Lámina térmica
03 dic, 2011
Print 
PDFPlásticos estraños
PRESENTACIÓN: Las capas de la estructura cristalina de una lámina termocromática aumentan su espaciado cuando ésta se calienta, produciendo un cambio de color visible. Este fenómeno puede ser usado por ejemplo como avisadores y medidores de temperatura.
- Another Demo of the Unusual Thermal Properties of Rubber, Mark I. Liff, Phys. Teach. 48, 444 (2010)
- Polymer Physics in an Introductory General Physics Course, Mark I. Liff, Phys. Teach. 42, 536 (2004)
68 responses to "Lámina térmica"
No llego muy bien a entender esto. Me vienen a la cabeza preguntas que no consigo responder, ¿Qué propiedad presentan estos materiales para que esto pueda suceder? Podríamos decir entonces que este proceso es reversible, ¿no? y que ¿ también poseen memoria cromática? y , una última por mera curiosidad, ¿esta es la razón por la que los anillos de «estado de ánimo» cambiaban de color?
Lee los artículos de The Physics Teacher. Puede que los anillos de «estado de ánimo» sean simplemente termómetros…
Los anillos del estado de ánimo (“mood rings”) fueron inventados en 1975 por dos inventores de Nueva York, Josh Reynolds y Maris Ambats, quienes unieron cristales líquidos con piedras de cuarzo en anillos. No son más que termómetros de cristal líquido termocromático con forma de anillo. Los cambios en la temperatura hacen que el cristal refleje diferentes longitudes de onda que provocan los cambios en el color. El cristal líquido que se utiliza en estos suele reaccionar mostrando un color “neutral” ante la temperatura media del cuerpo humano (36 °C).
No me deja leer los artículos completos, lo intentaré a la vuelta de vacaciones en la facultad … de todos modos por lo que estuve leyendo, también hay termómetros que funcionan por esta propiedad, ¿no?
Cualquier termómetro es un dispositivo que reacciona de forma medible/visible ante la temperatura. Para ello en el termómetro se mantienen sus variables de estado constantes menos una, la magnitud termométrica. Ésta es la que se mide y se relaciona con la temperatura. Las láminas en este caso se relacionan con el efecto termocrómico. Con propiedades y aplicaciones interesantes. En cualquiera de estos enlaces puedes encontrar información complementaria.
Leí sobre esta propiedad el año pasado, en una noticia sobre las variopintas estrategias de venta de las grandes marcas comerciales. Era Fanta (¿sabíais que se inventó en la Alemania nazi cuando Coca-Cola cortó su suministro en aquel entonces, para después comprarla?), con una campaña ligada a los forofos de los videojuegos, aunque recuerdo que no era aquí en España. El caso es que las botellas de Fanta tenían un área marcada con pintura termocromática, pensada incluso para las distintas maneras de conservar el producto en el supermercado. Las botellas frías, desvelaban mensajes con trucos para un videojuego cuando alcanzaban temperatura ambiente, y las que se vendían sin refrigeración necesitaban el calor de la mano durante un buen rato para el mismo fin. Emplean la Física para engancharnos a los videojuegos y, de paso, a los refrescos.
Y si de negocios va la cosa, he leído que hace poco un español patentó el uso de tintas termocromáticas para saber si un vino está a la temperatura óptima para ser tomado o si la botella que lo contiene se halla a la temperatura ambiente adecuada para su mejor conservación.
Y el sector público también es consciente de esta propiedad termocromática de algunas láminas y pinturas, ya que en Lugo se hizo hace unos años el primer experimento europeo con pinturas termocromáticas para la señalización horizontal en carreteras, que cambia del color cuando las bajas temperaturas del asfalto llevan a la aparición de hielo. Es una de las fases de un proyecto para implantar “carreteras inteligentes” paulatinamente en toda Europa, con otras características como la iluminación autónoma de la calzada por la noche o proveer de zonas de recarga de vehículos eléctricos.
Para complementar la información añado que las láminas térmicas tienen una importante aplicación en los productos que consumimos ya que aportan más información , incrementando así su seguridad de cara a los consumidores y a los fabricantes.
La información que aportan es variada sobre el producto que va desde el aviso de si está fría o caliente una bebida o si está preparada para su consumo, hasta incluso información sobre su trazabilidad.
Al introducir la lámina termocromática en envases y embalajes las funciones tradicionales de éstos, como las de protección y presentación de los productos en el punto de venta, se ven ampliadas con la introducción de la tecnología y se abren nuevas posibilidades como la garantía de que no se ha roto la cadena de distribución de los productos, proporcionan elementos contra la falsificación, ofrecen información en pantallas iluminadas o logotipos luminiscentes.
La gran ventaja es que permite la fabricación de elementos electrónicos como si se tratase de una imagen gráfica, consiguiendo disminuír costes y aumentar la velocidad de producción.
Uno de mis regalos estas navidades fue una taza con este sistema, en el que al añadir leche caliente se observan todas las figuras del juego tetris que con leche fría no se ven. Me pareció muy curioso.
