experiencias sobre la atmósfera
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Experiencias sobre la atmósfera
GR
UP
O
1
Samuel Rosa Isabel Javier
2
Leandro Alba
Mouad Ellen
3
Álvaro Alicia Yanira Yerai
4
Coraima Patri
Merche David
EXP
ERIM
ENTO
S
La cortina fantasma
La fuente mágica
El misterio de la vela
La lata explosiva
¡Qué pesado! ¿Inflamos el
globo? El globo
fantasma
El tubo de ensayo
mágico 1 y 2
La mano invisible
La bola de papel
El globo mágico
Aire que empuja
El guante con vida
El matraz mágico
El Ave Fénix El matraz
hambriento
INTRODUCCIÓN
En un gas, las moléculas están muy separadas, moviéndose a gran
velocidad en todas direcciones, chocando y rebotando caóticamente. Esta
agitación frenética hace que los gases se expandan hasta ocupar todo el
lugar disponible en un recipiente.
Nuestro planeta está envuelto por una capa de gases a la que llamamos
atmósfera. Las moléculas de aire se mueven activamente debido a la
energía solar, de manera que cuanto mayor es la energía, mayor es el
movimiento. El aire situado sobre la superficie terrestre ejerce una fuerza
sobre su superficie y todos los seres que habitan en ella llamada presión
atmosférica. Como tiene que ver con la columna de aire situado sobre el
ser, a nivel del mar la columna será mayor, y la presión atmosférica
aumentará; mientras que en la cima de una montaña, como la columna de
aire será menor, la presión descenderá.
La presión atmosférica ha sido determinada en más de un kilo por
centímetro cuadrado de superficie pero, sin embargo, no lo notamos,
motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin
peso.
¿Cómo es que los animales y las personas que están en la Tierra pueden
soportar esa presión? El aire ejerce su presión en todas direcciones (como
todos los fluidos y los gases), pero los líquidos internos de todos esos
seres ejercen una presión que equilibra la presión exterior. Es por esto por
lo que nos cuesta reconocer su presencia.
Los siguientes experimentos nos permitirán observar algunos efectos de la
presión atmosférica, demostrándonos que el aire es materia y, por tanto,
pesa, ocupa un espacio y ejerce sobre la superficie una fuerza a la que
llamamos presión atmosférica.
LA CORTINA FANTASMA
Para realizar este experimento se necesita folios de papel, tijeras y celo. Se
coloca en el marco superior de la puerta de clase unas hojas de papel
cortadas a modo de “cortina”. Nos aseguramos de que no hay corrientes
de aire. A continuación se hace salir de la clase a un alumno corriendo,
pasando por debajo de la “cortina”. Y previamente se les pregunta al resto
de alumnos ¿hacia dónde se moverá la cortina?
Realmente comprueban que la cortina se mueve hacia el interior de la
clase, en sentido contrario al del alumno que ha salido.
Esto se debe a que el alumno que sale de la clase deja un vacío (presión
negativa), que es rellenado por aire que entra del exterior, este aire hace
mover la cortina en sentido contrario al movimiento del alumno, puesto
que el aire va desde zonas de mayor presión a zonas de menor presión.
¡QUÉ PESADO!!!!!!!
Con esta experiencia vamos a demostrar que el aire pesa.
Necesitamos un globo y una balanza de precisión.
Primero cogemos el globo y lo pesamos.
A continuación inflamos el globo y volvemos a pesarlo.
¿Pesa lo mismo que antes?
Podemos comprobar que la segunda pesada es mayor. Esto se debe a que
en este caso además del globo estamos pesando el aire que contiene que,
al ser materia, tiene peso.
Por tanto aunque poco ¡el aire pesa!
LA MANO INVISIBLE
Para realizar esta prueba necesitamos una regla y una hoja de papel de
periódico y un objeto pesado (un libro).
En primer lugar se coloca la regla sobre una mesa de manera que
sobresalga un poco. Si dejamos caer un objeto pesado sobre el extremo
que sobresale vemos que la regla cae de la mesa.
Repetimos el experimento colocando la hoja de periódico doblada y
vemos lo que ocurre: la regla y la hoja caen de la mesa.
Volvemos a hacer el experimento colocando la hoja de papel de periódico
extendida sobre la parte de la regla que está en la mesa. Si dejamos caer
ahora el mismo objeto sobre la parte que sobresale vemos que la regla no
llega a caer al suelo.
¿Qué detiene la regla?
¿Una mano invisible? ¿El peso de la hoja de papel de periódico?
La respuesta correcta es la presión, la fuerza ejercida por la atmósfera
sobre la hoja de papel de periódico. Cuando la hoja está extendida, la
presión atmosférica actúa sobre una superficie mayor, y por eso no se
levanta al aplicarle la fuerza del objeto pesado.
