Nivel preparatoria

Experimento 3 – Crecimiento de cristales

Encontramos cristales en la naturaleza en diferentes lugares. El crecimiento de cristales suele estar asociado a soluciones sobresaturadas de alguna sal.

Sin embargo, algunos elementos forman cristales de forma natural, como por ejemplo los metales. El crecimiento de cristales puede llevar miles de años o sólo unos segundos dependiendo del grado de saturación y del tipo de material que se use. Comprender cómo se hace el proceso de nucleación mediante el cual los cristales se forman es de vital importancia en la fabricación de nuevos materiales y en el cálculo de la edad que una región geológica puede tener.

En este experimento podrás ver con tus propios ojos ese proceso de nucleación, es decir, podrás ver cómo se forman los cristales. Este es un experimento particularmente bonito y recomendable, para el que necesitarás un microscopio para ver todos los efectos. Si no tienes uno, pídelo prestado al laboratorio de tu escuela, ellos deben tener uno.

Material:

  • Un par de polarizadores. (En el Experimento 1 [v. más abajo] decimos cómo obtenerlos)
  • Microscopio
  • Naftalina
  • Benceno
  • Mortero
  • Portaobjetos resistentes al calor
  • Cacerola metálica
  • Vaso de precipitado (que resista el calor)
  • Vidrio de reloj
  • Hielo

Procedimiento:

Este experimento está dividido en dos partes. Recuerda que la naftalina es tóxica y podrías intoxicarte si la ingieres.

La primera parte consiste en observar la sublimación de la naftalina y la formación de cristales:

  1. Pulveriza la naftalina con un mortero (o, si no tienes, con un martillo) y colócala en el vaso de precipitados.
  2. Pon el vaso al fuego hasta que la naftalina se derrita.
  3. En ese momento cubre, con el vidrio de reloj, el vaso de precipitado y coloca un par de hielos encima. Sigue calentando la naftalina hasta que esta se empiece a vaporizar.
  4. Espera unos segundos y apaga el fuego.

Verás como poco a poco se van formando cristales de naftalina en el vidrio de reloj. Si los expones cuidadosamente a la luz del sol, verás como se ven de muchos colores.

Destapa el vaso de precipitado  con cuidado de no inhalar y observa los cristales que salen volando. Se verán de muchos colores con la luz del sol. Si fuiste paciente, habrás formado en el vidrio de reloj cristales lo bastante largos como para notar su estructura.

En la segunda parte del experimento, necesitas primero preparar el microscopio.

  1. Pon en el lugar del portaobjetos un polarizador y encima el portaobjetos. Será el doble de grueso el vidrio, por lo que corres riesgo de romper uno de ellos, ten cuidado. Observa un cabello por el microscopio y asegúrate de dejarlo enfocado.
  2. Derrite la naftalina en la cacerola y mézclala con benceno. Pon tanto benceno como naftalina y caliéntalo para que se mantenga líquido, pero sin hacerla hervir.
  3. Con un gotero toma un poco de la mezcla naftalina-benceno y ponla en el portaobjetos. Sólo pon una gota e inmediatamente después observa en el microscopio, poniendo frente al ocular otro vidrio polarizado.
  4. Lo que observará es el crecimiento de los cristales de naftalina. Se deben ver de diferentes colores y tonalidades.

Preguntas:

¿En qué se diferencia la cristalización por sublimación de la que es por solidificación?
¿Qué estructura geométrica tienen los cristales de naftalina?
¿Se podría hacer esto mismo con sal y agua?
¿Qué materiales cristalinos conoces?
¿Qué son el resto de los sólidos que no son cristalinos?

Experimento 2 – Anemómetro

Un interesante aparato es el tubo Pitot, o venturiómetro, usado en los aviones para medir la velocidad del avión con respecto a la masa de aire que los rodea. Este aparato utiliza el efecto Vénturi para medir la velocidad de algún fluido. A mayor velocidad, menor presión ejercerá un determinado fluido en las direcciones perpendiculares al movimiento del fluido.

De esta forma, si se logra medir la diferencia de presiones entre un fluido que está estático y uno que está en movimiento, puede medir la velocidad del flujo en movimiento.

Usando la ecuación de Bernoulli y bajo la suposición de que es aplicable al aire (lo cual es falso, aunque es una buena aproximación), es posible medir la velocidad del viento con un tubo Pitot.

En este experimento te mostraremos cómo hacer un anemómetro (un aparato para medir la velocidad del viento) usando el principio de Vénturi. A ti te corresponderá hacer los cálculos correspondientes para poner la escala de forma adecuada.