No conocía este tipo de materiales y me parece sorprendente. Además de láminas, también hay pinturas termocrómicas que son capaces de cambiar de color cuando se producen cambios de temperatura. El fenómeno de la termocromía consiste en la variación de la longitud de onda reflejada debido al cambio de temperatura, lo cual hace que cambie el color. Las pinturas termocrómicas nos permiten detectar si una superficie está fría o caliente. Su empleo en el hogar tiene uso en electrodomésticos y puertas antifuego, pero también podría ser de gran utilidad en muebles y en la pintura de paredes.
Abraiante. Non coñecía estes materiais. Ocórreseme que se poderían empregar tamén coma termómetros, se se lles engade unha escala numérica axeitada, de xeito que se corresponda coas distintas gradacións das cores que vaia adquirindo. Aínda que, claro, precisaría dunha pintura termocromática estremadamente sensible ás variacións témicas como para ser detectable un cambio de cor ao variar a temperatura un grao. Sería iso posible?
A verdade é que había visto o tema das cuncas que o votarlle una bebida quente cambiaban de cor, ou unhas que son negras e o votarlle leite quente por exemplo vese unha fotografía, pero nunca me había preguntado porque prodúcese este efecto (propiedade de pigmentos compostos por microcápsulas nos que muda o cor en función da temperatura de forma reversible ou irreversible) , ademais o ver o vídeo e buscar información sobre o tema decateime das numerosas aplicacións, algunhas creo que útiles como as que advirten se por exemplo as bebidas están quentes ou frías (vasos, termos e cuncas), para temas de seguridade como comentou unha compañeira en carreteiras para advertir que por descenso de temperaturas pode haber xeadas, ou tamén úsanse como elementos decorativos, en mobles, obxectos para casa, elementos de deseño, etc.
Interesante propiedade coñecida só desde finais do século XX. Neste traballo fin de grao, un alumno do Grao en Enxeñaría da Enerxía da Universidad de León realiza unha revisión bibliográfica destes materiais para aplicacións en usos industriais. Interesante.
Los materiales termocrómicos pueden tener aplicaciones muy interesantes. Por ejemplo, en este blog hablan de emplear este tipo de materiales en la ropa de los bebés, de modo que si tiene fiebre su ropa cambie de color y alerte a sus progenitores.
Os materiais termocrómicos cambian, de forma reversible ou irreversible, a súa cor coa temperatura. Dito cambio de cor ocorre dentro dun rango de temperaturas. Habitualmente cambian da cor do produto a transparente, o que permite que o fondo sobre o que se sitúan quede visible. Paréceme algo moi útil sobre todo para utilizar como indicativos de advertencia de que unha superficie está demasiado quente. Pódense usar en utensilios como mangos de tixolas, envases de microondas, etc… Aquí achego a dirección dunha web onde se poden mercar produtos deste estilo.
Los materiales termocrómicos se encuentran de forma habitual en juguetes, vasos, etc… pero pocas veces nos paramos a pensar qué es lo que está ocurriendo científicamente (explicado en comentarios previos). Creo que estos materiales podrían ser de gran interés y motivación en las aulas de secundaria, de hecho, como se pueden adquirir fácilmente incluso se podrían utilizar en clases de plástica para crear utensilios o prendas inteligentes, dejo este vídeo a modo de ejemplo.
He leído en el comentario de Gabino de 20/12/2016 que este efecto se podría usar para fabricar termómetros. Efectivamente, y de hecho se han fabricado con muchas aplicaciones. Quizá ahora no se vean tanto, pero cuando yo era niño y no tanto, los veía por todas partes. Unos que recuerdo eran para ver la temperatura del agua de un acuario, y otros eran termómetros en forma de pegatinas para tomar la fiebre en niños inquietos que no dejaban que les pusieran el termómetro estándar (que de aquella era de vidrio y mercurio, con el consiguiente peligro de rotura). Como dijo Gabino la sensibilidad era un factor importante, y más bien se usaban como indicador grosero, más que como medida precisa. En esta imagen podéis ver un ejemplo de esta aplicación.
Un ensayo muy sencillo, de precio asequible y útil para aplicar en las aulas. Otro método para visualizar los cambios de temperatura, si se dispone del equipo adecuado, puede ser empleando una cámara termográfica la cual contiene una serie de sensores de termografía por infrarrojos que detectan dicha energía infrarroja (calor) y la convierten en una señal electrónica, la cual se procesa generando con ello una representación visual térmica en un monitor de vídeo. Sería muy útil para emplear en clase para conocer por ejemplo como se detectan los puentes térmicos en las fachadas, el tipo de aislamiento etc. Sin embargo requiere una inversión inicial importante.
Me parece interesante introducirle a los alumnos el concepto de temperatura con materiales termográficos, ya que es muy visual e intuitivo. Como dijo Kais los acuarios, incluso los de ahora, presentan un termómetro que no es más que una lámina que cambia de color en función de la temperatura que presente el agua. De este modo cada cambio de color en la banda está relacionado con una temperatura.
Las tintas termocromáticas son de una alta tecnología. Cambian de un color dependiendo de la temperatura en la que se encuentren, tan solo suba o baje la temperatura y el color aparece, desaparece o cambia a otro color.Este tipo de material yo lo he visto en ciertas etiquetas de vino blanco, donde el viraje de color indica que el vino está a la temperatura adecuada para ser tomado. También en algunas tazas, sartenes, quien sabe, a lo mejor dentro de nada( si es que no existe) se fabrican camisetas interiores para bebés/niños para ver si tienen fiebre…
Conocía la existencia de este fenómeno de cambio de color en función de la temperatura gracias a unas sartenes de mi casa. Inicialmente las sartenes se ven blancas y al colocarlas sobre el fuego empiezan a ponerse azules, pero vuelven a ser blancas tras colocarlas bajo un chorro de agua fría o simplemente tras dejar que se enfríen al acabar de cocinar. Sin embargo, nunca me había parado a pensar a qué se debía.
