En el día de hoy pretendemos experimentar con los conceptos que hemos visto anteriormente, estos son:
·Efecto venturi: Pretende demostrar como al
aumentar la velocidad la presión disminuye
> Pulverizador casero: para realizar esto
necesitaremos una pajita y un vaso de agua. En primer lugar cortaremos la
pajita por la zona que se hunde para llevarnos aproximadamente 1/3 de la
pajita. Abriremos esta parte verticalmente con unas tijeras y la enrollaremos
sobre sí misma. A continuación haremos un agujero lo suficientemente ancho para
que entre el trozo enrollado a la altura de la mitad de la pajita. Por último
introduciremos este artilugio en un vaso de agua de tal manera que la zona
enrollada toque el agua y las demás no, y veremos como al soplar (aumentamos la
velocidad) baja la presión dentro de la pajita y esto hace que suba el agua por
la zona enrollada y salga por el extremo opuesto al que se sopla
·Densidad en los fluidos: Se pretende demostrar
que la densidad de un fluido depende de la composición del fluido y de la
temperatura a la que esté
> Agua salada y agua dulce: Para comprobar lo
citado anteriormente experimentaremos en dos fluidos diferentes en dos
recipientes diferentes.
El primero contendrá agua dulce y el segundo contendrá agua salada.
Introducimos un huevo en el primer recipiente viendo como este se hunde y toca
el fondo del recipiente. A continuación probaremos en el recipiente de agua
salada. Al introducir el huevo en este observamos que flota, no se hunde. Esto
se debe a que el agua dulce es menos densa y por lo tanto el huevo se hunde,
mientras que con el agua salada flota a causa de que el agua salada es más
denso.
·Tensión superficial: hay una pequeña y fina capa
invisible en la superficie del agua a la que denominamos tensión superficial,
queremos saber cómo romperla.
>Pimienta y jabón: Disponemos de un cuenco en
el que vertemos agua y sobre ella espolvoreamos trazas de pimienta. A
continuación procederemos a intentar romper la tensión superficial, para
empezar, con el dedo, que le introduciremos en el agua, comprobando que no para
nada y a continuación realizaremos lo mismo con una gota de jabón en la mano,
viendo que la pimienta sale despedida hacia los bordes del vaso, ya que el
jabón rompe la tensión superficial del agua y la pimienta se queda en los
sitios donde no está rota.
Con esto terminamos este apasionante proyecto con el que hemos aprendido y experimentado fenómenos relacionados con la presión
Actividades prácticas 3: Leyes de los gases ideales
Buenos días a todos nuestros físicos favoritos, como podréis adivinar hoy estamos aquí para terminar de explicar la última experiencia de las actividades prácticas: La de las leyes de gases ideales
Leyes de los gases ideales: En esta experiencia tendremos
que comprobar que la ley de los gases ideales se cumple en la realidad. Para ello
realizaremos varios experimentos.
Pero comenzaremos con una pequeña explicación sobre la ley
de gases ideales. Esta ley fue publicada en 1622 por el químico irlandés Robert
Boyle, quien afirmó que en los gases, el volumen y la presión son inversamente
proporcionales. Más tarde, en el siglo XVII, se añadió la condición de que la
temperatura debía de ser constante para que esto se cumpliera. A continuación
os enseñamos la fórmula de la ley de los
gases ideales o la ley de Boyle.
Posteriormente, gracias a la Ley de Boyle, se ha conseguido
obtener distintas leyes como:
·La Ley de Charles: Esta ley afirma que la
temperatura y el volumen en un gas son directamente proporcionales cuando la
presión se mantiene constante.
·Ley de Gay-Lussac: En la que se dice que cuando
en un gas el volumen es constante, la temperatura y la presión en dicho gas son
directamente proporcionales.
También queremos mostraros algún uso cotidiano de las leyes de los gases ideales, esta es utilizada por ejemplo en:
- Durante el submarinismo es importante tener en
cuenta estas leyes en el sistema de respiración de los submarinistas, pues si no
se hacen algunas técnicas en los momentos oportunos, los tejidos pulmonares
pueden desgarrarse. Así de esta forma también se puede calcular cuánto tiempo
durará una botella de oxígeno en este deporte.
· - También se utiliza fundamentalmente en los
aparatos que se apoyan en la energía neumática como brazos robots… En estos
casos la ley resulta muy importante en su aplicación a pistones, válvulas,
reguladores…
- Otro ejemplo sería en el sistema de Airbag de
los coches, donde al detectar un golpe, este inyecta una cantidad de aire en
una bolsa exterior que se encuentra a una presión menor y esto se realiza a
temperatura constante.
Ahora comenzaremos a explicar los distintos experimentos que
hemos ido realizando para demostrar esta ley:
Experimento 1: hinchando globos a presión constante, en este
experimento vamos a demostrar la ley de Charles, para ello necesitaremos un
tubo de ensayo, un soporte, un mechero de alcohol y un globo.
1. En primer lugar colocaremos el tubo de ensayo en el soporte
y justo debajo el mechero de alcohol (todavía no le encendemos)
2. A continuación tendremos que echar un poco de agua en el
tubo de ensayos (Únicamente es para que no se rompa este al calentarlo) y posteriormente
colocar el globo en la boca del tubo de ensallos, encendemos el mechero y…
Podremos ver que el globo se está hinchando lentamente, esto
tiene una explicación muy lógica: El aire del interior del conjunto Tubo-globo
se mantiene con la misma presión en todo el experimento, sin embargo, al
aumentar la temperatura del gas, las partículas de este se van separando y
acelerando, provocando así un aumento del volumen del gas.
