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* Reseña

La capilaridad es una propiedad de los líquidos que les permite desplazarse por orificios tubulares o superficies porosas aun en contra de la fuerza de gravedad. Para ello, debe haber un equilibrio y coordinación de dos fuerzas relacionadas con las moléculas del líquido: cohesión y adhesión. El líquido necesita poder mojar las paredes internas del tubo o los poros del material por el que se desplaza. Esto ocurre cuando la fuerza de adhesión (líquido-pared del tubo capilar) es mayor que la fuerza de cohesión intermolecular. En consecuencia, las moléculas del líquido crean interacciones más fuertes con los átomos del material (vidrio, papel, etc.) que entre ellas.

* Objetivo

Demostrar como el agua se desplaza sobre una superficie aun en contra de la fuerza de gravedad, mediante el proceso de capilaridad.

* Material

Un vaso.

Agua.

Tinta de plumón de "agua" preferentemente color café.

Lápiz.

Cinta adhesiva.

Papel filtro (de cafetera) o absorbente.

* Procedimiento

1. Cortar el papel poroso en forma de una tira de unos 4 cm de ancha y medir la altura del vaso que se utilizará.

2. En la parte inferior del papel, al borde de la zona que se sumergirá en el agua, dibujar una mancha de tinta.

3. Pegar con cinta el papel a un lápiz de tal manera que sujete la tira de papel como se observa en la figura.

4. Introducir el papel en el agua y observar lo que sucede.

* Explicación del experimento
La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena la superficie.

* Referencias

Fundación Aquae. (s.f.). La capilaridad del agua y cómo funciona. https://www.fundacionaquae.org/aquae-tv-la-capilaridad-del-agua/

Bolívar, G.  (31 de diciembre de 2018). Capilaridad: características y ejemplo en el agua. Lifeder. https://www.lifeder.com/capilaridad/

Cidta. (s.f.). Las propiedades del agua y el medio ambiente. https://cidta.usal.es/cursos/agua/modulos/Practicas/propiedades7/capilaridad.html

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Experimento de Solubilidad y Densidad.

Las propiedades que se mostrarán serán la densidad que es la relación entre el peso (masa) de una sustancia y el volumen que ocupa (esa misma sustancia); y la solubilidad que es la capacidad de una sustancia de disolverse en otra llamada disolvente.​

Objetivo:
Elaborar una lámpara de lava casera aprovechando la inmiscibilidad del aceite en agua y sus diferencias entre sus densidades.

En este experimento se pretende mostrar el efecto de la densidad que produce que las burbujas suban y bajen en la lámpara; y el efecto de la solubilidad al hacer  efervescer las tabletas.

Materiales:

Una botella alta transparente.

Agua.

Aceite (puede ser utilizado cualquier aceite incluso usado).

Una tableta efervescente.

Colorante líquido.

Una linterna (opcional).

Procedimiento:

1. Introducir el aceite en el recipiente, hasta por arriba de la mitad.

2. Adicionar una cuarta parte del agua.

3. Adicionar unas gotas de colorante y, por último, la tableta efervescente (puede ser en trozos).

4. Se puede encender una linterna y enfocar al recipiente desde la base para apreciar el experimento.

Resultados:
Si medimos un volumen igual de aceite y agua, encontraremos que el agua es más pesada que la misma cantidad de aceite. Esto se debe a que las moléculas de agua están en un estado más compacto. Una taza de agua tiene más masa que una taza de aceite. Debido a que el agua es más densa que el aceite, se hundirá hasta el fondo cuando los dos se pongan en el mismo recipiente. La densidad se ve afectada por la temperatura: cuanto más caliente esté un líquido, menos denso será.

Como hemos visto, encontramos la razón por la que el agua y el aceite no se mezclan en su diferente densidad. Las lámparas de lava están basadas en el fenómeno de la física conocido como polaridad intermolecular. De esta manera, las moléculas de agua son atraídas por otras moléculas similares de agua. Por su parte, las moléculas de aceite se comportan como si fueran imanes, viéndose atraídas solo por moléculas de aceite. Este “efecto imán” hace que las estructuras moleculares del agua y del aceite no les permita unirse entre sí.

El bicarbonato de sodio cuando se disuelve en el agua se separa en iones de sodio e iones de bicarbonato. Los iones se hidrolizan liberando CO2 que es el causante de las “burbujas” de colores. Estas burbujas son menos densas que el aceite por lo que se mueven hacia arriba creando así el efecto de la lámpara de lava.

Referencias:

Aquae Fundación. (2018). ¿Cómo crear una lámpara de lava?. febrero 27, 2022, de Experimento Sitio web: https://www.fundacionaquae.org/experimento-cientifico-lampara-lava/

Estefanía Esteban. (2021). Cómo hacer una lámpara de lava. Experimento de ciencia para niños. febrero 27, 2022, de información Sitio web: https://www.guiainfantil.com/articulos/ocio/manualidades/como-hacer-una-lampara-de-lava-experimento-de-ciencia-para-ninos/

Green Facts. (2001). Densidad. febrero 27, 2022, de definición Sitio web: https://www.greenfacts.org/es/glosario/def/densidad.htm#:~:text=Definici%C3%B3n%3A,los%20l%C3%ADquidos%20y%20los%20gases.