Tras ver en estos vídeos que se trataba de pintura termocromática, he buscado información sobre el tema. Estas pinturas tienen la capacidad de cambiar de color con el cambio de temperatura. Una aplicación que he encontrado especialmente beneficiosa en las viviendas para estas pinturas es en las puertas antifuego, pues sería muy útil para alertar en caso de incendio, o cerca de la cocina para advertir de un posible fuego o de una temperatura excesiva del horno. En concreto, el calor es el efecto que provoca esa alteración en el tono de la pintura una vez aplicada en la pared.
Existen pinturas termocromáticas reversibles, es decir, que modifican su color con un cambio de temperatura y luego vuelvan a su color original, y pinturas termocromáticas irreversibles, que no vuelven al color original una vez que se hayan modificado.
Me ha parecido interesante y llamativo para mostrar en el aula.
O material que se nos presenta recordoume o interese que ten hoxe en día na industria farmacéutica o uso de materiais estimulo-resposta. Durante os últimos anos de carreira, na materia de tecnoloxía farmacéutica presentáronsenos diferentes materiais que cambian algunha das súas propiedades fisico-químcias ante a presencia dun estimulo. Varios grupos da USC traballan xustamente con polímeros intelixentes que complementen e melloren a administración de fármacos. Despois das miñas andanzas por diferentes farmacias penso nunha aplicación moito máis sinxela da que se desenvolve nos centros de investigación e innovación farmacéutica, e que ven inspirada directamente por este post: Marcar con tinta termocromática as caixas dos medicamentos para controlar a súa correcta conservación. Unha das responsabilidades das farmacéuticas é almacenar e conservar os medicamentos en condición óptimas de temperatura. A maioría dos medicamentos deben ser conservados por debaixo dos 25ºC para asegurar a súa estabilidade ata a data de caducidade. Por desgracia, o verán e a falta de equipamento dalgúns locais de distribución e/ou venta de medicamentos fai que non sempre se cumpran estas medidas. Unha marca termocromática en todos os embalaxes externos que cambie de cor se a caixa se atopa sobre os 25ºC, pode ser unha medida fácil e efectiva de asegurar que os pacientes reciba os seus medicamentos nas condicións óptimas, usando un material estimulo-resposta.
No eido da saúde é interesante destacar o emprego da termografía do cristal líquido para a prevención do “pé diabético”.
Como sabedes, a diabetes é unha enfermidade metabólica crónica debida a un déficit ou resistencia á insulina, hormona encargada de transportar a glicosa (azucre) aos músculos para o seu emprego como fonte de enerxía ou almacenamento. A presenza de altos niveis de glicosa en sangue de xeito continuado vai producir ao longo prazo danos no sistema cardiovascular e o sistema nervioso periférico, entre outros.
A afectación nerviosa prodúcese principalmente na rexión distal dos membros (sobre todo os pés) provocando sensación de formigueo, dor e perda de sensibilidade; sendo esta última especialmente perigosa, xa que permite que pasen desapercibidas pequenas lesións e se formen importantes úlceras e infeccións (conxunto de complicacións denominadas “pé diabético”). Pois ben, xa que os doentes teñen diminuída a sensibilidade é non se van a decatar da presenza de posibles lesións, empregáronse termogramas para detectar as rexións de risco que, ao estar inflamadas, presentan unha maior temperatura.
Con esta finalidade foron creados dispositivos para uso doméstico cuxo funcionamento consiste en pisar a placa termocromática durante un minuto nun lugar iluminado e visualizar posteriormente as pegadas, de xeito que se aparecen discrepancias entre ámbalas dúas ou algún punto quente (con coloración amarela) se realice unha inspección máis exhaustiva por parte dun facultativo.
NOTA: estes dispositivos non substitúen en ningún caso as revisións periódicas cos especialistas da saúde, senón que constitúen un ferramenta complementaria para o control das complicacións da enfermidade.
Neste link podedes atopar unha análise de termogramas plantares de pacientes diabéticos.
Los materiales y productos termocrómicos o termocromáticos cambian, de forma reversible o irreversible, de color con la temperatura, aunque esto ocurre en un rango de temperaturas. Suelen ser compuestos semiconductores y nos encontramos pigmentos, pinturas o tintas (esta última más viscosa que la pintura). Su aplicaciones fundamentales es señalización (etiquetado/control temperatura-cadena frío-), seguridad (tuberías y conducciones, elementos peligrosos, etc…), artículos del hogar (envases microondas, sartenes, placas calefactoras, vasos-jarras, etc.) y juguetería. Es curioso porque se utiliza en multitud de utensilios del día a día o incluso cosas que llevamos viendo desde pequeños, como el típico anillo que cambia de color “según tu estado de ánimo” (o puede que simplemente tengas un poco de frío). También lo he visto en pintauñas y textil que cambia de color al tacto. Me parece un material muy útil para prevenir si se utiliza en radiadores, motores, equipamientos domésticos o puertas antifuego ya que puede alertar cuando se alcanzan temperaturas que entrañen un problema o peligro de sobrecalentamiento, incendio o explosión. En el caso de la irreversible, se usa por ejemplo para señalar cuando un alimento ha permanecido a temperaturas más elevadas de lo recomendado para su conservación. Mediante la incorporación de esta tinta en los códigos de barras, se dispone de un sistema automático de detección y rechazo.