Este principio será
el que se aplique en los globos aerostáticos, donde calientan el aire del
interior del globo y este se hincha, y además como el aire caliente es menos
denso que el frío, el globo subirá hacia arriba.
Experimento 2: Disparando a volumen constante, en este
experimento vamos a demostrar cómo se cumple la ley de Gay-Lussac en los gases,
para realizar este experimento necesitaremos únicamente un tubo de ensayos, un
soporte, un mechero de alcohol y un
tapón para el tubo de ensayos.
1. En un principio la colocación del conjunto es la misma que
en el experimento anterior, solo que esta vez procuraremos que la boca del tubo
de ensayos apunte hacia un lugar donde no haya nada.
2. Llenaremos el tubo de ensayos con un poco de agua (para que
no se rompa este al calentarlo), y a continuación tapamos el tubo de ensayos
con el tapón (no muy fuerte), encendemos el mechero y…
Podemos observar que el tapón saldrá disparado en el
transcurso de pocos segundos, esto se debe a que, siendo el volumen del gas en
el interior del tubo igual en todo el experimento, al aumentar la temperatura del aire en el interior del tubo, las partículas
de este van cada vez más rápido y chocan más veces contra las paredes del
recipiente, es decir, aumenta la presión del gas, provocando que el tapón salga
disparado a una presión determinada.
Experimento 3: Refrescos calentitos a volumen constante. En
este experimento vamos a demostrar cómo se cumple la ley de Gay-Lussac. En este experimento necesitaremos
una lata, unas pinzas, un mechero de alcohol, un recipiente con agua y mucho
entusiasmo.
1. Vamos a comenzar
cogiendo la lata con las pinzas y calentarla con el mechero de alcohol; Cuando veamos que ya está caliente (previamente hemos introducido agua en la
lata para saber cuando veamos el vapor que ya está esta caliente) apagamos el
mechero y vamos lentamente con ella al
recipiente lleno de agua.
2. Le damos la vuelta a la lata, introducimos el orificio de la
lata en el agua y…
Podemos observar que la lata ha absorbido el agua del
recipiente y lo ha metido en su interior, esto se debe a que, con el mismo
volumen de aire en todo momento, la temperatura de la lata al introducirla en
el agua ha disminuido y con ello la temperatura del aire de su interior, lo que
lleva a un desaceleramiento de las partículas del aire, es decir, desciende la
presión.
Al descender la presión, la combinación de la baja presión en contacto
con el agua, así como la actuación de la presión atmosférica mayor en el
exterior de la lata, hacen que el agua se introduzca dentro de la lata.
Ahora vamos a probar una variante de este experimento:
1. Comenzaremos igual, pero esta vez, a la hora de retirar la lata del fuego y
llevarla al recipiente con agua, esta acción la vamos a realizar mucho más rápido,
y al introducir la lata en el agua como el experimento anterior ocurre…
Lo que ha pasado esta vez, es que aun teniendo el mismo volumen
de aire, la temperatura desciende tan bruscamente y rápido que la presión
también lo hace, lo que lleva a una deformación de la lata.
Experimento 4: Cocinando la cena a volumen constante. En
esta práctica probaremos, de manera similar al anterior experimento, la
existencia de la ley de Gay-Lussac en los gases. En este experimento
necesitaremos un matraz, un huevo cocido (pelado), un soporte y un mechero de
alcohol.
1. Comenzaremos situando el matraz en el soporte y colocando
justo debajo el mechero de alcohol, a continuación añadiremos agua al matraz
(para que este no se rompa al calentarlo) y colocaremos el huevo cocido en la
boca del matraz.
2. Encenderemos el mechero y cuando veamos que el aire ya está
caliente (habrá vapor de agua) apagamos el mechero y esperamos…
Transcurridos unos minutos veremos que el huevo cocido a
superado su problema de tamaño y se ha introducido en el matrazpor la boca de
este, este fenómeno lo explica la ley de Gay-Lussac: Con un mismo volumen de
aire en el interior del matraz durante todo el experimento, al descender la
temperatura apagando el mechero, también desciende proporcionalmente la
presión.
Las bajas presiones en el interior del matraz, unidas a la acción de
la presión atmosférica del exterior, hacen que el huevo cocido se introduzca en
el interior sin problemas.
Probaremos ahora a hacer el experimento de forma distinta:
1. En este caso, justo antes de colocar el huevo en la boca del matraz,
introducimos en este una cerilla encendida y rápidamente ponemos el huevo…
Veremos que el huevo entra más rápidamente porque el aire
del interior ha aumentado y disminuido de temperatura muy rápidamente y con ello la presión también lo ha hecho.
Ahora os mostramos en el video cómo conseguimos sacar el
huevo del matraz:
La salida del huevo es simple de explicar científicamente,
el aire del interior se mantiene a temperatura constante, sin embargo al soplar
estamos introduciendo más aire, y con ello aumenta también la presión del
interior que hace que el huevo salga fuera. Esto se demuestra gracias a la ley
de Boyle.
Con todos estos experimentos hemos conseguido comprobar la veracidad de las leyes de los gases ideales, además de aprender varias cosas nuevas y de entretenernos un rato.
Con esto damos por concluidas las actividades prácticas de este proyecto fuerzas, volveremos otro día con las actividades de investigación y experimentación,
