EXPERIMENTO DE TERMODINAMICA

LA PRESIÓN DE LOS GASES

El vacío producido (al baño maría) para conservar algunos alimentos se basa en el mismo principio que nuestro experimento…

Los tres estados clásicos en los que puede encontrarse la materia son: el sólido, en el que tiene una forma y un volumen constante; el líquido, en el que no tiene una forma fija pero si un volumen constante; y el gaseoso, en el que no tiene ni forma ni volumen constante.

Otra de las características de los gases es la gran variación del volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión. Cuanto mayor es la temperatura a la que se encuentran, mayor es el volumen (expansión) que ocupan, si se mantiene la presión. Este hecho se puede observar en múltiples ocasiones, como en el clima terrestre con los flujos de aire caliente de la atmósfera. Si por el contrario, se mantiene el volumen fijo, aumentará de una forma proporcional su presión, como es en el caso de la combustión en los motores de los vehículos.

CÓMO METER UN HUEVO EN UNA BOTELLA.

En este experimento, comprobaremos, de una forma sencilla, la termodinámica del aire (gas) contenido en la botella.

MATERIAL NECESARIO.

• Una botella de cristal cuya boca sea algo menor que el tamaño de un huevo.

• Un huevo cocido y pelado.

• Una cerilla.

INSTRUCCIONES.

Enciende la cerilla e introdúcela en la botella de cristal. Seguidamente coloca el huevo duro sobre la boca de la botella para taparlo. Espera unos segundos y comprobarás como funciona.

EXPLICACIÓN

Al calentarse el aire que está contenido en la botella, las moléculas que constituyen el aire (nitrógeno 78%, oxígeno 21%, etc.) se mueven de una forma más frenética (teoría cinética de los gases) por lo que si confinan en un recinto cerrado, ejercerán mayor presión sobre las paredes del recinto. En el caso del aire que estaba dentro de la botella, al no estar confinado, se escapa al exterior, para mantener así la presión constante en el interior. Cuando la boca de la botella se tapa con el huevo, que posee una gran flexibilidad por estar cocido, la pequeña llama se apaga (combustión del oxígeno del interior) con lo que la temperatura comienza a descender, disminuyendo la presión del aire al estar contenido en un volumen constante.

Como consecuencia de la menor presión del aire del interior de la botella, el aire del exterior ejerce una 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.

EXPERIMENTO DE CALOR Y TEMPERATURA

Para realizar nuestro experimento necesitamos:

• Una bolsa de plástico.

• Alcohol.

• Una bandeja.

• Agua caliente.

1.  Ponemos un poco de alcohol en la bolsa de plástico.

2.  Cerramos la bolsa procurando que no quede aire atrapado en el interior.

3. Colocamos la bolsa de plástico en una bandeja y añadimos, con mucho cuidado, agua muy caliente (próxima a la ebullición).

Vemos que la bolsa se infla rápidamente.

EXPLICACIÓN

El alcohol etílico (etanol) es un líquido incoloro, inflamable y muy volátil con una temperatura de ebullición baja (78 ºC).
Al dejar caer agua caliente sobre la bolsa de plástico, el alcohol se transforma en vapor.
Por último, el vapor infla la bolsa rápidamente.

EXPERIMENTO DE LA DENSIDAD

VOLCÁN SUBMARINO

Para realizar nuestro experimento necesitamos:

 Agua

 Colorante

 Un frasco de cristal pequeño con tapadera

Un frasco de cristal grande.

En primer lugar hacemos un agujero en el centro de la tapadera del frasco pequeño. Luego llenamos el frasco con agua caliente y añadimos el colorante (por ejemplo un poco de tinta roja). Por último, llenamos el frasco de cristal grande con agua y metemos el frasco pequeño. En unos segundos vemos que el agua coloreada sale del frasco pequeño y sube a la superficie.

Explicación

La convección es una forma de transferencia de calor propia de los fluidos. En nuestro caso, el agua caliente del frasco pequeño es menos densa que el agua del frasco grande que se encuentra a menor temperatura. Por este motivo, el agua coloreada menos densa sube a la superficie desplazando el agua que se encuentra en la superficie 

EXPERIMENTO DE FUERZA Y PRESION. 

