El comportamiento de los gases con los cambios de temperatura da mucho juego a la hora de divertirse haciendo experimentos. Prueba de ello es que ya llevamos unos cuantos: la vela que se apaga y sube el agua, el termómetro casero, el huevo dentro de una botella, la moneda saltarina, el globo que se infla y desinfla, la pelota de ping pong abollada …
Aprovechando todo lo que hemos ido aprendiendo sobre las propiedades de los gases vamos a hacer que un globo se quede atrapado en la boca de un vaso. Después tiraremos del globo para levantar el vaso. ¿Lo conseguiremos?
Materiales:
- Un vaso o taza transparente que soporte el calor.
- Un globo.
- Agua caliente. No es necesario que esté hirviendo.
- Un bol.
Procedimiento:
- Infla el globo.
- Llena el vaso de agua caliente, cuenta hasta 10 y después vacía el agua en el bol. El objetivo es calentar el vaso.
- Coloca el globo sobre la boca del vaso. Es importante que lo mantengas bien sujeto con las manos para evitar que el aire contenido en el vaso se escape a la atmósfera.
- Pasado un minuto ya puedes quitar las manos. El globo se habrá incrustado en el vaso.
- En estas condiciones ya puedes levantar el vaso agarrando el globo.
- Cuando quieras sacar el globo solo tienes que introducir el vaso en un bol de agua caliente. Saldrá enseguida.
¿Qué ha ocurrido?
El aire que nos rodea y que llena el vaso de nuestro experimento es un gas. Para encontrar una explicación a lo sucedido tenemos que analizar algunas caracterísiticas de los gases:
- Los gases no tienen forma ni volumen fijo, es decir, se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene.
- Sus átomos y moléculas se encuentran muy separadas unas de otras, hay muchísimo espacio entre ellas. Esto explica el que los gases se puedan comprimir tan fácilmente. (Lo comprobamos cuando experimentamos con la Ley de Boyle-Mariotte).
- Las partículas que componen los gases tienen mucha energía cinética (energía del movimiento). Están siempre moviéndose aleatoriamente en línea recta y chocando, tanto entre ellas, como contra las paredes del recipiente. Con los choques las partículas sufren cambios de dirección pero no pierden energía cinética (los choques son elásticos).
- La presión que ejercen los gases contra las paredes del recipiente que los contiene se debe a los choques de las partículas contra ellas.
- La energía cinética aumenta con la temperatura. Entonces, cuanto mayor es la temperatura más deprisa de mueven las partículas del gas, lo que se traduce en más choques contra las paredes del recipiente (mayor presión).
Ya tenemos todo lo que necesitamos para saber lo que ha ocurrido durante el experimento:
El agua caliente. Con ella hemos calentado el vaso y también el aire que estaba dentro. Las moléculas de los gases que componen el aire aumentan su energía cinética. Como el vaso está abierto pueden salir libremente. Muchas escapan.
Tapamos el vaso con el globo. A partir de este momento, tenemos un recipiente cerrado. El aire confinado comienza a enfriarse, sus moléculas pierden velocidad (energía cinética). Los choques contra las paredes del vaso y contra el globo son menos frecuentes. La presión en el interior del vaso está bajando gradualmente. Sin embargo la presión exterior, la presión atmosférica, se mantiene constante.
El globo se incrusta en el vaso. Llega un momento en que la presión del aire dentro del vaso es menor que la atmosférica. Como consecuencia, la presión exterior empuja al globo hacia el interior y este queda atrapado. Tirando del globo hacia arriba, el vaso también se eleva.
Sacar el globo del vaso. Para conseguirlo sin esfuerzo, solo hay que aumentar la presión en el interior del vaso.¿Cómo? Incrementando la energía cinética de las moléculas de aire, es decir, aumentando su temperatura con un baño de agua caliente en el bol.
Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.
