Pressure
12 Dec, 2011
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PRESENTACIÓN: Combustion of a match or piece of paper inside a bottle heats up the air molecules inside and they escape through the mouth. When the flame is put out, the rest of the molecules cool down to create a partial vacuum that the air on the outside fills. Atmospheric pressure, therefore, pushes the egg in.
- Plastic Syringe Vacuum Cannon, Yasuo Ogawara, Phys. Teach. 47, 252 (2009)
- An introduction ot vacuum technology, Stephen P. Hansen, Phys. Teach. 35, 8 (1997)
21 responses to "Pressure"
Este es un experimento muy interesante que permite observar la gran variación del volumen que experimentan los gases al cambiar las condiciones de temperatura y presión. Al calentarse el aire que está contenido en la botella, las moléculas que constituyen el aire se mueven de una forma más rápida y ejercen mayor presión sobre las paredes de la botella (debido a que el huevo impide el paso de aire). Cuando la boca de la botella se tapa con el huevo, la pequeña llama se apaga (combustión del oxígeno del interior) con lo que la temperatura comienza a descender, disminuyendo la presión del aire y creando así un vacío parcial dentro de la botella. Debido a la menor presión del aire en el l interior de la botella, el aire del exterior ejerce una gran presión sobre el huevo haciendo que éste se introduzca por su flexibilidad. Una vez que el huevo está dentro de la botella y la boca de la botella está libre, las presiones se igualan.
La presión atmosférica del aire es medida para ayudar en la predicción de cambios climáticos. Otra aplicación curiosa es la que se hace en el paintball, ya que la presión de aire se utiliza para propulsar las bolas de pintura.
Otro experimento que nos permite observación la variación de la presión de un gas con un cambio de temperatura es el de la moneda saltarina, que se detalla en el siguiente enlace.
Dejo este otro donde se ve el mismo experimento que funciona debido al mismo principio que el experimento del huevo. Por otro lado, y completando el comentario de Beatriz, el aire comprimido se utiliza no sólo en las pistolas de paintball, sino en muchísimas herramientas y aparatos industriales, como en destornilladores automáticos, equipos de minería, elevadores automáticos; e incluso en atracciones, al ser más rápido que los sistemas hidráulicos.
Experimento moi divertido como pódese apreciar no vídeo onde pódese apreciar que todo o proceso e debido a presión atmosférica ( o tapar a botella con o ovo o lume deixa de recibir oxixeno e fai que se apague, polo tanto, o diminuír a temperatura fará que o aire este a menor presión que o que esta fora, e esta presión empurra o ovo cara o seu interior, o ovo gracias a flexibilidade que lle proporciona a cocción, introdúcese na botella) Para sacar o ovo no vídeo vemos que sopran, pero hai outras formas, como é poñer a botella boca abaixo para que o ovo sitúese no colo e colocándoa inclinada baixo a billa de auga quente, o cabo dun minto mais ou menos, sairá disparado. Ou outra forma é votar dentro da botella un pouco de vinagre e bicarbonato sódico, o mesturalos da lugar a unha reacción que produce dióxido de carbono, gas que fará unha gran presión que provocara que salga o ovo.
Este es un experimento muy sencillo y divertido con el que explicar al alumnado de Educación Primaria y Secundaria el concepto de presión atmosférica. Lo que ocurre para que esto suceda es que el periódico en llamas calienta el aire atrapado dentro de la botella (proceso de combustión, que necesita la presencia de oxígeno), lo que provoca que se expanda. Después de un tiempo, el fuego dentro de la botella se extingue, lo que provoca que el aire en el interior se enfríe causando una presión menor dentro de la botella. El huevo es obligado a ingresar en la botella porque en el interior hay una presión más baja y en el exterior una presión más alta.
Finalmente, una vez que se gira la botella boca abajo y se administra aire en la botella, la presión atmosférica dentro de la botella aumenta lo que empujará el huevo hacia afuera sin romperlo. Lo mismo ocurriría si echamos vinagre o bicarbonato sódico, ya que se produce una reacción que genera un cambio en la presión de la botella.
La razón de que el huevo no se rompa es sencilla, pues al haberlo cocido previamente se le aporta una gran flexibilidad. Esto ocurre gracias a la desnaturalización de las proteínas presentes en el huevo, fenómeno que se produce al calentarlo o en presencia de ciertos agentes químicos como el alcohol.
Otro video que muestra el mismo principio. Con esta actividad se puede hasta realizarlo cuantitativamente con un vaso de tubo de diámetro regular, puesto que la altura alcanzada por el agua es proporcional a la fuerza que ejerce el vacío del interior
Este experimento resulta muy útil para aplicar en 4º de ESO en el bloque 4 (movimientos y fuerzas) en el que se da principios de hidrostática en el contenido llamado la física de la atmósfera. También se puede emplear en 1º de BACH para estudiar las leyes de los gases ideales, ya que en este experimento, además de las diferencias de presión entre el exterior y el interior de la botella (la presión exterior es mayor por lo que empuja el huevo hacia adentro), también se debe tener en cuenta los cambios de presión y volumen de los gases con respecto a la temperatura (ley de los gases ideales y derivadas).
Un experimento sorprendente y muy ilustrativo de la fuerza que puede ejercer la presión. En este otro enlace nos ofrecen otra forma sencilla y con materiales accesibles para comprender los efectos de la presión.
