La expansión y contracción en experimentos científicos

Escrito por greg ruland | Traducido por martín giovana
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La expansión y contracción en experimentos científicos
(Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

La expansión y contracción son fenómenos físicos resultantes de un cambio en la distancia entre los átomos. De acuerdo con Physlink, los átomos están siempre en movimiento cuando están por encima de la temperatura del cero absoluto. En estado sólido, los átomos vibran en una posición fija, mientras que en los estados líquido y gaseoso, se mueven a velocidades mucho más altas. Cuando un sólido, gas o líquido se calienta, su energía cinética crea un mayor movimiento en sus átomos. Este movimiento obliga a que los átomos ocupen más espacio, haciendo asi que el material se expanda. La contracción funciona de manera exactamente contraria. Las temperaturas bajas disminuyen la energía cinética de un material y obliga a sus átomos a que ocupen menos espacio, por eso el material se contrae.

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Huevo dentro de una botella

De acuerdo al Laboratorio Científico Mad Reeko, se puede realizar un proyecto sencillo usando un huevo hervido sin cáscara, una botella de plástico con un cuello largo y estrecho lo suficientemente pequeña como para mantener un huevo y fósforos, éstos pueden demostrar la expansión. En primer lugar, intenta pasar suavemente el huevo a través de la boca de la botella. Después de observar qué no pasa, retira el huevo y coloca tres fósforos encendidos dentro de la botella. Rápidamente coloca el huevo en la boca de la botella y observa que el huevo es "aspirado" dentro de la botella.

Los fósforos encendidos calientan el aire dentro de la botella; el aire caliente es forzado hacia arriba y hacia fuera a través de la boca. Este proceso inicialmente crea un aumento en la presión interior de la botella. Una vez que los fósforos se apagan, el aire dentro de la botella inmediatamente se enfría, creando una diferencia entre la presión interior y exterior de la botella. Debido a la baja presión del interior de la botella, el huevo es succionado hacia dentro.

Líquido

De acuerdo con Steve Spangler Science, con 9 onzas de agua (255,14 g), una sartén, una vela sostenida con un pie y un jarrón de vidrio, puedes ver los efectos de la expansión y contracción. Vierte el agua en la sartén. Luego coloca la vela en el centro de ésta y enciéndela. Cubre la vela todavía encendida con el jarrón.

El aire dentro del jarrón se calienta, expande y escapa haciendo que el agua burbujee. Cuando la llama de la vela se apaga inmediatamente el aire se enfría y contrae creando un vacío que absorbe las moléculas de agua dentro del jarrón. El gas contraído dentro el jarrón tiene baja presión, en comparación con los gases del exterior. Esta diferencia de presión crea el efecto de vacío.

Solidos

La madera se saca de los árboles, el cual es un organismo principalmente compuesto por agua. La madera se contrae dependiendo de las diferencias de humedad y termal en su alrededor, de acuerdo a All Science Fare Projects. La alta humedad alrededor de la madera hace que ésta se expanda, mientras que la baja humedad hace que se contraiga o encoja.

Un proyecto de ciencia usando diferentes tipos de madera como secoya, roble y arce demostrará la expansión y contracción. Cuando se mete la madera en el horno con fuego moderado las piezas de madera se contraen en diversos grados, dependiendo de su contenido de agua. Las piezas de madera se achican porque el agua en su interior se convierte en un gas llamado vapor. El vapor es creado por la expansión de las moléculas de agua que resulta de un incremento del calor.

Globos

Un tazón, una botella y globo llenados alternadamente con agua caliente y fría pueden ser usados para demostrar la expansión y contracción. Llena la botella con agua caliente, el tazón con agua fría. Deja reposar durante 1 minuto y luego vacía la botella. Estira la punta del globo para colocarlo en la boca de la botella. Luego coloca la botella en agua fría.

El resultado del experimento será el siguiente. El agua caliente calienta la botella. Cuando el agua se derrama, la botella caliente calienta el aire que fluye en el interior. Al poner la botella en el agua fría se enfría el aire, éste se contrae y así el globo es jalado e inflado dentro de la botella.

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