Buscando más información sobre materiales termocromáticos me ha llamado la atención la cantidad de productos en los que se está aplicando esta propiedad física ¡incluso urinarios termocrómicos!. En las contribuciones en el blog se han mencionado sus interesantes aplicaciones en el mundo de la medicina y la industria alimentaria. En relación a esta última aplicación, las tintas termocromáticas pueden ayudar a reducir el desperdicio alimentario. La Comisión Europea calcula que solo en la UE se desaprovechan anualmente 90 millones de toneladas de alimentos, o lo que es lo mismo, 180kg por persona. Gran parte de estos alimentos siguen siendo aptos para el consumo humano. Los envases inteligentes, a ser posible reutilizables, serían una innovación que ayudaría con las fechas de consumo preferente y caducidad, y con las temperaturas óptimas de consumo de los alimentos para mantener sus propiedades.
Interesante propiedad! Creo que podría contar con muchas aplicaciones como por ejemplo registrar las temperaturas de alguna substancia a lo largo de un transporte, por ejemplo una vacuna. Personalmente no recuerdo haber empleado materiales con estas propiedades anteriormente y no conocía la tecnología, pero muchas de las aplicaciones que se señalan en este hilo pueden ser realmente interesantes. Una tecnología que se le puede parecer es la de los materiales fotocromáticos, que cambian sus propiedades en función de la radiación UV que reciben, muy empleados gafas de sol por ejemplo. ¿Existe una gran diferencias en el funcionamiento a nivel molecular de ambos efectos, termocromático y fotocromático?
Esta aplicación es muy interesante y creativa, como las tintas que cambian de color al variar su temperatura, aunque su uso está muy limitado aún. Por lo general, suele ser un proceso reversible, es decir, vuelven al color que tenían una vez vuelve a cambiar la temperatura. Es el caso de la cerveza danesa Mikkeller, donde se puede ver un copo de nieve o un sol, dependiendo de si se enfría o se calienta. Se pueden ver más aplicaciones en esta página, entre ellas, tintas termocromáticas irreversibles, es decir, permanecen del mismo color una vez varía la temperatura.
Esto me recuerda a las típicas tazas que muestran un motivo cuando se someten a un aumento de la temperatura al verter un líquido caliente en su interior. Entiendo el mayor espaciado entre láminas a medida que se eleva su temperatura, pero desconozco el motivo del cambio de color, pues la mayoría de los polímeros modifican su estructura si se someten a variaciones de temperatura, pero no todos cambian de color. Normalmente los cambios más apreciables debidos a un cambio en la estructura cristalina de un material son los mecánicos. Un ejemplo de metal que cambia de color debido al cambio de temperatura es el estaño (Sn), el cual a temperatura ambiente presenta un color blanco, sin embargo, a bajas temperaturas cambia su estructura volviéndose de color gris. Pero en el caso concreto del estaño, este cambio de color también conlleva un aumento de volumen y dado que cuando ocurre esto el estaño comienza a desmenuzarse no se trata de un cambio reversible como el que se observa en los vídeos o en el ejemplo de la taza que cambia en función de la temperatura del líquido de su interior. Me parece algo interesante y llamativo que se puede mostrar fácilmente en un aula.
Desde logo estas láminas reproducen un fenómeno moi interesante. Eu tiven a sorte de contruir en laboratorio de prácticas unha lámina así e a química que hai detrás é fascinante. Invito a todos os que teñan interese a buscar algo sobre o porqué.
Interesante actividad para despertar la curiosidad sobre los materiales y las propiedades termocrómicas de algunos de ellos. Entre algunas de sus aplicaciones: señalización cadena frio de alimentación, seguridad industrial (tuberías y conducciones), artículos de hogar y juguetería (cromos que al frotar muestran una imagen/dibujo), entre otras. En este antiguo artículo de Cienciaenacción se explican en más detalle, estos y otros materiales comerciales con propiedades curiosas.
¡Qué material tan guay! Me sorprende que este tipo de polímeros no sean más utilizados en el día a día. A mí, a bote pronto, se me ocurren unas oportunidades artísticas espectaculares. ¿Os imagináis un edificio revestido de este material y que sea un edificio/termómetro?
Acabo de encontrar el USO DEFINITIVO para esta lámina: La etiqueta de una birra, que dibuja un copo de nieve si está fría o un sol si está caliente…
Este material me parece muy interesante, su propiedad termocromática puede dar mucho juego en un aula. Los alumnos pueden incluso crear su propia escala de temperaturas a partir de los colores mostrados, asociando los colores a una temperatura medida con un termómetro. Me parece algo muy interesante y, además, me gustaría resaltar también el caso del famoso gallo del tiempo portugués. Esta figurita tradicional del país vecino informa sobre el tiempo a partir de una reacción con la sal de cloruro de cobalto, que cambia de color con la humedad. Este tipo de productos pueden servir para explicar conceptos en el aula de una manera muy interactiva y entretenida.