Quimipedia. (2008). Solubilidad. febrero 27, 2022, de definición Sitio web: https://www.vadequimica.com/quimipedia/s/solubilidad-borradr/

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Sabemos que aunque la molécula de agua es neutra, presenta un comportamiento dipolar, esto es, en el caso de la molécula de agua, la carga negativa la presenta el átomo de oxígeno y la carga positiva, los dos átomos de hidrógeno, por lo que presenta una ligera carga negativa hacia el átomo de oxígeno y otra ligera carga positiva hacia los dos átomos de hidrógeno.
La electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno es de 1,24, lo que hace que sea un enlace bastante polar.

El agua posee dos átomos de hidrógeno enlazados a un átomo de oxígeno.

Este fenómeno de cargas parciales dentro de la molécula recibe el nombre de polaridad y las moléculas que presentan esta distribución de su carga eléctrica se conocen como dipolos.

El objetivo de este trabajo es observar y explicar la polaridad que presenta la molécula del agua en el siguiente experimento:

*Material:
• 1 taza o vaso para recuperar el agua.
• 1 regla o globo.
*Procedimiento:
1.-Abrir el agua del lavabo o tarja de la cocina de modo que el flujo de agua sea constante, como se observa en la figura. 2.- Frotar con el cabello el globo o la regla por dos minutos. 3 Acercar el globo o la regla al flujo del agua sin tocarlo.

•Resultados del experimento:

Cuando el globo se acerca al chorro de agua atrae sus gotas en lugar de continuar cayendo, entre más lo acerques, más gotitas de agua caerán sobre él.

Al frotar el globo lo hemos electrizado con electrones que son las partículas que desprende el cabello o la superficie lisa.

Esta acumulación de electrones es lo que atrae las gotas de agua.

Cómo lo mencionamos, la molécula de agua tiene dos polos eléctricos: uno con pocos electrones del lado del hidrógeno y uno con más electrones, del lado del oxígeno.

El polo pobre de una molécula se atrae más hacia el polo rico de otra molécula. Por eso, frotar el globo lo hemos electrizado, es decir, hemos traspasado electrones al globo. El globo está cubierto de electrones (cargado negativamente) y ésta acumulación de electrones es lo que atrae las gotas de agua, que aunque es eléctricamente neutra, sus moléculas son polares.

•Referencias:

1. I. (s. f.). 1.1 Polaridad y puentes de hidrógeno | El agua, base de nuestra existencia: El agua: composición y propiedades. Ieda. Recuperado 27 de febrero de 2022, de http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/16032017/1c/es-an_2017031612_9091520/11_polaridad_y_puentes_de_hidrgeno.html

2. I. (2021, 5 abril). ¿Por qué el agua es una molécula polar? YuBrain. Recuperado 27 de febrero de 2022, de https://www.yubrain.com/ciencia/quimica/por-que-el-agua-es-una-molecula-polar/

3. Polaridad. (s. f.). Polaridad concepto. Recuperado 24 de febrero de 2022, de https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://definicion.de/polaridad/&ved=2ahUKEwiNnau2jqH2AhVMl2oFHeJGCsAQFnoECGIQBQ&usg=AOvVaw1PIs3iiTDjLwCgl6_aX3NA

4. Globo y Agua. (s. f.). Peques.com.mx. Recuperado 27 de febrero de 2022, de http://www.peques.com.mx/globo_y_agua.htm

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Experimento de Densidad.

A través de este experimento se mostrará la densidad del agua como propiedad básica así como las posibles modificaciones que ésta sufre al agregar un soluto, demostrado con un objeto inanimado de volumen específico (mayor).

Introducción:
La densidad es la relación entre la masa de un objeto con su volumen. Con frecuencia, las unidades de la densidad son gramos por centímetro cúbico (g/cm ³).
La ecuación utilizada para calcular dicha relación es:
Densidad= masa/volumen.

Objetivo:

Comprobar la densidad del agua y su variación mediante la adición de solutos (la sal).

Materiales:

Un huevo fresco.

Tres vasos transparentes.

Agua.

Cloruro de Sodio (Sal de mesa).

Una cucharilla).

Procedimiento:

1. Llenar dos vasos con agua.

2. Añadir a uno de ellos cinco cucharaditas de sal, homogeniza hasta que se disuelva.

3. Introducir el huevo en cada uno de los vasos y observa si se hunde o flota.

4. En el tercer vaso, colocar el huevo, adicionar hasta que lo cubra y, por último y con cuidado adicionar el agua con sal. Observar dónde se queda flotando el huevo. Se puede volver a adicionar más agua sin sal y a continuación adicionar de nuevo agua con sal para observar de nuevo lo que sucede.

