lunes, 16 de junio de 2008

TERMOMETRO DE GAS

¿ Que vamos hacer?
Construir un termometro de gas, para luego explicar los fenomenos fisicos del funcionamiento de este instrumento.

Materiales:
-Un frasco de vidrio grande con tapa.
-El tubo capilar de plástico de una lapicera a bolilla (del tipo Bic).
-Plastilina o sellador del tipo Fastix.
-Tinta azul o negra o colorante.

Procedimiento:

Si el tubo capilar de la lapicera tiene algo de tinta, lavalo bien. Quizás debas utilizar alcohol.
En el centro de la tapa del frasco practica un agujero pequeño de igual diámetro que el del tubo capilar.
Pasa el tubo por el agujero y fijalo de manera que queden dos o tres centímetros del lado interno de la tapa. Sella la unión con plastilina o sellador.
Llena un plato con agua. Mezcla algo de tinta o colorante para darle color. Toca la superficie del agua con alguno de los extremos del tubo capilar. Debido a la capilaridad una columna de agua ascenderá por su interior. Separa el tubo del plato y observa que en su interior ha quedado una gota.
Con cuidado trata de desplazar la gota hacia el centro del capilar, tratando de que no se separe en varias gotitas.
Coloca la tapa del frasco. Debido al aumento de la presión interior es probable que esta operación desplace la gota hacia arriba. En ese caso empeza de nuevo con una nueva gota, dado que el objetivo es que cuando pongas la tapa al frasco la gota quede aproximadamente en la mitad del tubo (ver figura).


Ya tenes tu termómetro de gas. el indicador de temperatura es la posición de la gota en el capilar.
Para probarlo hace lo siguiente: colocá el termómetro sobre un plato con agua caliente. A los pocos instantes verás que la gota de agua se desplaza hacia arriba. Saca el termómetro del agua caliente y colocalo en agua fria. Verás que la gota se desplaza hacia abajo.

Explicacion:

El comportamiento de la gota en el capilar se explica del siguiente modo: cuando sumergimos el termómetro en agua caliente el aire en su interior se calienta. Al calentarse, la presión de aire en el interior del recipiente aumenta un poco con respecto a la presión atmosférica y empuja la gota de aire hacia arriba. Cuando sumergimos el termómetro en agua fria el aire se enfria, la presión en el interior disminuye y entonces la presión externa empuja la gota hacia abajo.
Este termómetro no es muy preciso pero tiene la ventaja de que es bastante sensible a cambios de temperatura. Si tomas el recipiente de vidrio con ambas manos, vas a observar que la gota sube y si luego lo dejas en la mesa, veras que baja a su posicion original.
Pensá en las similitudes que hay entre este termómetro y uno de mercurio.

Calentamiento Global y Efecto Invernadero

¿Qué vamos a hacer?
Vamos a reproducir las condiciones que generan el calentamiento global de la Tierra, simulando los efectos del Sol en los seres vivos. De esta manera podemos entender qué parte de la radiación electromagnética que proviene del Sol es la que nos ayuda a crecer y cuál produce el calentamiento.

Materiales
- Una caja de acrílico transparente (o de plástico transparente)
- Dos plantas que quepan dentro de la caja
- Dos termómetros
- Un reloj
- Vasos plásticos

Procedimiento

1. Primero construimos una caja transparente que simula las condiciones de la Tierra en el espacio. Puede hacerse de acrílico o plástico transparente.
2. Necesitamos cultivar dos plantas de porotos (u otro vegetal) en vasos plásticos, las que nos servirán para visualizar los cambios de temperatura. Cuando tengan aproximadamente 15 cm de altura, están listas para realizar el experimento.
3. La actividad hay que realizarlo durante un día soleado y cerca del mediodía para que haya mucha radiación solar. Colocar las plantas y los termómetros como se indica en la primera figura. MUY IMPORTANTE: hay que poner el bulbo del termómetro (la bolita que encierra el mercurio) en la sombra del vaso plástico donde está la planta. De esta manera, a ninguno de los termómetros le da el sol directo, y pueden medir la temperatura del ambiente.
4. Anotar la temperatura inicial de los termómetros. Cada 2 minutos registrar la temperatura de los termómetros y la hora de la medición. Después de unos 15 a 20 minutos, la temperatura al interior de la caja va a estar mucho más alta que la exterior. Anotar también una descripción del estado de ambas plantas.
5. Realizar un gráfico de las temperaturas en función del tiempo, con el tiempo en la ordenada y la temperatura en la abcisa. El gráfico debería ser similar al de la figura.
6. Repetir el experimento dentro de una sala con baja iluminación. ¿Qué temperaturas obtienen dentro de la caja ?