Está claro que cada día aparecen materiales más interesantes. Buscando un poco del tema de la pintura termocrómica, he encontrado que también existen telas con estas propiedades, que cambian de color con la temperatura, lo cual tiene un sinfín de aplicaciónes, especiamente a nivel sanitario. Este es un enlace de rtve que explica un poco del tema, la ropa inteligente.
Impresionante a gran variedade de propiedades e utilidades que poden ter os materiais … estas láminas térmicas deixoume totalmente asombrado. Adxunto un enlace da plataforma de comercio Alibaba, o cal nos ofrece unha gran variedade de pegatinas termocromáticas moi interesantes e divertidas, e todo a un baixo prezo !!!
Es espectacular la cantidad de materiales »raros» que existen en nuestro planeta de forma natural o que son creados por los seres humanos con la tecnología disponible en la actualidad. Me acuerdo de que en el instituto (en 1º ESO aproximadamente) un profesor nos habló sobre un material que sería ampliamente utilizado en el futuro debido a sus propiedades físicas. Este material se llama GRAFENO y está en fase de desarrollo actualmente, por lo que su implementación en el mundo de la fabricación es de momento una utopía. Fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim (Sochi, 1958) y Konstantin Novoselov (Nizhny Tagil, 1974) recibieron el Premio Nobel de Física. Como ya apuntó entonces Andre Geim, las aplicaciones potenciales del grafeno son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas. Este material es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Este es otro ejemplo de material que podría ser utilizado en el aula para explicar diferentes propiedades como podrían ser la flexibilidad, la conducción de la electricidad, la transparencia de un objeto o la impermeabilidad al agua entre otras.
Descubrín esas láminas ao facer o exercicio da cámara termográfica, neste vídeo no cal se poñen de cor negra cando están frías, e parécenme unha alternativa moito máis económica a cámara termográfica, porque é algo que se lle pode deixar os alumnos sen medo a que o rompan ( e en caso de que rompan unha lámina, o seu coste é moito menor)
¡Tinta electrónica! en la carrocería del coche. Esto causó una gran impresión en la previa del «Consumer Electronics Show» CES 2022. BMW ha ofrecido más información de cómo funciona su nueva y revolucionaria pintura exterior, que cambia de color a discreción según los gustos del conductor. ¡Increíble! Lo primero y más importante es ser precisos: lo que BMW ha creado no es una pintura per se, sino una fina capa de tinta electrónica que cubre la totalidad del vehículo. Esta tinta tiene la particularidad de que es sensible a estímulos eléctricos, de ahí que sea posible cambiar su opacidad y así jugar con el aspecto final del coche, alternando entre el color de su carrocería y el de la tinta en cuestión. Es un principio parecido al de la tinta de los libros electrónicos. Estas micropartículas tienen el grosor de un pelo.Esta innovación también permitirá dar un paso adelante en términos de eficiencia. Esto es así porque los colores oscuros absorben mucho más calor que los claros, de ahí que la posibilidad de alternar entre ambos podría mejorar hasta cierto punto la refrigeración del coche. Ahora tocará ver como permea esto en el ámbito legal.
La verdad, se trata de un material muy interesante con múltiples aplicaciones, ya no sólo dentro de lo técnico, sino también en el campo del arte.
En las láminas termocromáticas las zonas que se calientan a más de 28°C empiezan poniéndose de color rojo, después pasan por naranja, amarillo, verde, azul y violeta, para volver una vez más al negro, cuando se ha alcanzado una temperatura de más de 34°C. En el proceso de enfriamento, la termocromía va exactamente a la inversa. Si ponemos la lámina precalentada encima de una moneda, el cambio de colores muestra la absorción rápida del calor por los metales.
Ademáis de láminas termocromáticas existen as tintas termocromáticas, que dependendo da temperatura cambiarán de cor. Tamñen se pode dar o caso de que a cor aparecza ou desapareza. Estas tintas utilízanse por exemplo para coñecer a temperatura de certas bebidas. Existen viños ou cervexas nos que aparecerá un debuxo ou outro dependendo de si a bebida está quente ou fría.
De pequeña un juguete que me gustaba mucho era una Barbie que cambiaba de color al sumegirla en la bañera. La verdad es que nunca me había parado a pensar en qué materiales permiten esto, por lo que esta entrada me ha parecido muy interesante y hay muchas formas de llevarla al aula, como mediante juguetes o tazas en las que aparece un dibujo al llenarlas de líquido caliente.
Es interesante observar como este fundamento se aplica a objetos cotidianos como por ejemplo en los esmaltes de uñas que pueden cambiar de color según la temperatura a la que se sumerjan las manos, como se ve en este enlace. Esto es posible ya que estos esmaltes presentan un componente denominado tinte leucro cuya naturaleza se explica mejor en este link.
Que guay, Inés! A mi prima pequeña, las Navidades pasadas, le trajo el Papá Noel una sirena cuya cola cambiaba también de color al bañarla en agua caliente, le fascinó un montón. Este año, ya puedo contarle por qué sucedía eso, gracias a este post 🙂
La verdad es que nunca me había parada a pensar cual era el fenómeno que hacia que ciertos materiales cambiaran de color bajo el efecto de calor, como las tazas que cambian de color con las bebidas, los anillos de cambio de ánimo o el pelo de algunas muñecas al mojarlo, por ejemplo. Esto me lleva a realizar una breve investigación y encontré los siguientes enlaces de interés sobre el tema en rtve y en un blog.
Es una forma rápida de introducir a los alumnos en la existencia de materiales que responden de una manera diferente al cambio de temperatura. Esto se puede ver en objetos como tazas. Además sirve también para que los alumnos comprendan que cada vez que tocamos algo, dejamos una huella térmica en aquello que hemos tocado, y como en función de la temperatura que tengamos, esta huella y los colores que la forman, variarán.
Estas láminas térmicas pueden emplearse como indicadores de temperatura en lugar de una cámara termográfica. En química, por ejemplo, podrían emplearse para distinguir una reacción endotérmica de una exotérmica. Colocando un matraz Erlenmeyer con una reacción endotérmica sobre la lámina térmica esta produciría un cambio de color. Esto se debe a que un proceso endotérmico necesita un aporte de energía, el sistema toma energía del medio para que tenga lugar la disolución, es decir, absorbe calor. Esto provoca un aumento de la temperatura que se podría apreciar de forma visual a través de la lámina térmica.
Los experimentos con cristales líquidos termocrómicos pueden ser una forma estupenda de explorar las propiedades de los cristales líquidos y cómo responden a los cambios de temperatura. Realizando experimentos, los alumnos pueden observar los cambios de color que se producen al aumentar o disminuir la temperatura. También pueden conocer los distintos tipos de cristales líquidos y cómo interactúan entre sí. Los experimentos también pueden ayudar a los alumnos a comprender la importancia del control de la temperatura en diversas aplicaciones.
Comparto un artículo en el cual nos muestran diferentes proyectos donde utilizan tintas termocromáticas para conseguir algunas aplicaciones realmente interesantes. Un ejemplo es el de la cerveza danesa Mikkeller, en cuya etiqueta se puede ver un copo de nieve o bien el contorno de un sol, según ésta se enfría o calienta.
Este experimento me ha recordado a las tazas de desayuno que regalaba Cola-Cao hace años, las cuales dejaban ver un dibujo cuando se introducía un líquido caliente en su interior. Es algo que de pequeña no me paré a pensar, y que con los años cuando comprendes el fenómeno que hay detrás te sorprende y es agradable saber el por qué de las cosas.
Este tipo de materiales ayudan a demostrar estos fenómenos físicos en clase y a que los amumnos visualicen realmente estos conceptos. En este caso, este tipo de plásticos son muy útiles y la realización del experimento es fácil y rápida.
Otra posible práctica con este tipo de láminas sería colocando una lámina precalentada encima de una moneda, con el cambio de colores que se produce se podrá apreciar la rápida absorción del calor por los metales.
La termocromía es la capacidad de una sustancia de cambiar de color según los cambios de temperatura. Otros ejemplos que se pueden llevar a clase y mostrar a los alumnos son los anillos de «estado de ánimo» que estuvieron de moda hace unos años, o las tazas que cambian de color según la temperatura del líquido que contengan.
El fenómeno de cambio de color en las láminas termocromáticas, impulsado por la variación en el espaciado de las capas de su estructura cristalina al calentarse, es una aplicación fascinante de la termocromía. El comentario general es positivo, ya que destaca una aplicación realista y útil de este fenómeno termocromático. Sin embargo, para mejorar la comprensión del lector, se podría agregar una breve descripción de cómo funciona a nivel molecular este cambio de espaciado en la estructura cristalina. Otros ejemplos prácticos en la vida diaria: a) Etiquetas de Temperatura en Envases de Alimentos: Las etiquetas termocromáticas en envases de alimentos indican si el producto ha estado expuesto a temperaturas elevadas durante el transporte o almacenamiento, alertando sobre posibles problemas de seguridad alimentaria; b) Tazas o Vasos Térmicos: Tazas o vasos con recubrimientos termocromáticos cambian de color cuando se vierte un líquido caliente, indicando visualmente si la bebida está a una temperatura adecuada para beber; c) Juguetes para Niños: Juguetes termocromáticos, como aquellos que cambian de color con la temperatura del agua durante el baño, proporcionan una experiencia lúdica y educativa para los niños; d) Indicadores de Temperatura en Vehículos: Algunos vehículos están equipados con indicadores termocromáticos en la temperatura del motor, permitiendo a los conductores monitorear visualmente la temperatura del vehículo; e) Pinturas y Tintas Termocromáticas: Las pinturas y tintas termocromáticas se utilizan en la fabricación de ropa, arte y diseño de interiores para crear efectos visuales sensibles a la temperatura, agregando dinamismo y creatividad a diversos productos.
Estos ejemplos resaltan cómo las láminas termocromáticas y materiales afines se han integrado de manera efectiva en una variedad de contextos, desde la seguridad alimentaria hasta la creatividad en el diseño de productos y la monitorización de condiciones en tiempo real.
Experimento muy fácil de realizar y de llevar al aula. La existencia de estos materiales, cuyo comportamiento difiere a temperaturas en torno a 37 grados, los hacen interesantes para detectar un proceso febril. La sensibilidad de materiales a otras temperaturas, podrían tener interesantes aplicaciones industriales como detectar variaciones de temperaturas durante una reacción química o procesos. Aspectos muy interesantes para contar en el aula.
Este experimento lo realizamos en clase el otro día y resulta super curioso. Los materiales termocromáticos tienen muchas aplicaciones; por citar una curiosa, el futuro de la moda pasa por incluir este tipo de materiales en nuestras prendas. Y es que la ciencia y la investigación se abre paso en todas las áreas de conocimiento.
Recuerdo hace años tener un anillo que mudaba de color según la temperatura del dedo. E ir a Coruña a la «casa de las ciencias». Colocarme en un punto y reflejaba tu silueta por colores según las distintas temperaturas de las zonas del cuerpo. Muy interesante
Uno de los usos de las láminas termocromáticas es en la industria química en el campo de la seguridad. Se suelen colocar en tuberías y tanques de tal manera que de una manera visual alerte al operador si la temperatura a la que se encuentran los componentes se sitúa en niveles peligrosos, alertando a los trabajadores antes de su manipulación. Las láminas termocromáticas contienen pigmentos que responden a cambios de temperatura alterando su color. Estos pigmentos son sensibles al calor y pueden cambiar entre colores cuando la temperatura alcanza ciertos niveles. Por ejemplo, podrían volverse de un color cuando se calientan y regresar a su color original cuando se enfrían. Este fenómeno se logra mediante microcápsulas que contienen estos pigmentos. Cuando la temperatura aumenta, las microcápsulas se expanden, haciendo que los pigmentos cambien su disposición y, por lo tanto, su color. Cuando la temperatura disminuye, las microcápsulas se contraen y restauran el color original.
El experimento no es muy complejo de realizar y su interés no va a radicar en realizarlo, pero sí que es interesante explicar las aplicaciones que tiene, como por ejemplo, como sensores de temperatura en diferentes entornos, generación de energía, refrigeración pasiva en arquitectura… por lo tanto, considero que es un experimento muy útil siempre que lo relacionemos con situaciones en la que nuestro alumnado muestre interés.
Experimento sencillo y fácil de realizar con las láminas termocromáticas. Como dicen varias compañeras, me recuerda al anillo que cambiaba de color «según el estado de ánimo», o eso decían. Pero se ve que no, que era debido al calor que de la mano más que el estado de ánimo, y por supuesto al material del que estaban hecho los anillos.
Se trata de un experimento my sencillo y visual que se puede realizar fácilmente en el aula. Con esto podemos comprobar cómo se produce el intercambio de calor, ya que estas láminas cambian de color cuando se les aplica calor. Estás láminas comienzan cambiando a color rojo, y según aumenta la temperatura van cambiando a naranja, amarillo, verde, azul y violeta. En el proceso de enfriamiento cambian de color a la inversa.
As láminas térmicas teñen un uso moi interesante nas ciencias porque permiten analizar propiedades de diferentes materiais e controlar e regular as temperaturas dos mesmos moitas veces en traballos de bioloxía molecular. Tamén son moi importantes para poder illar equipamento en misións espaciais e conservar a unha temperatura estable ese equipamento. Existen tamén moitas cuncas que empregan este tipo de materiais e a temperatura ambiente son dunha cor base negro e cando lles introducimos algún líquido quente cambian de cor ou incluso fan ilustracións.
La expansión térmica de las capas en la estructura cristalina, que resulta en un cambio de color cuando se calienta la lámina, refleja el principio fundamental de que los sólidos tienden a expandirse con el aumento de la temperatura. Este fenómeno encuentra su explicación en la teoría de la termodinámica, donde el calor provoca un aumento en la energía cinética de las partículas, llevando a una expansión en la disposición molecular. El uso práctico de esta lámina como avisador de temperatura ejemplifica cómo los conceptos teóricos se pueden convertir en herramientas útiles y visuales para la medición de cambios térmicos.
Como usos curiosos quisiera añadir un par de ejemplos: por un lado el uso en utensilios de cocina y vajillas, así como en los envases de alimentos y bebidas. En este caso, las láminas térmicas nos dan información sobre la temperatura a la que se encuentran los alimentos. Por otro lado, me parece divertido el uso de dicho material en tarjetas de felicitación, también en arte y decoración. Este fin permite crear efectos visuales dinámicos y cambiantes, con un factor sorpresa destacable.
El comportamiento termocrómico, en la mayoría de los casos, se basa en pigmentos orgánicos, que se agrupan en microcápsulas con un diámetro de alrededor de 15 µm o menos con el objetivo de protegerlas de los químicos de su alrededor. Sus propiedades ópticas cambian a un estado de un color con una temperatura inferior a una temperatura de transición y sufre una decoloración cuando la temperatura es superior y con la capacidad de ser reversible cuando se enfría nuevamente. Hay varios trabajos recientes que demuestran los ahorros de energía asociados con el uso de materiales claros. Estos materiales frescos se caracterizan por una alta reflectancia en el rango cercano al infrarrojo del espectro solar, lo que da lugar a un calentamiento reducido de las envolturas debido a la absorción de radiación
Las láminas termocromáticas, además de servir para explicar conceptos de termodinámica y calor, permiten crear dibujos con las manos, lo que las convierte en una herramienta interesante para vincular la materia de Física y la de Educación Plástica, Visual y Audiovisual, combinando, de esta manera, el aprendizaje científico con la creatividad.
