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Vela Misteriosa

Título Actividad:

Vela Misteriosa

Principios a explicar:
Diferencia de presiones, combustiones.

Material:
1 Barra de plastilina
1 Plato hondo
1 Caja de cerillos
1 Vaso de vidrio transparente
Agua

Procedimiento:
Se vertirá agua en el plato hasta que se alcance un nivel de 1 cm. Después con la plastilina haremos un montículo, de unos 4 cms. de alto, que servirá de base para colocar tres cerillos. Pondremos el montículo, con todo y cerillos, justo en medio del plato, encenderemos los cerillos y taparemos el montículo con el vaso. Los cerillos durarán prendidos unos instantes, se apagarán y poco después el nivel del agua dentro del vaso subirá.

Marco Teórico:
Una combustión es una reacción en que toman parte oxígeno (comburente) y un cuerpo que contenga carbón (combustible), desprendiendo calor y dióxido de carbono. En este tipo de procesos se dice que se está quemando al cuerpo que contiene carbón, llamado combustible. Lo que pasa es que el cuerpo se está oxidando de manera acelerada, gracias al comburente que es el oxígeno.
Todos los cuerpos incrementan su volumen cuando aumenta su temperatura, a esto se le conoce como dilatación térmica de los cuerpos. El proceso inverso es la contracción, que es cuando disminuyen su temperatura y su volumen. Los cambios más drásticos de volumen se presentan cuando se pasa de un estado a otro de la materia, por ejemplo de sólido a líquido o (más aún) de líquido a gas.
Nuestro planeta está rodeado por una capa de aire de casi mil kilómetros de alto, sin embargo la mayor parte del aire de ésta se encuentra concentrado en los primeros 50 km. Esta capa de aire, llamada atmósfera, debido a la gravedad ejerce una presión sobre todos los cuerpos sobre la superficie terrestre. Presión se define como fuerza por unidad de área, entonces podemos decir que la presión atmosférica es la fuerza que ejerce una columna imaginaria de aire sobre un área específica. Como resulta evidente, a mayor altura será menor la presión porque habrá menor aire sobre el objeto; debido a esto la presión atmosférica siempre será mayor al nivel del mar. Aunque muchas veces ni nos percatamos de ella, esta presión es muy grande y nos permite llevar a cabo muchas actividades comunes como bombear agua, beber usando un popote o volar aviones.
Regularmente no percibimos la presión del aire, porque todos los lugares a los que vamos tienen la misma presión. Sin embargo cuando generamos una presión menor en un espacio u objeto, inmediatamente nos percatamos de la enorme fuerza del aire.

Explicación:
Preguntas: ¿Por qué se apagan los cerillos?, ¿Tienen que ver algo con que suba el agua?
Para que se queme un objeto, como nuestros cerillos, siempre necesitamos tener suficiente cantidad del elemento que permite la combustión: el oxígeno. Conforme el objeto se quema el oxígeno que tiene cerca se consume y es necesario tener más de este elemento cerca o de lo contrario la combustión no seguirá.
Cuando tapamos los cerillos prendidos con el vaso les dejamos disponible sólo una moderada cantidad de oxígeno, que es rápidamente consumido en la combustión pero no se repone y los cerillos acaban por apagarse.
Por otro lado, una característica esencial de una combustión es que desprende calor y los cerillos no son excepción. Desde que la llama es encendida se está calentando el aire alrededor de ella, haciendo que ocupe un lugar mayor; cuando la tapamos el proceso continúa dentro del vaso. Cuando el fuego se extingue el aire ya no tiene nada que lo caliente o que siquiera mantenga su temperatura, por lo que se empieza a enfriar y, por ende, a contraerse. El aire ocupa un espacio más pequeño que antes, lo que hace que la presión adentro del vaso sea menor que afuera.
Hay que decir que la de afuera es la que se conoce como presión atmosférica, que es la que proviene del peso de los más de 50 kms de aire que tenemos sobre nuestras cabezas y posee una gran fuerza. Pues bien, esta misma presión empuja al agua que hay en el plato para que entre al vaso y compense la diferencia de presión.

Diseño: Grupo ¡Eureka!, Miguel García
 

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