¿Cómo explicamos lo que sucedió?
El Sol emite radiación en una parte del espectro electromagnético, que corresponde a la infrarroja, visible y ultravioleta. La emisión más intensa corresponde al amarillo. Cuando la radiación del Sol incide sobre un objeto en la Tierra, éste absorbe la radiación solar y se calienta levemente. Al calentarse, el cuerpo emite radiación con longitud de onda más larga (infrarroja) y se enfría levemente. La radiación proveniente del Sol que absorben los cuerpos es principalmente amarilla, y la radiación que emiten los cuerpos al calentarse es roja o infrarroja. En condiciones normales, la cantidad de radiación que reciben y emiten los cuerpos sobre la Tierra es la misma, por lo tanto no se calientan.La caja de acrílico o plástico transparente tiene el efecto de impedir la transmisión de la radiación infrarroja. Como el plástico es transparente para la radiación visible (amarilla principalmente), pero opaca para la radiación solar, en un tiempo corto, el interior de la caja se calienta mucho más que el exterior. Este calentamiento se puede ver en el efecto que produce en las plantas ubicadas en el interior y exterior de la caja. La que se encuentra adentro se empieza a poner mustia por el efecto del calor, y la del exterior no es afectada tan notoriamente.

Calentamiento Global y Efecto Invernadero
El calentamiento global, es un proceso que ha estado afectando a la Tierra desde hace algunos años y es producto de la industrialización descontrolada de la humanidad. Muchos de los cambios observados en el clima ocurridos en los últimos años: grandes inundaciones, fríos extremos, tormentas, entre otros, son debidos, probablemente, al calentamiento global. A su vez, este calentamiento, es producido por el efecto invernadero.Existen gases en la atmósfera que dejan pasar la radiación visible (amarilla, verde, azul, etc.) y absorben la radiación de onda más larga (roja o infrarroja). Estos gases son los llamados de “Efecto Invernadero” y existen en la atmósfera en pequeñas cantidades (CO2, CH4, H2O, NOx, O3, CFC). Muchos procesos industriales, el transporte y otras actividades generan estos gases en cantidades que alteran el equilibrio atmosférico y producen el calentamiento global. La radiación infrarroja que emiten los cuerpos, atraviesa la atmósfera y sale al espacio, de esta manera se mantiene una temperatura estable en la Tierra, ya que la radiación que sale es la misma que entra. Los gases de “efecto invernadero” (CO2, CH4, H2O, NOx, O3, CFC) tienen la propiedad de que absorben la radiación infrarroja, impidiendo que la Tierra se enfríe. Como consecuencia la Tierra se calienta porque se reduce la vía de escape para esta radiación.


Como ver el Sonido (Fabricando un Osciloscopio)

¿Qué vamos a hacer?
Vamos a construir un visualizador de vibraciones acústicas, es decir, de sonido. Corresponde a una simulación de un osciloscopio

Materiales
- Un tubo de PVC, cartón, lata o madera de 5 cm o más de diámetro y de unos 15 o 20 cm de largo.
- Un tarro de lata al cual le podamos sacar el fondo resulta ideal
- Un trozo de globo de cumpleaños
- Un espejo de aproximadamente 1 ¥ 1 cm
- Un soporte universal o cualquier sistema que permita fijar el tarro sin que se mueva
- Pegamento
- Una fuente de luz (puede ser una lámpara común, un puntero láser o el mismo Sol)
- Un telón o muro claro

¿Cómo lo vamos a hacer?

1.- Fijar el tubo de PVC a un soporte. En uno de sus extremos amarrar la goma de un globo a modo de tambor, cuidando que no quede demasiado tirante. Con el pegamento adherir el espejo a mitad de camino entre el centro de la goma y el borde del tubo.
2.- Orientar el dispositivo de modo que una fuente de luz fija incida en el espejo y se refleje en un muro o telón. La luz solar es adecuada si el telón o muro pintado de un color claro, está a la sombra. Un puntero láser instalado en un soporte es otra solución.

¿Cómo lo haremos funcionar?


1.- En el extremo abierto del tubo generen distintos sonidos, como voz, aplausos, una guitarra, un silbato, todos los que se les ocurran, miren el telón y ¡Sorpresa!, pueden ver cómo distintos sonidos producen diferentes dibujos en la pared.
2.- Confeccionen un cuadro comparativo de las formas que se dibujan para cada sonido diferente.


¿Qué fue lo que observamos?

El rústico osciloscopio que constituye este sistema permite visualizar y diferenciar sonidos. Los sonidos emitidos entran al tubo de PVC, es decir, hacen vibrar el aire dentro de él. Éste, a su vez hace vibrar la membrana de goma. El espejo está situado en la zona de la goma que experimenta las mayores inclinaciones, las cuales se amplifican angularmente al doble y linealmente en forma proporcional a la distancia entre el espejo y el telón, según lo muestra la figura.¿Por qué sonidos diversos producen distintos “dibujos” en el telón?

Los sonidos que percibimos se diferencian por su altura o tono, por su intensidad y por su timbre. La infinita variedad de sonidos posible se explica justamente por corresponder a diferentes tipos de vibraciones de los átomos y moléculas que componen el aire, entonces, sonidos distintos harán vibrar también de múltiples maneras la goma del globo, lo que se traducirá en un movimiento diferente de la luz que se refleja en el espejo.