Material:

  • 2 popotes (pajillas) transparentes.
  •  Un vaso o contenedor pequeño, también transparente.
  • Pintura vegetal.
  • Cinta adhesiva transparente.
  • Regla de plástico.
  • Plumón para acrílico.
  • Agua.

Procedimiento: 

  1. Llena con agua hasta la mitad el contenedor o vaso.
  2. Coloca el colorante vegetal en el agua y mezcla bien. Deja reposar un poco.
  3. Coloca uno de los popotes (pajillas) por dentro del vaso, de tal forma que no toque el fondo, pero sí quede bien sumergido en el agua. Pega el popote al vaso con la cinta adhesiva.
  4. Con ayuda de la regla y el plumón de acrílico, haz marcas en el popote cada medio centímetro.
  5. Corta uno de los popotes a la mitad, sólo usarás esa mitad.
  6. Sopla, con el popote que cortaste, sobre el popote que está pegado al vaso. Hazlo de forma perpendicular.
  7. Ahora puedes competir con tus amigos, para ver quién logra hacer llegar más arriba el agua. ¿Alguno logra hacer que el agua se escape del vaso?

Preguntas: 

¿Qué velocidad de viento logras alcanzar con tu soplido?
¿Qué velocidad alcanza un chiflido?
¿Una nota más aguda en el chiflido se logra con viento más rápido o más lento?
¿Podrías medir de alguna forma la velocidad del viento con el sonido que genere?

Experimento 1 – Luz Polarizada y los diferentes colores

Hoy en día la luz polarizada ha sido utilizada en un sinfín de aparatos eléctricos. Las pantallas de cristal líquido, los proyectores, el cine 3D, los lásers y muchos aparatos más. En este experimento te mostraremos una aplicación artística de la luz y, en particular, de la luz polarizada.

Material:

  • Cinta adhesiva transparente.
  • Celofán blanco.
  • Dos polarizadores o una vieja pantalla de celular o de calculadora que ya no vayas a usar.
  • Un acetato vinílico o un cubreobjetos de vidrio.

Procedimiento:

  1. Si no has podido conseguir los polarizadores, puedes buscar una vieja calculadora que ya no sirva o un celular abandonado. Desarma el aparato y retira la pantalla. Estará formada por dos polarizadores, un par de vidrios pegados a los polarizadores y en el centro un cristal líquido con un circuito casi transparente.
  2. Separa, con mucho cuidado, ambos vidrios. Tienes que tener mucho cuidado, porque los vidrios son frágiles y  no debes romperlos.
  3. Una vez separados los vidrios, tendrás ya un par de polarizadores, con la desventaja de que en el centro tendrá impreso el circuito. Si lo limpias mucho con una servilleta de papel, puedes lograr desaparecer casi por completo la impresión del circuito.
  4. Comprueba que, efectivamente, lo que tienes en la mano son dos polarizadores. Ponlos a contraluz, uno frente al otro y gira poco a poco uno de ellos en el sentido de las manecillas del reloj hasta llegar a 90º. Tienes que ver cómo la luz que los atraviesa aumenta o disminuye su intensidad.
  5. Ahora, coloca una capa de la cinta adhesiva en el portaobjetos o en el acetato vinílico. Si tu acetato es de tamaño carta, te recomendamos recortarlo, con 5cm X 10cm es más que suficiente.
  6. Elige una sección de tu acetato donde no pondrás más cinta adhesiva y cubre el resto con una segunda capa. Repite el procedimiento tantas veces como tengas paciencia, cada vez dejando una sección más grande sin cinta adhesiva. Por ejemplo, puedes colocar una tira menos de cinta adhesiva cada vez, al principio 8 tiras, luego 7, luego 6, 5, 4, 3, 2 y finalmente sólo una. Tendrás entonces un objeto cubierto con diferentes grosores de cinta.
  7. Pon tu objeto en medio de los dos polarizadores. Si gustas, puedes pegar uno de los polarizadores al portaobjetos. Como en la figura 1, observa a contraluz cómo se ve el porta objetos entre medio de ambos polarizadores y gira uno de los polarizadores lentamente hasta llegar a 90º.

Preguntas: 

¿Qué observas en el experimento?

Investiga cómo se polariza la luz en un polarizador.

¿En qué se te ocurre que se podría usar este efecto?

¿Con qué materiales transparentes ocurre lo mismo?

Anuncios
  1. No trackbacks yet.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

Anuncios
A %d blogueros les gusta esto: