El efecto de la presión atmosférica “vela que hace subir el agua”
1. INTRODUCCION: En este experimento vamos a estudiar la combustión de una vela y vamos a ver cómo es necesaria la presencia de oxígeno para la combustión y cómo este oxígeno se consume en el proceso. Se trata de un experimento muy famoso que realizó Lavoisier en la segunda mitad del siglo XVII. 2. OBJETIVOS: En estos experimentos de física tendremos como objetivo explicar el proceso de la combustión en presencia y ausencia del aire.
3. MARCO TEORICO: La Combustión: Esta palabra encierra un complejo proceso donde el oxígeno es la sustancia necesaria para que se produzca. En realidad toda combustión es cambio químico por el cual los átomos de las sustancias llamadas "combustibles" se combinan con el oxígeno que hay en el aire .Si comparamos el principio de la combustión de un motor con respecto ala digestión de alimentos ,la diferencia la radica en el tipo de "combustible "utilizado (no es lo mismo un vaso de leche o un churrasco, que un vaso de la mejor nafta sin plomo o un leño de algarrobo),pero fundamentalmente, la velocidad en que transcurren ambas reacciones es diferente. En el proceso digestivo se libera energía según se requiera. Y en el caso de combustible fósil, la reacción se mantiene por sí sola una vez que ha comenzado. El fuego no puede existir sin la conjunción simultanea del combustible (la vela), comburente (oxígeno del aire) y de la energía de activación (chispa) Si falta alguno de estos elementos, la combustión no es posible. A cada uno de estos elementos, la combustión no es posible a cada uno de estos elementos se los representa como lados de un triángulo, llamado triángulo de fuego, que es la representación de una combustión sin llama o incandescente Triangulo del fuego. Hoy dia el efecto de combustión o de presión atmosférica que hemos visto en la explicación anterior lo usamos en la medicina y para ver como la presión atmosférica actúa en la vida cotidiana como lo explicare
¿Qué es la aplicación de las ventosas? Se trata de uno de los métodos terapéuticos empleados en la Medicina Tradicional China (MTC) con la finalidad de provocar determinados estímulos cutáneos y tisulares mediante la producción del vacío. Consiste en aplicar ventosas, y si no se dispone de ellas se pueden aplicar tazas o vasos a modo de ventosa sobre determinados puntos acupunturales del cuerpo. La aplicación de ventosas en inglés se llama cupping (de cup, "taza"), por eso a veces se llama "terapia de las tazas chinas". ¿Qué es la presión atmosférica? Si sobre una mesa se coloca un objeto pesado, el peso de ese cuerpo ejerce sobre la superficie de la mesa una cierta presión. Del mismo modo, aunque el aire no es un material muy pesado, la enorme cantidad de aire atmosférico que existe sobre un punto de la Tierra hace que su peso total sea lo suficientemente grande como para que la presión que ejerce sobre ese punto tenga una gran magnitud. Ese valor de la presión sobre cualquier punto de la superficie terrestre, que ejerce toda la masa de aire atmosférico, recibe el nombre de presión atmosférica. Presión atmosférica: Es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre. |
4. INSTRUMENTOS:
Un plato o bandeja. Fósforos. 1 Una vela. Agua. 1 Vaso Mesa
5. COMO FUNCIONA: ¿Cómo funciona el experimento? La llama de la vela necesita oxígeno para realizar la combustión de la parafina (cera). Como resultado de esta reacción química, se obtiene dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
El agua se desprende en forma de vapor de la combustión, pero se condensa en las paredes del vaso, en forma de pequeñas gotitas. Ese cambio de estado, produce una disminución de volumen. Además, el dióxido de carbono caliente que se desprende de la combustión, también se enfría al entrar en contacto con las paredes del vaso, lo que hace que el volumen de este gas disminuya. Este último efecto es más pronunciado que la condensación mencionada antes y es la principal causa de que el experimento funcione. Es así como el volumen dentro del vaso disminuye, mientras la presión exterior (presión atmosférica) se mantiene constante. Como la presión de afuera es mayor que la de adentro, empuja al agua y la hace subir, para igualar las presiones.
6. PROCEDIMIETO: No es un desafío contra la ley de la gravedad el hecho de hacer subir el agua, pero si necesitarás algunas herramientas y un poco de ayuda de la ciencia. Aquí encontrarás cómo hacerlo.