Explicación de los resultados:

Es necesario aclarar que el agua dulce, sin ningún elemento agregado, a una temperatura de 4°C y a una presión atmosférica regular presenta una densidad de 1 g/cm³, no obstante, existen condiciones que pueden modificar la densidad del agua, por ejemplo, el agregarle un soluto como lo es la sal, ya que esta al disolverse causa la aparición de Iones, que atraídos por las moléculas del agua, aumentan de manera significativa la densidad del líquido contenido en el vaso, es decir, contiene más partículas provenientes del sodio y del cloro que contiene la sal.

Debemos también tener en consideración el principio de Arquímedes, que dice que “Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”, en consecuencia, todo objeto que tenga una densidad menor a la del agua flotará, pues el agua ejercerá una fuerza mayor a la del peso del objeto y si la densidad del objeto es mayor, se hundirá.

Para el experimento aprovechamos la capacidad de solubilidad del agua para modificar su densidad, y el principio del Arquímedes. El huevo, al inicio, tiene una densidad mayor a la del agua, haciendo que este se hunda, sin embargo, si colocamos la suficiente cantidad de sal, modificaremos la densidad del agua a tal punto que será posible sobrepasar la densidad general del huevo, haciendo que flote.

Si se intentara el mismo experimento con un vaso de agua dulce y otro con agua de mar, el resultado sería el mismo, ya que el agua salada tiene una densidad de 1.5 g/cm³ y por lo tanto, la densidad supera el peso del huevo provocando que éste flote.

Fuentes consultadas para la explicación:
Dingrando, L., Gregg, K. V., Hainen, N. & Wistrom, C. (2010). Análisis de datos.. En Química, Materia y Cambio (pp 27-28). Ciudad de México : McGraw-Hill.
Educa con BigBang (2014) Experimento del huevo que flota en agua con sal. Consultado el 23 de febrero del 2022 de: https://educaconbigbang.com/2014/03/experimento-del-huevo-que-flota-en-agua-con-sal/
Experimentos con agua. (s.f). Recuperado el 23 de febrero del 2022 de https://www.csic.es/sites/default/files/experimentos_agua.pdf

Fuentes C. (2016) La Densidad | Explicación. Consultado el 23 de febrero del 2022 de: https://www.youtube.com/watch?v=pQ3OE5UKn9A

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Experimento del calor especifico

Introducción

El propósito es saber la capacidad térmica o la resistencia al fugo de un globo con agua y otro sin ella, otro propósito es dar una explicación de por que el globo con agua no explota a la exposición al fuego y el globo sin agua sí.

Calor especifico

La capacidad calorífica específica, calor específico o capacidad térmica específica es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad; esta se mide en varias escalas. En general, el valor del calor específico depende del valor de la temperatura inicial. Se le representa con la letra “c” minúscula.

PRINCIPIOS GENERALES DE LA CALORIMETRÍA

I. Siempre que entre varios cuerpos haya un intercambio de energía térmica, la cantidad de calor perdido por unos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganada por los otros.
II. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su variación de temperatura. Así, para elevar la temperatura de un cuerpo de 20°C se requiere el doble de cantidad de energía térmica que para elevarla a 10°C.
III. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su masa.
IV. Cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en contacto, la energía térmica se desplaza hacia los cuerpos cuya temperatura es más baja.

Objetivo

Observar y explicar la propiedad de calor específico que presenta la molécula del agua.

Material

1 vela.

2 globos.

Agua.

Procedimiento

Infla un globo con aire con un diámetro aproximado de 10 cm.

El otro globo llenar con agua a un diámetro de 5 cm y el resto inflar con aire, para que el volumen total sea igual al del globo con aire.

Calentar cada uno de los globos con la vela.

Observar lo que sucede.

Resultados

El primer globo, el que solo está lleno de aire, explota porque recoge el calor al instante. Mientras que el globo lleno de agua resiste mucho más porque el agua que hay dentro necesita absorber mucha más energía para convertirse en vapor. Y es que el agua es un gran transmisor del calor, tanto que impide al fuego quemar el globo. Internamente ocurre que el agua caliente sube y el agua fría baja en un ciclo continuo.
Es decir, que membrana del globo no alcanza la temperatura de ignición y el globo no explota por dos motivos:
1. La energía que se le comunica se invierte en aumentar la temperatura del agua, pero al tener una gran capacidad calorífica necesita mucha energía para aumentar su temperatura.
2. El calor transferido por la llama se transmite por conducción a través de la "membrana" del globo.

Referencias
Resnick, Robert (2002). «Primera Ley de la Termodinámica». Física 1. México D.F.: CECSA. ISBN 970-24-0257-3.
Raymond A., Serway; Jewet, John W. (2003). «Calor específico». Física 1. México D.F.: Thomson. ISBN 970-686-339-7.