la temperatura del refresco, disminuye la solubilidad del gas y aumenta la presión interna. Pasados unos minutos la presión en el interior de la botella es suficiente para inflar el globo.

221 Ley de Boyle con globo, agua y botella de plástico

Para realizar nuestro experimento necesitamos un globo, una botella de plástico y un recipiente con agua. 

Primero cortamos la botella de plástico por la parte superior y luego ponemos el globo en la boca de la botella.

Si metemos la botella en un recipiente con agua vemos que el globo se llena de aire.

Explicación 
La Ley de Boyle es una de las leyes de los gases que estudia la relación entre la presión y el volumen para un gas encerrado en un recipiente a temperatura constante.

La Ley de Boyle dice que la presión del gas es inversamente proporcional al volumen.

Si el volumen aumenta, la presión disminuye .
Si el volumen disminuye, la presión aumenta.

En nuestro experimento, si metemos la botella con el globo en el recipiente entra agua por el extremo inferior y el aire queda atrapado en el interior de la botella.
A medida que metemos la botella en el agua disminuye el volumen disponible para el aire, aumenta la presión interna y el globo se llena de aire. Si luego sacamos la botella del agua, aumenta el volumen disponible para el aire, disminuye la presión interna y el globo se desinfla.

219 Inflar un globo sin soplar

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de cristal pequeña y un globo.

En primer lugar metemos la botella en un congelador. Después de unas horas sacamos la botella del congelador y ponemos un globo en la boca de la botella. Por último, rodeamos la botella con nuestra mano y en cuestión de segundos el globo se llena de aire.

Explicación 
Al rodear la botella de cristal con nuestra mano calentamos el aire frío atrapado en el interior de la botella. Con la energía transferida aumenta la temperatura del aire, se incrementa la presión interna y el globo se infla en unos segundos.

180 Fuente mágica

Para realizar nuestro experimento necesitamos un tarro de cristal con tapadera, una cañita, pegamento y un recipiente con agua y colorante (por ejemplo tinta)

Primera parte
En primer lugar hacemos un agujero en la tapadera del tarro de cristal del tamaño de la cañita. Metemos la cañita en el agujero, dejando unos 5 cm en cada lado de la tapadera, y fijamos la cañita a la tapadera con pegamento. Si es posible, es mejor que el extremo de la cañita que está dentro del tarro termine en punta. Por último llenamos un recipiente con agua coloreada.

Segunda parte
Llenamos el tarro de cristal con un poco de agua caliente y agitamos. Pasados unos segundos tiramos el agua caliente y cerramos el tarro con la tapadera. Luego colocamos el tarro boca a bajo sobre el recipiente con agua coloreada de manera que el extremo inferior de la cañita penetre en el líquido.

Poco a poco el líquido sube por la cañita. Si se moja el tarro con agua fría el proceso es mucho más rápido y en unos segundos el líquido coloreado sale por el extremo superior de la cañita.

Explicación
El aire caliente atrapado en el tarro de cristal se enfría al mojar el tarro con agua y disminuye la presión interna. Al disminuir la presión en el interior del tarro el líquido asciende por la cañita y sale por el extremo superior.

Si no se moja el tarro de cristal el proceso es mucho más lento.

171 No lo deja caer

Para realizar nuestro experimento se necesita un vaso de cristal, un recipiente con agua, una vela y un globo.

En primer lugar llenamos el globo de aire, encendemos la vela y luego colocamos el vaso boca abajo sobre la llama de la vela. Pasado un minuto apartamos el vaso de la vela, le damos la vuelta y colocamos encima el globo. Apretamos ligeramente el globo sobre el vaso y luego metemos el vaso en el recipiente con agua. Al soltar el vaso y levantar el globo vemos que el globo se quedó pegado al vaso.

Explicación:
La llama de la vela calienta el aire atrapado en el interior del vaso (y el propio vaso). Al colocar el globo sobre el vaso y empujar ligeramente impedimos que al aire salga o entre del vaso. Pero al meter el vaso en el recipiente con agua, el aire atrapado en el vaso se enfría y disminuye la presión. Por último, el globo se mete ligeramente en el interior del vaso, empujado por la diferencia de presión, quedando firmemente unido al vaso.

156 Golosinas que cambian de tamaño

Para realizar nuestro experimento necesitamos una jeringa grande, cinta aislante y unas nubes o esponjitas.

En primer lugar metemos una nube pequeña en la jeringa y colocamos el émbolo introduciéndolo hasta el fondo (sin aplastar la nube). Luego tapamos el orificio pequeño de la jeringa con la cinta aislante y tiramos del émbolo. En este caso vemos que aumenta el volumen de la nube.

En segundo lugar sacamos totalmente el émbolo de la jeringa y metemos una nube pequeña. Luego colocamos el émbolo sin introducirlo del todo y tapamos el agujero pequeño de la jeringa con la cinta aislante. Al empujar el émbolo vemos que disminuye el tamaño de la nube.

Explicación:
La ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volumen y la presión de un gas son inversamente proporcionales: P.V = constante


La esponjita, nube o malvavisco es una golosina que contiene azúcar, clara de huevo batida, gelatina previamente ablandada con agua, goma arábiga y saborizantes, todo ellos batido para lograr una consistencia esponjosa.