Reúne todos los suministros que se enumeran a continuación.
Coloca aproximadamente una pulgada (2,5 cm) de agua en una bandeja o plato. Prueba con una bandeja para pastel, una palangana, o una bandeja de espuma limpia, como las que se utilizan para vender carnes.
Coloca una pequeña vela en el centro de la bandeja. Si no se sostiene por sí misma, utiliza un pequeño pedazo de arcilla para fijarla con el fondo.
Prende la vela.
Cuidadosamente, coloca un vaso invertido o frasco sobre la vela, colocando el borde sobre el agua.
Mira como sube el agua y la vela se apaga.
7. CONCLUSIONES ¿Qué pasó? La vela se apaga a los pocos segundos de haberla tapado con el vaso. El nivel del agua sube Adentro del vaso. La vela se apaga en cuanto se termina el oxígeno. Durante la combustión se consume el oxígeno y se desprende carbono de la vela formando dióxido de carbono. Una vez que se enfría, el aire con dióxido de carbono estará a una presión menor, por lo que el agua fluye hacia esa zona. Aplicaciones Prácticas: Si aíslas algo que se está quemando puedes evitar que siga quemándose, por ejemplo se recomienda cubrirlo con una cobija de lana. Tal vez hayas observado que algunos curanderos ponen una vela en la espalda del enfermo y colocan un vaso sobre ella, la piel es succionada en cuanto se apaga la vela. Esto es un fenómeno físico muy llamativo.
En la Naturaleza:
Vientos y corrientes marinas, Hay muchos factores que influyen en el movimiento de los fluidos (como el aire y el agua), entre estos factores están los cambios en la temperatura y la presión. Los fluidos calientes tienden a subir y a desplazar a los fluidos fríos los cuales tienden a bajar. El aire se desplaza de las áreas de mayor a menor presión formándose de esta manera los vientos y las corrientes marinas.
8. CUESTIONARIO: 1. ¿Por qué se apaga? La combustión, como nosotros, necesita del O2 del aire y cuando se acaba... 2. ¿Y por qué sube el agua? Porque al consumirse el oxígeno la presión atmosférica en el exterior es mayor que en el interior y empuja el agua hacia dentro del vaso. Pero... ¿y el CO2 y H2O producidos no ocupan el lugar del oxígeno? Sí, pero está claro que no lo ocupa todo. Se puede explicar porque el vapor de agua condensa en las paredes del vaso (vaso empañado) y porque en la estequiometria de la reacción se produce menos CO2 que el O2 que reacciona (comprobar en la reacción antes mencionada que por cada mol de cera se consumen 44 volúmenes de O2 y se producen solo 29 de CO2) ¿Por qué ocurre esto? Cuando arde una vela tiene lugar una reacción de combustión. Lo que arde realmente no es la mecha que sale de ella, sino la cera o parafina de la que está hecha. Con el calor la parafina primero funde y luego se evapora. La parafina en forma gaseosa y en contacto con el oxígeno del aire experimenta una reacción química en la que se desprende mucha energía (en forma de calor y luz) el resultado es la llama. La reacción química que tiene lugar es Vela + (CO₂) + (H2O) Combustible + dióxido de carbono + agua + +
¿Por qué esto funciona? Date cuenta, cómo el agua sube en el vaso. Repite el experimento varias veces si es necesario. Mientras que la vela se apaga al consumir oxígeno no es el motivo por el cual el agua sube. El agua sube después de que la vela se apaga. A medida que vas bajando el vaso sobre la vela, la llama va calentando el aire dentro del vaso.
El vaso hace contacto con la superficie del agua, atrapando el volumen de aire caliente. La vela se apaga y el aire caliente se enfría rápidamente. El aire que se enfría rápidamente bajo una presión constante lo hace de acuerdo con la ley de Charles, una versión específica de la ley de los gases ideales que contiene la cantidad de gas y la presión constante. La ley de Charles sostiene que la relación de volumen con temperatura es constante. Dado que la temperatura disminuye, el volumen también debe disminuir. Además, algo de vapor de agua se condensa en los lados del vidrio y de nuevo se convierte en agua líquida. Esto también reduce el volumen total de gas en el interior del vaso.