Algunos juguetes para niños y niñas presentan este fenómeno como algo «mágico» del juguete. Yo misma he tenido algunos muñecos que cambiaban de color en agua caliente y otros al frío dejándolos en el congelador o la nevera. Es un fenómeno muy atractivo que claramente despierta el interés en los niños y también el alumnado.
Las láminas térmicas son un ejemplo impresionante de cómo la física y la química se combinan para crear herramientas útiles e innovadoras. El cambio de color, causado por el aumento del espaciado entre las capas de su estructura cristalina cuando se calientan, no solo es visualmente atractivo, sino también funcional. Este fenómeno convierte a estas láminas en una solución práctica para aplicaciones como medidores de temperatura o sistemas de advertencia, ofreciendo una respuesta inmediata y visible a cambios térmicos. Este experimento sin duda dejará a los alumnos asombrados por su impacto visual.
Los cristales líquidos son una de las excepciones al enunciado general de que hay tres estados de equilibrio de la materia: sólido, líquido y gas. Son materiales que presentan al menos una fase intermedia entre la líquida isótropa y la sólida cristalina, en función de la temperatura y/o de la concentración en un determinado disolvente. En este tipo de estados intermedios, las moléculas carecen del orden posicional de un cristal, pero poseen cierto grado de ordenamiento al igual que los sólidos y fluyen como un líquido. Las moléculas de la fase sólida están perfectamente ordenadas, las de la fase líquida no tienen orden y los cristales líquidos retienen algún orden. Así pues, son fases fluidas y con propiedades anisótropas. En el segundo curso del Grado en Química realicé una práctica sobre la preparación de cristales líquidos termocromáticos de compuestos de colesterilo. Recuerdo que el procedimiento experimental era muy sencillo, ya que se obtenían al mezclar tres sustancias sólidas. En mi caso, realicé dos tipos de cristales líquidos mezclando carbonato de colesteril-oleilo, pelargonato de colesterilo y benzoato de colesterilo en distintas cantidades. Estas dos láminas cromáticas tenían distinto intervalo de transición de temperatura, y los colores que se observaban al calentarse o enfriarse eran distintos, lo que se puede emplear para multiples aplicaciones mencionadas en los comentarios anteriores. Además, mostraban iridiscencia, que es un fenómeno óptico en el que los colores cambian según el ángulo desde el que se observa la superficie.
En los vídeos se muestran unos efectos muy interesantes. Como Julia, yo también realicé las prácticas de laboratorio en la asignatura de Química Física para sintetizar cristales líquidos. Como dijo ella, la síntesis es súper sencilla y creo que hasta podría ser realizada por alumnado de Química de Bachillerato, todavía tengo el artículo en el que se describía esta práctica (Van Hecke, G. R., Karukstis, K. K., Li, H., Hendargo, H. C., Cosand, A. J., & Fox, M. M. (2005). Synthesis and Physical Properties of Liquid Crystals: An Interdisciplinary Experiment. Journal of Chemical Education, 82(9), 1349). En el artículo se habla de su carácter multidisciplinar al integrar conceptos de biología, química y física. Otra sustancia que muesta termocromismo es una que descubrimos el otro día haciendo un trabajo del máster: la tinta de los bolígrafos borrables de Pilot. Esta tinta está compuesta por pigmentos leuco, que son termocromáticos y se vuelven incoloros a causa del calor generado por la fricción de la goma de borrar. En los vídeos se muestran unos efectos muy interesantes. Como Julia, yo también tuve la oportunidad de realizar prácticas de laboratorio en la asignatura de Química Física para sintetizar cristales líquidos. Coincido con ella en que la síntesis es sorprendentemente sencilla y, de hecho, creo que podría adaptarse para ser realizada por alumnado de Química de Bachillerato, lo que sería una experiencia educativa enriquecedora. Todavía conservo el artículo donde se describe esta práctica:
Van Hecke, G. R., Karukstis, K. K., Li, H., Hendargo, H. C., Cosand, A. J., & Fox, M. M. (2005). Synthesis and Physical Properties of Liquid Crystals: An Interdisciplinary Experiment. Journal of Chemical Education, 82(9), 1349.
En este artículo se destaca el carácter multidisciplinar de la síntesis de cristales líquidos, integrando conceptos de química, física y biología. Esto refuerza su potencial como herramienta educativa para conectar diversas áreas del conocimiento. Por otro lado, me parece interesante mencionar otra sustancia que muestra termocromismo, algo que descubrimos recientemente haciendo un trabajo del máster: la tinta de los bolígrafos borrables de Pilot. Esta tinta contiene pigmentos leuco, que son termocromáticos y se vuelven incoloros a causa del calor generado por la fricción de la goma de borrar. La verdad es que no me ha quedado muy claro el mecanismo, la información más rigurosa que he encontrado se puede leer en este artículo:
Campbell, D. J., Bosma, W. B., Bannon, S. J., Gunter, M. M., & Hammar, M. K. (2012). Demonstration of Thermodynamics and Kinetics Using FriXion Erasable Pens. Journal of Chemical Education, 89(4), 526–528.
Este fenómeno también podría servir como ejemplo práctico y cotidiano para hablar sobre los compuestos termocromáticos en el aula.