EL GUANTE CON 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 encajamos el guante
de látex en la parte cortada de la botella.
Metemos la botella en un recipiente con agua y, a los pocos segundos,
vemos que el guante se llena de aire.
¿Qué ha ocurrido?
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, aumentando así la presión en el mismo.
Este aumento de presión depende de la cantidad de agua que entre por la
parte inferior de la botella, y hará que el guante se infle más o menos.
LA FUENTE MÁGICA
Para este experimento necesitamos una botella de plástico y agua.
Hacemos un pequeño agujero en la botella de plástico, aproximadamente
a la mitad de su altura, lo tapamos provisionalmente (por ejemplo con el
dedo) y llenamos la botella completamente de agua, tapándola
seguidamente.
Al quitar el dedo del agujero se observa que no sale agua.
¿Ocurrirá lo mismo si quitamos el tapón de la botella? No, al quitar el
tapón de la botella, observamos que sale un chorro de agua por el orificio.
¿Por qué ocurre esto?
Al mantener la botella con el tapón puesto, la presión interna sobre el
agujero (la presión ejercida por el aire contenido en la botella más la
presión ejercida por la columna de agua que hay por encima del agujero)
es igual a la presión externa (la presión atmosférica) Por esto no sale agua
por el agujero.
Si quitamos el tapón, permitiendo que el aire entre por la parte superior
de la botella, se rompe el equilibrio anterior. A la presión interna sobre el
agujero (la presión atmosférica en el interior de la botella más la presión
ejercida por la columna de agua sobre el agujero) se le añade la presión
del aire que hay sobre la boca de la botella, haciendo que en conjunto esta
presión interna sea superior a la presión externa (la presión atmosférica).
Esta diferencia de presión impulsa el agua fuera de la botella.
¿INFLAMOS EL GLOBO?
Para realizar esta experiencia necesitamos una botella vacía, un globo y
una pajita.
Metemos el globo en la botella e intentamos inflarlo. ¿Qué ocurrirá?
Veremos que es imposible inflar el globo.
A continuación metemos también una pajita en la botella e intentamos
inflar el globo. ¿Qué ocurrirá ahora? Veremos que si podemos inflar el
globo sin ningún problema.
¿A qué se debe esta diferencia?
La botella aunque parezca vacía, también tiene aire. Cuando tratamos de
hinchar el globo, éste tapona el cuello de la botella y el aire contenido en
ésta no puede salir. De ahí la imposibilidad de seguir hinchando el globo.
Al introducir la pajita, el aire de la botella escapa a través de ella y se
puede inflar el globo hasta que llene la botella por completo.
LA BOLA DE PAPEL
¿Podrás meter una bola de papel en una botella sólo con soplar?
Parece muy sencillo, ¿verdad? Pues inténtalo.
Se necesita una botella de cualquier tipo y un trozo de papel,
preferentemente de una servilleta.
Comienza colocando la botella en forma horizontal sobre un lugar plano,
como por ejemplo una mesa. Ahora toma el pedazo de papel y forma con
él una bolita que ocupe aproximadamente la mitad la boca de la botella.
Veamos qué sucede.
Colócate al nivel de la botella y sopla fuerte y rápido dos o tres veces,
intentando introducir en ella la bolita de papel.
¿Qué sucedió?
La bola de papel sale disparada en lugar de entrar a la botella.
Pero ¿quién empuja la bola de papel? En realidad ha sido alguien
conocido, el aire.
Al soplar dentro de la botella, la presión de aire en su interior es mayor
que la del exterior y, como si fuera un resorte, ocasiona que la bola salga
disparada en lugar de entrar. También podemos decir que la botella está
llena de aire y para que pueda entrar más aire es necesario que salga
primero el del interior.
EL MATRAZ MÁGICO
Para realizar este experimento se necesita: un matraz Erlemneyer (cuanto
más grande, más llamativo es el fenómeno que se produce) con un tapón
perforado y atravesado por un tubo (de esta manera se reduce la boca del
matraz), un mechero Bunsen, unos guantes antitérmicos y una bandeja
con agua.
Se calienta un poco de agua en el matraz hasta que salga abundante vapor
por el tubo de vidrio. Posteriormente le damos la vuelta al matraz y lo
introducimos en un cristalizador con abundante agua a temperatura
ambiente.
Durante aproximadamente unos 10 segundos aparentemente no ocurre
nada, pero posteriormente, empieza a entrar agua dentro del matraz.
Esto se debe a que la diferencia de presión entre el interior y el exterior,
ha hecho que el agua del cristalizador entre bruscamente en el interior del
matraz. Pero no lo ha hecho inmediatamente sino que ha tardado un
tiempo, el necesario para que se enfriara el vapor de agua del interior y se
condensara, y la presión del aire del exterior empujara el agua del
cristalizador.