Para realizar nuestro experimento necesitamos:

Un par de globos.

Un tubito de plástico rígido.

En nuestro experimento inflamos los dos globos con volúmenes muy desiguales y los ponemos en contacto mediante el tubito de plástico. Para unir los globos al tubito sin que se salga el aire se retuerce la boca del globo y luego se encaja la boca del globo en uno de los extremos del tubo. El tubito de plástico tiene que tener el tamaño adecuado para evitar que escape el aire.

¿Qué sucede al poner en contacto los dos globos? 
El aire pasa del globo con menor volumen al globo con mayor volumen.

Explicación
Al soplar un globo introducimos aire, aumenta la presión interna y el globo se infla aumentando de tamaño. En la superficie del globo aparece una fuerza (tensión superficial) que se opone al aumento de volumen.

Al inflar el globo se pueden distinguir dos etapas:

1.      En primer lugar soplamos en el globo llenándolo de aire sin que se infle. La presión interna aumenta poco a poco pero la tensión superficial impide inflar el globo.

2.      Si seguimos soplando conseguiremos inflar el globo. Ahora, superado el esfuerzo inicial, es más fácil inflar el globo. La tensión superficial y la presión interna disminuyen al aumentar el tamaño del globo.

Por lo tanto, al poner en contacto los dos globos con diferentes volúmenes el aire pasa del globo pequeño (con mayor presión interna) al globo grande (con menor presión interna) para igualar las presiones de los dos globos.

EXPERIMENTO DE PRENSA HIDRAULICA.

¿QUÉ NECESITAMOS?

Una mesa normal y una bolsa de plástico

Nuestra voluntaria escaladora

Un tablero para colocar sobre la mesa o como en este caso otra mesa colocada encima de la primera

DETALLE IMPORTANTE: Observa que al colocar las dos mesas con la bolsa en medio, dejamos la boca de la bolsa hacia afuera

EMPIEZA EL EXPERIMENTO

Hacemos subir a nuestra voluntaria encima de las mesas que hemos colocado.
¡¡ Ahí está!!

Acercamos la boca al extremo de la bolsa y empezamos a soplar. Observaremos que la mesa superior se eleva lo suficiente como para meter nuestra mano. Como verás no hay truco ya que se ven los pies de nuestra colaboradora a la que hemos levantado con un par de.....pulmones.

Este experimento está basado en la prensa hidráulica, similar a la que hay en los talleres de vehículos, para elevarlos. Por eso colocando un pequeño cuerpo en uno de sus émbolos, se puede levantar un otro muchísimo mayor en el otro émbolo, ya que la presión ejercida en el émbolo pequeño (que sería nuestra boca), se transmite íntegramente al émbolo grande (que sería la tabla o mesa donde se apoya el objeto o la persona). 

La prensa hidráulica se basa en el Principio de Pascal, que dice: “La presión ejercida en un punto de un fluido incompresible, se transmite íntegramente a todos los puntos del mismo”. Aquí aunque el aire es comprensible, dado que las presiones no son muy elevadas, apenas tiene incidencia en el resultado del experimento.

EXPERIMENTO PRINCIPIO DE ARQUIMEDES.

Para realizar nuestro experimento necesitamos:

Un par de vasitos de yogur,

Arena de playa,

Una jarra con agua,

Hilo

Goma elástica.

En primer lugar llenamos uno de los dos vasitos de yogurt con la arena de playa y luego le ponemos la tapa. Se puede unir la tapa con pegamento.

Luego unimos la goma elástica y los dos vasitos tal como aparece en las imágenes: el vaso con arena unido por unos hilos al otro vasito y éste unido por hilos a la goma elástica.

Si colgamos el conjunto podemos ver que la goma elástica se deforma por el peso de los dos vasitos y de la arena. Colgamos una tuerca con hilo junto a los vasitos para indicar la deformación inicial de la goma elástica.

