|
Artilugios y juguetes científicos |
Termodinámica
Pajarito
bebedor  |
Este pajarito
es un curioso
artilugio que parece desafiar todas las leyes de la física.
Mete su cabeza en un vaso de agua, inmediatamente se endereza
y empieza a oscilar. Pero la oscilación no se amortigua
del todo, el pájaro se inclina de nuevo, bebe en el vaso
y empieza de nuevo su movimiento como si fuera una máquina
de movimiento perpetuo.
|
|
|
La
segunda ley de la Termodinámica afirma que para transformar
el calor (movimiento molecular aleatorio) en trabajo (movimiento
organizado en gran escala) tienes que transferir calor desde un
objeto caliente a uno más frío. Sin diferencias de
temperatura, no hay trabajo. El pájaro bebedor produce la
diferencia de temperatura necesaria enfriando su cabeza, pero con
ésto no se viola la segunda ley de la termodinámica
El cuerpo del pájaro
está hecho de un tubo de vidrio con un bulbo en un extremo
(la cabeza del pájaro), y otro bulbo de cristal en el otro
extremo (la cola). Todo está medio lleno con un líquido
que tiene un punto de ebullición bajo. El resto del pájaro
lleno con el vapor de ese líquido. Cuando el pájaro
está recto, el vapor en su cabeza no está en contacto
con el líquido de su cola. Se empieza, introduciendo el pico
en el agua. La esponja de su cabeza se empapa rápidamente.
Al mismo tiempo en la posición horizontal del cuerpo del
pájaro los dos recipientes de vapor entran en contacto, el
líquido en el cuerpo puede fluir libremente. Por otra parte
el pájaro está diseñado de manera que la mayor
parte del líquido se encuentra en la mitad inferior del pájaro,
haciendo su cola pesada, por ello el pájaro se endereza.
La cabeza, sin embargo,
está ahora mojada, y se enfría por evaporación.
La presión ejercida por el vapor de un líquido próxima
a la ebullición es muy sensible a la temperatura, de manera
que la presión en la cabeza fría del pájaro
disminuye, y la presión más alta en la cola fuerza
al líquido a subir hacia la cabeza. El pájaro empieza
a oscilar un poco antes de que el enfriamiento empiece realmente.
Ahora actúa como un péndulo que se acorta - la velocidad
de oscilación y el ángulo de oscilación aumentan-.
Eventualmente, se absorbe suficiente líquido hacia la cabeza,
que se hace lo suficientemente pesada para que se incline para beber
de nuevo. Por supuesto una vez que está horizontal, las dos
cámaras de vapor igualan su presión, y el líquido
fluye de nuevo hacia la cola del pájaro. El nuestro los adquirimos
en una tienda australiana por unos 10€ incluidos los gastos
de envío.
Volver
a otras páginas de experiencias:
Taller
de Juguetes |
|
|
|
Estos
"termómetros" constan de dos bulbos de vidrio comunicados por un
tubo estrecho, de diseño más o menos artístico en forma de corazón,
espiral, u otras formas más o menos simpáticas. En el interior del
bulbo inferior hay un líquido muy volátil (normalmente, algún tipo
de éter) coloreado. |
Hemos
observado que en algunos el color del líquido desaparece, sobre
todo en los de color morado. Cuando colocamos las manos sobre el
bulbo inferior, se volatiliza algo de líquido y aumenta la presión
del vapor, el cual empuja al líquido haciéndolo subir a través del
tubo hacia el bulbo superior. El líquido ascenderá tanto más cuanto
más energía en forma de calor le comuniquemos al bulbo inferior,
por eso se relaciona un ascenso muy fuerte (o muy débil) con el
ardor (o poco ardor) propio de estar muy (o poco) enamorado. Cuando
ha subido prácticamente todo el líquido al bulbo superior, se observa
como si el líquido estuviera hirviendo, pero la presencia de burbujas
no se debe a la ebullición del líquido (atribuida a la gran energía
en forma de calor que desprenden las manos de una persona muy enamorada),
sino al hecho de que cuando el nivel del líquido que hay en el bulbo
inferior desciende hasta la altura de la boca del tubo de comunicación,
comienza a pasar vapor entremezclado con el líquido que va ascendiendo,
y llega al bulbo superior en forma de burbujas. Puede adquirirse
en algunas multiprecio Hay otro juguete basado en la misma propiedad
física en forma de bolígrafo que es el bolígrafo con "tinta cerebral".
Puede adquirirse en tiendas Dideco u otras tiendas asociadas al
programa exploreco. Los nuestros los adquirimos en una tienda multiprecio
por 1,8 € cada uno.
Volver
a otras páginas de experiencias:
Taller
de Juguetes |
|
|
|
Lo
inventó en 1875 Sir William Crookes para estudiar los gases a baja
presión, por eso también se conoce como radiómetro de Crookes. Consiste
en un recipiente esférico de vidrio, del cual se ha extraído (parcialmente)
el aire, y que tiene en su interior un molinete formado por cuatro
aspas de mica que pueden girar alrededor de un eje vertical; cada
aspa tiene una cara ennegrecida y la otra blanca. Si incide luz
sobre el radiómetro, las aspas se ponen a girar y la rotación es
más rápida cuanto más intensa es la luz que ilumina el radiómetro.
|
|
| Las
aspas giran en el sentido que va desde la cara negra a la blanca
de cada aspa, lo cual indica que su movimiento se debe a las colisiones
que el gas residual que queda en el recipiente efectúa contra las
aspas, en lugar de deberse a la incidencia directa de la radiación
luminosa sobre las aspas. La explicación de todo esto se debe a
que la cara negra de cada aspa se calienta más que la blanca, ya
que absorbe la radiación que incide (en lugar de reflejarla, como
hace la cara blanca), y las moléculas del gas que están próximas
a una zona más caliente (la cara negra) adquieren más energía cinética
que las que hay cerca de la cara blanca. En consecuencia, se le
transfiere más momento lineal a cada aspa debido a los choques que
le llegan por la cara negra que debido a los que le llegan por la
cara blanca, y por eso el molinete gira en el sentido que va de
la cara negra a la cara blanca de cada aspa. De hecho, no es necesaria
la luz visible para hacer girar las aspas del radiómetro, ya que
basta con radiación calorífica (infrarrojos). Si se introduce el
radiómetro dentro de un congelador podemos observar que las aspas
giran en sentido contrario al que hemos descrito anteriormente,
ya que ahora la cara negra de cada aspa se enfría más rápidamente.
Si dentro del radiómetro se hiciera el vacío (o hubiera una presión
muy baja), el molinete giraría en sentido contrario al que acabamos
de describir, porque ahora la principal transferencia de momento
lineal a las aspas se debería a la luz que se refleja en las caras
blancas y se absorbe en las caras negras. Sin embargo hay otras
explicaciones
más o menos afortunadas. Para mayor información puede
consultarse el libro de Wolke. Nuestro radiómetro lo adquirimos
en Dideco por 13,75 €.
Volver
a otras páginas de experiencias:
Taller
de Juguetes |
| |
|
|
|
Este
curioso termómetro consiste en un tubo de cristal en cuyo interior
hay unas pequeñas esferitas de cristal sumergidas en un líquido,
de manera que algunas de las esferas están en el fondo y otras en
la parte superior. Cada esfera está marcada con un número que representa
una temperatura. Cuando la temperatura sube, parte de las esferas
del fondo ascienden, y cuando la temperatura baja parte de ellas
descienden debido al cambio de densidad de los distintos líquidos,
generalmente distintos disolventes orgánicos o mezclas de
ellos de bajo punto de ebullición. |
|
El
nuestro lo adquirimos en Saguenay por 42,3 €.
Volver
a otras páginas de experiencias:
Taller
de Juguetes |
|