EL MISTERIO DE LA VELA
Para realizar este experimento necesitamos una cubeta llena con un poco
de agua coloreada, una vela pequeña y un vaso de precipitado.
Ponemos la vela en la cubeta, sobre el agua y la encendemos.
A continuación cubrimos la vela con el vaso de precipitado y esperamos
unos segundos.
Pasado este tiempo veremos que la vela se apaga, y a continuación el
agua entra en el interior del vaso subiendo el nivel.
Hay que tener cuidado y observar continuamente, ya que la subida de
agua es muy rápida y si nos despistamos no lo vemos.
¿Por qué ha ocurrido esto?
El fuego de la vela consume el oxígeno encerrado en el vaso de
precipitado y, cuando ya no hay más oxígeno, se apaga. En este proceso se
produce agua y dióxido de carbono. El agua se desprende en forma de
vapor, pero al ponerse en contacto con la pared del vaso se condensa en
pequeñas gotitas, y este cambio de estado hace que disminuya su
volumen. Por otro lado el CO2 que se ha producido se enfría al ponerse en
contacto con la pared fría del vaso, lo que hace que también disminuya su
volumen.
Con todo esto, el volumen del aire que hay dentro del vaso disminuye,
disminuyendo así la presión que ejerce dentro, mientras que la presión del
exterior (presión atmosférica) se mantiene constante. Como la presión en
el exterior es mayor que la del interior, empuja al agua para igualar las
presiones, y por eso el agua sube.
EL MATRAZ HAMBRIENTO
¿Podrá meterse un globo dentro de un matraz él solito? Vamos a
intentarlo.
Para esta experiencia necesitamos un matraz Erlenmeyer, un globo, una
bandeja llena de agua a temperatura ambiente, un trípode y un mechero
Bunsen.
Inflamos el globo de manera que sea un poco más grande que la boca del
matraz, de manera que no pueda colarse dentro.
Llenamos el matraz con un poco de agua y lo ponemos al fuego,
calentándolo hasta que comience a salir humo. En ese momento
apagamos el mechero y ponemos sobre la boca del matraz el globo.
Con mucho cuidado de no quemarnos, cogemos el matraz y lo metemos
dentro de la bandeja con agua para que vaya enfriándose poco a poco.
¿Qué ocurrirá? Al poco tiempo podemos ver cómo el globo comienza a
meterse dentro del matraz. ¡Él solito!
¿Cómo ha ocurrido esto?
Al calentar el agua en el matraz aumenta mucho la presión en su interior.
Al enfriarse, se produce la condensación del vapor y por tanto disminuye
la presión en su interior, con lo que el aire del exterior quiere entrar para
igualar presiones y así empuja al globo hacia el interior.
EL GLOBO MÁGICO
Para esta experiencia necesitamos un globo, una botella de plástico
transparente y un punzón.
En primer lugar ponemos un globo en la boca de la botella de manera que
se infle hacia el interior. Hinchar un globo en el interior de una botella es
una prueba realmente difícil, casi imposible. Podemos pedir a alguien del
público que lo intente con todas sus fuerzas (tenemos que estar atentos
para que no se maree, así que no debemos dejarlo mucho tiempo).
¿Qué ocurrirá? NADA. Inflar el globo en el interior de la botella es
imposible, porque la botella está llena de aire y el aire ocupa un lugar en
el espacio. Por más que soplemos el globo no se hincha.
¿Cómo podemos hacerlo? Hay que buscar un mecanismo para que el aire
salga del interior. Así que, hacemos un pequeño agujero en la parte
inferior de la botella por el que pueda salir el aire, usando el punzón. Si
soplamos ahora el globo se infla, ya que el aire del interior de la botella
puede salir por el agujero y el globo inflado irá ocupando su lugar. Si
dejamos de soplar el globo se desinfla ya que el aire entra por el agujero y
aumenta la presión sobre el globo.
Pero, ¿cómo podemos dejar el globo inflado dentro de la botella? Basta
con tapar el agujero de la botella con un dedo, una vez que el globo está
inflado. El globo no se desinfla ya que la presión dentro de la botella es
menor que la exterior, y el aire no sale del globo puesto que nadie o nada
lo empuja.
EL GLOBO FANTASMA
Para realizar este experimento se necesita: un matraz Erlemneyer, un
mechero Bunsen, un trípode, una rejilla y un globo de goma.
Coloca el globo desinflado en la boca del matraz vacío (que sabemos que
está lleno de aire). Calienta el matraz suavemente durante un rato y
veremos lo que ocurre con el globo.
¿Cómo es posible que se infle el globo sin que sople nadie?