Si introducimos el vasito con arena en una jarra y la llenamos de agua vemos que la goma elástica disminuye su longitud (sube el vasito).

Cuando el vasito con arena está totalmente sumergido en el agua la longitud de la goma elástica es claramente inferior (se aprecia gracias a la tuerca que indicaba la longitud inicial)

Si ahora llenamos el vaso superior con agua vemos que la goma elástica se alarga (baja el vasito) y recupera su longitud inicial (la que tenía antes de meter el vaso con arena en la jarra con agua)

Explicación:

La goma elástica se deforma por el peso de los objetos que cuelgan de ella: los dos vasitos y la arena. Según la ley de Hooke la deformación de la goma elástica es directamente proporcional a la fuerza aplicada en el extremo inferior (el peso de los cuerpos)

Si sumergimos el vasito con arena en agua, experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (la fuerza de empuje) igual al peso del agua desalojada por el vasito (principio de Arquímedes) , es decir, igual al peso de un volumen de agua igual al volumen del vasito sumergido en el agua.

Esta fuerza vertical y hacia arriba compensa, en parte, la fuerza hacia abajo ejercida por los cuerpos (su peso), por esto disminuye la fuerza y disminuye la longitud de la goma elástica (sube el vasito).

Al llenar el vaso superior con agua, el peso del agua hacia abajo compensa la fuerza de empuje sobre el vasito sumergido en la jarra con agua, y la goma elástica recupera su longitud (baja el vasito). Por tanto, la fuerza de empuje que experimenta el vasito inferior es igual al peso del agua que llena el vasito superior.

Todo cuerpo sumergido en agua experimenta una fuerza vertical y hacia arriba (la fuerza de empuje), igual al peso del agua desalojada.

EXPERIMENTO DE FLUJO Y FLUIDOS.

MANOMETRO:

Medidor de presión; la mayoría de ellos miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local. Para pequeñas diferencias de presión se emplea un manómetro que consiste en un tubo en forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y el otro extremo abierto a la atmósfera. El tubo contiene un líquido, como agua, aceite o mercurio, y la diferencia entre los niveles del líquido en ambas ramas indica la diferencia entre la presión del recipiente y la presión atmosférica local. Para diferencias de presión mayores se utiliza el manómetro de Bordón, llamado así en honor al inventor francés Eugene Bordón. Este manómetro está formado por un tubo hueco de sección ovalada curvado en forma de gancho. Los manómetros empleados para registrar fluctuaciones rápidas de presión suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea.

Debido a que la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, hay que sumar ésta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. Una lectura negativa del manómetro corresponde a un vacío parcial.

Como A y B están a la misma altura la presión en A y en B debe ser la misma. Por una rama la presión en B es debida al gas encerrado en el recipiente. Por la otra rama la presión en A es debida a la presión atmosférica más la presión debida a la diferencia de alturas del líquido manométrico.

EXPERIMENTO DE EL PRINCIPIO PASCAL. 

Para realizar nuestro experimento necesitamos:

Una jeringa grande

Un par de tuercas

Unos globos pequeños

Agua.

En primer lugar llenamos el globo de aire, le atamos un par de tuercas y lo metemos en la jeringa llena de agua. Las tuercas permiten que el globo no flote.
Si colocamos el émbolo de la jeringa y presionamos un poco podemos ver que el globo reduce su tamaño. Si luego subimos un poco el émbolo el globo recupera su tamaño original.

¿Qué sucede si seguimos subiendo el émbolo? Podemos ver que el globo aumenta de tamaño y, finalmente, asciende desde el fondo.


EXPLICACIÓN:
Al bajar o subir el émbolo se produce una variación de presión que el agua transmite con la misma intensidad en todas direcciones (principio de Pascal). Al empujar el émbolo el aumento de presión reduce el tamaño del globo y al subir el émbolo se produce una disminución de presión y el globo aumenta de tamaño.