Primer caso
Al tirar del émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se expande (aumenta el volumen) y, según la Ley de Boyle, disminuye la presión. Al disminuir la presión externa la nube aumenta su volumen hasta que la presión interna iguale a la presión externa.

Segundo caso
Al empujar el émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se comprime (disminuye el volumen) y, según la Ley de Boyle, aumenta la presión. Al aumentar la presión externa sobre la nube disminuye su volumen hasta que la presión interna iguale a la presión externa.

155 Implosión

Para realizar nuestro experimento necesitamos una lata de refresco vacía, agua, unas pinzas de madera, fuego y un recipiente con agua.

En primer lugar llena el recipiente con agua fría. Luego pon un poco de agua en la lata de refresco. Coge la lata con las pinzas de madera y calienta el agua hasta que hierva. Dejamos que el agua de la lata hierva un minuto y luego la retiramos del fuego. Inmediatamente giramos la lata y la metemos boca abajo en el recipiente con agua. En cuestión de segundos vemos que una fuerza misteriosa aplasta la lata.

Explicación
El agua que hierve llena de vapor la lata de refresco.
Cuando metemos la lata boca abajo en el recipiente con agua fría se produce un descenso brusco de temperatura y el vapor se condensa disminuyendo la presión interna. La presión atmosférica que actúa en el exterior es superior a la presión interna y aplasta la lata.

153 Arreglar una pelota de ping pong

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pelota de ping pong y una taza con agua caliente.

Primero presionamos con los dedos la pelota para deformarla un poco (no apretar mucho o se romperá). Luego metemos la pelota abollada en un recipiente con agua caliente y movemos la pelota con una cuchara de madera.

Vemos que en unos segundos la pelota recupera la forma original.

Explicación.
Colocando la pelota abollada en la superficie del agua se calienta el aire atrapado en el interior de la pelota de ping pong. Según la teoría cinética de los gases, el aumento de temperatura del aire atrapado en la pelota produce un aumento de la presión interna. Finalmente, la presión interna hace que la pelota recupere su forma original. No obstante, es complicado obtener una esfera perfecta.

146 Un guante que cobra vida

Para realizar nuestro experimento necesitamos un guante de látex, una botella de plástico y un recipiente con agua.

Primero cortamos por la mitad la botella de plástico y luego encajamos el guante de látex en la parte superior de la botella.

Si metemos la botella en un recipiente con agua vemos que el guante se llena de aire.

Explicación
Al meter la botella en el recipiente entra agua por la parte inferior de la botella. El agua que entra en la botella presiona el aire atrapado en su interior y llena el guante de látex. Dicho aumento de presión depende de la cantidad de agua que entre por la parte inferior de la botella.

89 Difusión de tinta en agua y teoría cinética

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua fría, otro con agua caliente y tinta.

Si dejamos caer una gota de tinta en el recipiente con agua fría vemos que la tinta se difunde lentamente. Si a la vez dejamos caer una gota de tinta en el recipiente con agua caliente vemos que la tinta se mezcla con el agua con mayor rapidez.

Explicación:
Si se deja caer una gota de tinta en un recipiente con agua se observa que la tinta se difunde por el agua al cabo de un tiempo. Este fenómeno se debe al movimiento aleatorio de las moléculas de agua y se denomina difusión.

La teoría cinética considera que las moléculas de agua poseen un movimiento aleatorio que aumenta con la temperatura. Por tanto, en el recipiente con agua caliente las moléculas de agua se mueven con mayor velocidad que en el recipiente con agua fría.
Si las moléculas se mueven con mayor velocidad aumentan los choques con las partículas que forman la tinta y se produce la difusión con mayor rapidez.

83 Un globo que se mete en una botella

Para realizar nuestro experimento necesitamos una botella de vidrio, un globo y agua del grifo.

Primero llenamos la botella con un poco de agua caliente. Agitamos bien y esperamos unos segundos.
Luego colocamos el globo en la boca de la botella, abrimos el grifo del agua fría y ponemos la botella debajo.

En unos segundos el globo se mete en la botella.

Explicación
Cuando colocamos el globo en la boca de la botella dejamos atrapado en el interior de la botella aire caliente. Al colocar la botella debajo del agua enfriamos la botella y el aire que contiene.
Si se enfría el aire atrapado en al botella disminuye la presión interna y el globo, impulsado por la presión exterior mayor, se introduce en la botella.

60 La moneda saltarina

Para realizar nuestro experimento, primero colocamos una botella vacía y destapada en el congelador.
Pasados treinta minutos, sacamos la botella del congelador y la dejamos sobre una mesa.
Inmediatamente ponemos en la boca de la botella una moneda que previamente habremos mojado.

Vemos que la moneda da unos pequeños saltitos.

Explicación:

La botella en el congelador se llena de aire muy frío.
Al sacar la botella, el aire exterior, a mayor temperatura, calienta la botella y el aire que está atrapado en su interior.
Al calentarse el aire en el interior de la botella aumenta la presión interna y el aire escapa por la boca de la botella, levantando la moneda que da pequeños saltitos.