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La densidad del agua y la adición de sal

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La densidad es una propiedad física de la materia que indica la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. En el caso del agua, su densidad es aproximadamente 1 g/cm³ a temperatura ambiente. Sin embargo, esta propiedad puede ser modificada al disolver sustancias como la sal, lo que aumenta la masa del líquido sin incrementar su volumen de manera significativa.

Objetivo: Comprobar el cambio de la densidad del agua mediante la adición de sal (NaCl).

Justificación del experimento: Este experimento demuestra el efecto de la densidad en la flotabilidad de los cuerpos, En el caso del agua de sal, la elevada concentración de sal hace que los objetos floten con mayor facilidad en comparación con el agua sola.

Materiales:

Un huevo fresco.

Tres vasos transparentes.

Agua.

Cloruro de Sodio (Sal de mesa):

Una cucharilla).

Procedimiento: Llenar dos vasos con agua.

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

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

3. En el tercer vaso, colocar el huevo, adicionar agua(sin sal) 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.

Referencias:

Morris, J. (2018). Propiedades del agua y su importancia en la ciencia.

Editorial Científica. Smith, R., & Brown, L. (2020). Fundamentos de física aplicada. Academic Press.

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Polaridad del agua

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La polaridad es una característica fundamental de la molécula del agua, determinada por la distribución desigual de la carga eléctrica entre los átomos de oxígeno e hidrógeno. Esta propiedad le permite al agua formar enlaces de hidrógeno y ser atraída por cargas eléctricas, lo que influye en diversos fenómenos físicos y químicos, como la solubilidad y la capilaridad.

Objetivo: Observar y explicar la polaridad que presenta la molécula del agua mediante la atracción de un flujo de agua con un objeto cargado estáticamente.

Justificación del experimento: Este experimento permite visualizar de manera sencilla la interacción de la molécula de agua con un campo eléctrico, demostrando cómo su polaridad responde a cargas externas. La polaridad del agua es fundamental para entender su comportamiento en procesos biológicos, reacciones químicas y fenómenos meteorológicos . Además, la electricidad estática y su interacción con materiales cotidianos son principios clave en la física aplicada.

Materiales:

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 y delgado.

2. Colocar un recipiente debajo del chorro de agua para recuperarla y reutilizarla.

3. Frotar con el cabello el globo o la regla por aproximadamente dos minutos para generar carga estática.

4. Acercar el globo o la regla cargada al flujo del agua sin tocarlo.

5. Observar y explicar el fenómeno: el agua se desviará hacia el objeto debido a su carga eléctrica, mostrando la atracción generada por la polaridad de sus moléculas.

Referencias: Atkins, P., & De Paula, J.(2018). Química física. Oxford University Press. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2020). Fundamentos de física. Wiley.

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Calor específico

El calor específico es una propiedad física que indica la cantidad de calor que se necesita para aumentar en 1°C la temperatura de 1 gramo de una sustancia. Esta propiedad varía entre los materiales: sustancias como el agua tienen un calor específico alto, lo que significa que requieren más energía para cambiar su temperatura, mientras que los metales tienen un calor específico bajo, lo que les permite calentarse o enfriarse más rápidamente. El calor específico es crucial en aplicaciones como la ingeniería térmica, la climatización y el diseño de sistemas de refrigeración.

Objetivo:

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

Justificación del experimento: Este experimento demuestra cómo el agua, debido a su alta capacidad calorífica, absorbe el calor de manera más eficiente que el aire. El globo con agua resiste más tiempo el calor de la vela, evitando que estalle rápidamente, mientras que el globo con aire se calienta más rápido y explota. Esto muestra cómo los materiales con mayor capacidad de absorción de calor pueden distribuir la temperatura de manera más uniforme.

Material:

1 vela.

2 globos.

Agua.

Procedimiento

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

2. 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.

3. Calentar cada uno de los globos con la vela.

4. Observar lo que sucede.

Referencias:

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2012). University Physics with Modern Physics (13th ed.). Pearson Education.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (9th ed.). Cengage Learning.

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Capilaridad

La capilaridad es el fenómeno por el cual un líquido asciende o desciende en un tubo estrecho (capilar) debido a las fuerzas de adherencia entre el líquido y las paredes del tubo, y las fuerzas de cohesión entre las moléculas del líquido. Esto ocurre, por ejemplo, cuando el agua sube en un vaso estrecho o en las raíces de las plantas.

Objetivo: Observar y explicar el fenómeno de capilaridad que presenta la molécula del agua.

Justificación del experimento:

Este experimento demuestra el fenómeno de la capilaridad al observar cómo la tinta se mueve a través del papel. La tinta asciende por las fibras del papel debido a la fuerza de adherencia entre las moléculas de tinta y las fibras del papel, y la cohesión entre las moléculas de tinta. Al permitir que el papel entre en contacto con el agua, se puede ver cómo la tinta asciende por capilaridad, evidenciando la interacción entre las fuerzas intermoleculares en un material poroso.

Material:

Un vaso.

Agua.

Tinta con base de agua.

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.

Referencias:

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

Esta fuente ofrece una explicación detallada sobre la capilaridad, incluyendo ejemplos cotidianos como la absorción de líquidos por toallas de papel y el funcionamiento de las plumas estilográficas.

La manzana de Newton. (s.f.). Experimenta con la ciencia. Separación de los pigmentos de la tinta. Recuperado de https://www.lamanzanadenewton.com/curiosidades/experimentos/lmn_exp05.html

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https://padlet.com/irlandasibel/mi-padlet-lujoso-tmtw83gmyx87kb8i

Solubilidad: Máxima cantidad de soluto que se disuelve en un solvente. Depende de temperatura, presión y tipo de sustancia.

Densidad (ρ): Relación masa/volumen (ρ = m/V). Cambia con temperatura y presión.

Objetivo:

• Elaborar una lámpara de lava casera aprovechando la inmiscibilidad del aceite en agua y sus diferencias entre

sus densidades.

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

Justificación: Cuando agregamos la tableta efervescente, esta reacciona con el agua y libera dióxido de carbono en forma de burbujas. Estas burbujas se adhieren a las gotas de agua coloreada y, al ser menos densas que el aceite, las hacen subir.

Cuando las burbujas llegan a la superficie y el gas se libera, el agua pierde su flotabilidad y vuelve a bajar, repitiendo el ciclo hasta que la tableta se disuelve por completo. ¡Así se crea el efecto de la lámpara de lava!

Referencias:

Gaceta CCH. (2023, 17 de noviembre). Chicas enseÃ±ando ciencia en 5 minutos: â€œLÃ¡mpara de lavaâ€. Recuperado de https://gaceta.cch.unam.mx/es/hacen-ciencia-en-5-minutos

2. Portal AcadÃ©mico CCH. (s.f.). Paquete didÃ¡ctico de estrategias experimentales en QuÃmica III y IV. Recuperado de https://portalacademico.cch.unam.mx/materiales/prof/matdidac/paquedic/QuimicaIIIyIV.pdf

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Experimento calor específico:

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Experimento Capilaridad:

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