Sobre el globo situado en el fondo de la jeringa actúan dos fuerzas: su peso (dirigido verticalmente y hacia abajo) y el empuje (dirigido verticalmente y hacia arriba) Inicialmente el peso es superior al empuje (P > E) y el globo permanece en el fondo.

Al subir el émbolo disminuye la presión y el globo aumenta de tamaño. El peso del globo no cambia pero la fuerza de empuje aumenta al aumentar el volumen del cuerpo sumergido (principio de Arquímedes).

Al final el empuje es tan grande que supera al peso (E > P) y el globo asciende desde el fondo del recipiente.

EXPERIMENTO DE PRESION ATMOSFERICA

Material que vas a necesitar:

• Botella de plástico de 1, 1,5 o 2 litros de capacidad (de las de agua mineral o, mejor todavía, de las de bebidas gaseosas, p.ej., coca cola)
• Agua hirviendo
• Grifo de agua fría

¿Cómo hacemos el experimento?

• En primer lugar debemos calentar agua hasta su punto de ebullición. Aproximadamente con 1/4 de litro nos bastará.
• Después echamos el agua en la botella ayudándonos de un embudo. Veremos que la botella se "arruga" un poco por acción del calor.

PRECAUCIÓN: Mucho cuidado con el agua hirviendo puede causar quemaduras. Los niños deben realizar el experimento con ayuda de una persona mayor.

• Agitamos un poco la botella para que el vapor de agua ocupe todo el interior y desplace al aire hacia afuera de la botella.
• Tapamos rápidamente la botella con su tapón.
• Por último, enfriamos la botella por fuera con agua fría. Verás como la botella comienza a aplastarse por acción de la presión atmosférica.

¿Por qué ocurre esto?

En primer lugar tenemos que explicar por qué, a veces, al echar el agua caliente la botella se "encoge" un poco. Esto depende del material de que este hecha. En el caso de las botellas de agua mineral, el material suele ser PET (polietilentereftalato); se trata de un material termoplástico que se ablanda por acción del calor.

En segundo lugar hay que explicar por qué se aplasta la botella por acción de la presión atmosférica. Cuando añadimos el agua hirviendo, se desprende una gran cantidad de vapor de agua que tiende a ocupar casi todo el espacio interior de la botella, desplazando al aire que había en su interior. Cuando la tapamos, casi no queda aire, pero la presión interior sigue siendo igual a la presión exterior.

¿Qué pasa al enfriar? Al enfriar la botella, el vapor de agua tiende a condensarse, formando gotitas. De tal forma que el espacio que ocupaba en el interior de la botella se queda vacío, ya no hay gas que ejerza presión desde el interior (en realidad, siempre queda algo, pero la presión en el interior disminuye). Sin embargo, en el exterior sigue habiendo aire que ejerce presión sobre las paredes. La diferencia de presiones entre el interior y el exterior es la que provoca que la botella se aplaste.

Un fenómeno muy habitual

Se trata de un fenómeno habitual en nuestra vida cotidiana aunque no siempre nos demos cuenta de ello. Por ejemplo cuando metemos, en verano, una botella de agua al frigorífico; al ir a sacarla, ya fría, vemos que está un poco comprimida (hasta se oyen crujidos), aunque no tanto como en el experimento que acabamos de hacer.

Pero el fenómeno también puede darse a la inversa. Algunas veces, cuando sacamos una bolsa de comida del congelador, vemos que la bolsa empieza a hincharse. Realmente lo que pasa es que al aumentar la temperatura del aire que contiene la bolsa aumenta su presión, por eso la bolsa se hincha. Algo parecido ocurre con los tubos de cremas y bronceadores que se llevan a la playa. Cuando vamos de una zona alta (por ejemplo, desde la montaña) a la playa, nos encontramos los tubos un poco "espachurrados" debido a que la presión atmosférica en el nivel del mar es mayor que en la montaña; la presión del aire exterior es, en este caso, mayor que la del aire que había en la montaña, por tanto el tubo se aplasta hasta que se igualan las presiones interior y exterior. Incluso, a veces, al abrirlo sale disparada la crema. Cuando volvemos de la playa suele ocurrir lo contrario: nos encontramos el tubo hinchado.