El video muestra un fenómeno que permite comprender mejor la presión ejercida por la atmosfera y comprobar las variaciones de presión con la temperatura. Una alternativa de diseño a dicho experimento para realizar la experiencia sin la presencia de fuego en el laboratorio sería la siguiente:
En un Erlenmeyer calentamos un poco de agua (150ml) mediante un hornillo eléctrico, y la dejamos hervir durante un tiempo hasta que salga vapor de agua. Entonces apagamos el hornillo y tapamos el Erlenmeyer con el huevo cocido pelado. Retiramos el Erlenmeyer del hornillo con unas pinzas o manoplas protectoras y dejamos que enfríe.
Después de unos minutos veremos que ocurre lo mismo que en el video, el huevo entra por la boca del Erlenmeyer debido a la diferencia de presión entre el exterior y el interior del recipiente.
En ese momento los alumnos intentaran encontrar una explicación al fenómeno observado y deberían llegar a las siguientes conclusiones:
El huevo pasa al interior del Erlenmeyer debido a la presión de aire. En un primer momento la presión de aire en el interior y en el exterior era igual. Al calentarse el aire se expande y cuando sellamos la boca con el huevo y apagamos el hornillo el aire dentro del Erlenmeyer se enfría y se contrae. En ese momento la presión dentro es menor que la de afuera, ejerciendo la fuerza suficiente para que el huevo pueda entrar.
La filtración es un proceso ampliamente utilizado, tanto en el laboratorio como a nivel industrial, y en muchas ocasiones se realiza una filtración a vacío para obtener un mejor resultado que en caso de la filtración por gravedad. En el laboratorio, la forma de trabajar es con un embudo Büchner y un matraz Kitasato que se conecta a una bomba encargada de hacer a vacío. En este vídeo se puede ver cómo funciona esta filtración a vacío.
Me parece una actividad muy fácil de llevar a cabo en el aula y con materiales conocidos para los alumnos, que explica de forma muy visual y clara el concepto de “vacío”, la presión atmosférica y lo que puede hacer la diferencia de presiones.
Un exemplo de como explicar o envasado ao vacío tradicional.
Como din algúns compañeiros este exemplo é optimo para explicar o envasado ó vacío nos típicos tarros de cristal. Ademáis é un proxecto facilmente realizable na aula que pode sorprender moito ós alumnos.
Para que os discentes asimilen ben este concepto de vacíos e das presións pode resultar moi útil xogar previamente con este simulador onde che permite medir como cambia a presión á que está sometido un líquido nun recipiente segundo a altura, medir repartición do líquido nun tanque con formas peculiares, á vez que cambias a densidade do fluido, añades ou quitas peso sobre este ou cambias o valor da gravedade.
Es una experiencia perfecta para hacer ver la presión atmosférica. Cuando se habla de la presión atmosférica parece un concepto que no se puede percibir; nosotros no la notamos en nuestro cuerpo. Al hacer este experimento y explicar que debido a la combustión dentro de la botella, la presión dentro de la misma disminuye y, por tanto, la presión atmosférica es superior a la presión dentro de la botella y es por este motivo por el cual el huevo entra dentro de la botella. Existen otros experimentos sencillos que se pueden realizar en el aula y demuestran el mismo principio como por ejemplo el de la vela dentro de un recipiente con un líquido sobre la que se coloca un vaso.
Este experiemento yo ya lo conocía y siempre me había preguntado cómo se sacaba el huevo de dentro de la botella después de meterlo. Me quedé muy sorprendido al ver lo fácil que lo hacía este señor. Aunque segundo después se puede ver en las tomas falsas que esta parte no ha sido tan sencilla como se creía en un principio, 🙂
Buen experimento para comprender la variación de presión con la temperatura. En este vídeo podemos ver una experiencia similar, pero a la inversa, en este caso se disminuye la temperatura de la botella y la del aire contenido, provocando que la botella se contraiga.
Teniendo esto en cuenta, es fácil entender por qué se nos taponan los oídos en un avión. Al despegar, la presión atmosférica de nuestro entorno disminuye a medida que ganamos altura, pero el aire que hay dentro de nuestras cabezas sigue encontrándose a la presión más alta que había antes del despegue. Esta diferencia de presión permite que el aire presurizado que hay dentro del cráneo empuje los tímpanos hacia afuera y produzca la sensación de taponamiento.
Ya había hecho este experimento hacía años, pero no me acordaba. Es un experimento muy sencillo de realizar y fácil de comprender. Además, nos permite relacionarlo con muchos ámbitos de la vida cotidiana, como por ejemplo, la presión atmosférica y el efecto que tiene en nuestro organismo. Bastante llamativo el método para extraer el huevo ?
Un experimento de los que podemos hacer en casa y no por ello menos explicativo, se ve perfectamente como el sistema resuelve la diferencia de presión entre el interior de la botella y el exterior.
Una forma muy divertida de demostrar los efectos de diferencias en presión. Siempre me interesaron mucho los experimentos que demuestran interacciones y comportamientos de los gases, ya que en la vida cotidiana son algo “invisible” la mayoría de las veces. Mientras veía el video me preguntaba cómo iban a sacar el huevo de la botella, menos mal que hay un método (raro pero funciona). He visto en otro sitio web que también se puede hacer utilizando un globo. Habría que intentarla de ambas maneras para ver si funciona tan bien como el huevo.