Lo que ocurre es que al calentar el matraz, el aire que hay dentro
comienza a moverse, cada vez más rápido al seguir dando energía térmica.
Así el aire se expande, ocupando un mayor volumen, y esto hace que se
infle el globo.
Si apagamos el mechero, veremos que conforme va pasando el tiempo el
globo vuelve a desinflarse, ya que los gases, al enfriarse, van perdiendo
movimiento y disminuyendo su volumen.
LA LATA EXPLOSIVA
Para realizar este experimento se necesita una lata de refresco, unas
pinzas que puedan usarse para coger la lata, mechero de alcohol o de gas,
un poco de agua y un recipiente lleno de agua.
Comenzamos poniendo un poco de agua en la lata. La sujetamos con las
pinzas y la calentamos suavemente con el mechero. Debemos calentar
hasta que salga vapor por la boca de la lata, y dejamos que salga durante
unos segundos.
A continuación, colocamos rápidamente la lata boca abajo dentro de la
cubeta con agua.
¿Qué ocurre entonces? Oiremos un gran ruido debido al colapso de la lata.
¿Quién ha arrugado la lata? ¿Qué ha pasado?
Al calentar el agua, el interior de la lata se ha llenado de vapor de agua,
ocupando todo el espacio disponible. Al enfriar rápidamente, el vapor ha
pasado a estado líquido, dentro de la lata se han formado gotitas de agua
y el espacio que antes ocupaba el vapor ahora está vacío, disminuyendo
así la presión dentro de la lata. La presión externa sigue siendo la misma,
por el aire que hay a su alrededor, y es esta la que aprieta la lata y hace
que se arrugue.
EL TUBO DE ENSAYO MÁGICO (I)
Para realizar este experimento se necesita: un tubo de ensayo con agua
coloreada con unas gotas de azul de metileno y un cristalizador con agua.
Se llena un tubo de ensayo con agua coloreada. Se tapa el extremo del
tubo con el dedo y se invierte.
A continuación se coloca el tubo invertido dentro del cristalizador con
agua, sin apoyar en el fondo, y se observará que el agua del interior del
tubo no se vacía en el cristalizador.
Esto se debe a que la presión atmosférica empuja al agua que hay en el
cristalizador, y esto impide que se salga el agua coloreada del tubo de
ensayo.
EL TUBO DE ENSAYO MÁGICO (II)
Para realizar este experimento se necesita: un tubo de ensayo con agua
coloreada con unas gotas de azul de metileno y un trozo de cartulina.
Llenamos el tubo de ensayo del agua coloreada hasta la mitad
aproximadamente.
Colocamos el trozo de cartulina sobre el tubo y luego, sujetando la
cartulina con cuidado, damos la vuelta al tubo de ensayo.
Soltamos suavemente y ¿qué ocurrirá? La cartulina permanece “pegada”
sin caer.
Esto no es magia así que ¿por qué no se cae la cartulina?
Al darle la vuelta al vaso creamos en su interior una presión negativa que
hace que el aire del exterior tienda a entrar a través de la boca del tubo,
que es donde se encuentra el papel. Este aire que quiere entrar es el que
aguanta el papel, que a su vez sujeta el agua del interior.
EL AIRE QUE EMPUJA
Para realizar este experimento necesitamos: pajitas de refresco (unas 20)
y dos cilindros de cartón o latas de refresco.
Coloca las pajitas sobre la mesa con una separación de medio centímetro
aproximadamente. Sobre ellas coloca los dos tubos de cartón,
asegurándote que estén separados unos 3 cm.
A continuación sopla fuerte con una pajita entre los dos tubos de cartón.
¿Qué ocurrirá? Los dos tubos se han juntado.
Pero ¿a qué se debe esto?
Las moléculas de aire están alrededor de todos los objetos y ejerce su
fuerza en todos los sentidos. Al soplar fuerte eliminamos las moléculas de
aire, y el aire que hay alrededor intenta ocupar su lugar, haciendo que los
dos tubos se junten.
EL AVE FÉNIX
Para realizar nuestro experimento necesitamos una bolsita de té y un
mechero.
En primer lugar retiramos el hilo de la bolsita y sacamos el contenido de la
misma. Luego estiramos la bolsita con los dedos y le damos forma de
tubo.
Por último colocamos la bolsita verticalmente sobre una mesa y la
encendemos por la parte superior. ¿Qué ocurrirá?
Los primeros segundos no pasa nada, la bolsita se quema y queda
reducida a cenizas, pero entonces comienza a elevarse alcanzando una
altura considerable.
¿A qué se debe esto?
Entre las cenizas de la bolsa quemada queda atrapado aire caliente, que
pesa menos que el aire más frío que hay a su alrededor, por lo que sube
rápidamente. Esto es una corriente de convección.