EFECTOS Y APLICACIONES DE:

EFECTOS DE LA LUZ EN LA SALUD

Entre los efectos más importantes de la luz en la salud tenemos:

1.     trastorno afectivo estacional (TAE):   Según los estudios en otoño e invierno se observa un incremento de la depresión y de las crisis de ansiedad por la escasez de luz natural, es el Trastorno Afectivo Estacional (TAE).

2.    La influencia de la luz en los neurotransmisores cerebrales modifica la atención, el humor y el comportamiento, altera la salud humana y afecta al rendimiento laboral. 

3.    La investigación en fotobiología muestra que una carencia crónica de iluminación puede ser causa alteraciones de salud como insomnio, estrés, ansiedad, cefaleas, mareos, fatiga crónica, raquitismo, incluso inapetencia sexual, impotencia e infertilidad.

4.    la ausencia de iluminación solar influye negativamente sobre el estado de ánimo y afecta a la capacidad del cerebro para el manejo de la información.
Por tanto la calidad de la iluminación artificial es significativa para salud humana, igual que para la seguridad y el rendimiento laboral.

APLICACIONES EN LA SALUD DEL SONIDO

Entre las aplicaciones más importantes del sonido en la salud tenemos:

1.     La terapia del sonido, forma parte del área de la salud, consiste  en emplear la música, el acontecimiento sonoro y la vibración como instrumento para comunicar y manifestar a la persona humana. Toma en cuenta al hombre y a las vibraciones percibidas por él desde muy temprana edad.

2.    Desde épocas antiguas en la historia, se conoce el poder de la música para moderar las emociones y la conducta. Logra ordenar el ser interno del individuo haciendo posible la creación de una situación útil para futuros aprendizajes.

3.    Hay diversos libros en los cuales se muestran ciertas obras musicales con aplicaciones para combatir algunos síntomas como la arritmia cardiaca, estados depresivos, hiperactividad, etc. en los que no se toma en cuenta la individualidad del ser que recibe el tratamiento.

4.     La terapia del sonido está definida como un proceso dinámico con el cual el músico-terapeuta ayuda al paciente a alcanzar la salud utilizando acontecimientos musicales y sus relaciones.

5.    Pueden beneficiarse de las aplicaciones con terapia del sonido:

·                Los que buscan desarrollo personal.

·                Los que padecen trastornos emocionales.

·                Los que tienen discapacidades físicas o sensoriales.

·                Los de la tercera edad.

·                Niños con problemas de aprendizaje o trastornos del lenguaje.

·                Mujeres embarazadas.

·                Pacientes en situación terminal.

·                Los que se encuentran en estado de coma.

·                Los que padecen adicciones y los internos en las cárceles.

·                 

EFECTOS DEL MAGNETISMO EN LA SALUD

Entre los efectos más importantes del magnetismo en la salud tenemos:

Ø  El campo magnético induce al sueño.

Ø  Presentación de ligera cefalea.

Ø  Aumento en la diuresis durante las aplicaciones de campo magnético.

Ø  Sensación de hormigueo en la parte tratada.

Ø  Aceleración del proceso de supuración presente, en el caso de infecciones.

EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD EN LA SALUD

Entre los efectos más importantes de la electricidad en la salud tenemos:

v  Paro cardíaco: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por parada cardíaca.

v  Asfixia: Se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. el choque eléctrico tetaniza el diafragma torácico y como consecuencia de ello los pulmones no tienen capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo.

v  Quemaduras: Internas o externas por el paso de la intensidad de corriente a través del cuerpo por Efecto Joule o por la proximidad al arco eléctrico. Se producen zonas de necrosis (tejidos muertos), y las quemaduras pueden llegar a alcanzar órganos vecinos profundos, músculos, nervios e incluso a los huesos. La considerable energía disipada por efecto Joule, puede provocar la coagulación irreversible de las células de los músculos estriados e incluso la carbonización de las mismas.

v  Tetanización: O contracción muscular. Consiste en la anulación de la capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse). Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.