Las 3 primeras experiencias son la misma y la 4º está relacionada.
1ª Experiencia. Corrientes de convección).
1ª Experiencia. Corrientes de convección).
La convección, se trasmite energía térmica mediante el transporte de materia
¿Qué vamos a hacer?
Observar las corrientes de convección.
Material
- - Un frasco pequeño (tintero)
- - Una fuente de calor.
- - Agua
- Colorante.
- Colorante.
Procedimiento
Llenamos un recipiente grande con agua fría.
Calentamos un frasquito con agua coloreada y le anudamos un cordel.
Introducimos el frasco de tinta en el recipiente con agua y lo depositamos en el fondo del recipiente.
¿Qué sucede?
Observaremos el ascenso –como una pequeña erupción- del líquido coloreado hacia la parte superior.
Explicación
El agua caliente asciende y la fría desciende creándose las corrientes de convección.
El agua caliente del frasco se dilata y se hace menos densa, como el agua del recipiente está más fría, es más densa y desciende, mientras que el agua caliente del fondo (menos densa) asciende.
2ª Experiencia Difusión de tinta (Corrientes de convección)
Como el experimento anterior pero con tinta en lugar de colorante
¿Qué queremos hacer?
Comprender mejor la Teoría cinética.Comprender mejor las corrientes de convección.
Difundir tinta en agua.
Material
- una recipiente transparente grande
- un frasquito de cristal con tapón
- tinta
- agua fría
- agua caliente
Procedimiento
Llenamos el recipiente con agua fría
Echamos unas gotas de tinta en el frasquito y lo llenamos de agua muy caliente, lo cerramos.
Sumergimos el frasquito en el recipiente con agua fría y lo depositamos en el fondo.
Le quitamos el tapón y observamos lo que ocurre.
¿Qué sucede?
El agua teñida sale del frasco y asciende expandiéndose hacia la superficie, al cabo de un tiempo comienza comienza a enfriarse y se mezcla con el resto del agua.
Explicación
Las moléculas del agua aumentan su velocidad de movimiento con el calor alejándose unas de otras, entonces el agua se vuelve menos densa que la fría y flota; pero cuando pierde el calor baja y se mezcla con el resto del agua, al alcanzar su misma temperatura.
Corrientes de convección:
La convección es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
Cuando un fluido cede calor sus moléculas se desaceleran por lo cual su temperatura disminuye y su densidad aumenta siendo atraída sus moléculas por la gravedad de la tierra.
Cuando el fluido absorbe calor sus moléculas se aceleran por lo cual su temperatura aumenta y su densidad disminuye haciéndolo más liviano.
El fluido más frío tiende a bajar y ocupa el nivel más bajo de la vertical y los fluidos más calientes son desplazados al nivel más alto, creándose así por ejemplo los vientos de la tierra.
La transferencia térmica convectiva consiste en el contacto del fluido con una temperatura inicial con otro elemento o material con una temperatura diferente, en función de la variación de las temperaturas van a variar las cargas energéticas moleculares del fluido y los elementos inter actuantes del sistema realizaran un trabajo, donde el que tiene mayor energía o temperatura se la cederá al que tiene menos temperatura esta transferencia térmica se realizara hasta que los dos tengan igual temperatura, mientras se realiza el proceso las moléculas con menor densidad tenderán a subir y las de mayor densidad bajaran de nivel.
Difusión de tinta en agua y Teoría cinética
Experiencia: El calor mueve
Los océanos son recorridos intensamente por corrientes de agua fría y caliente. Son como unos ríos submarinos, que afectan no sólo la vida en el mar, sino también el clima en la tierra.
Las corrientes frías vienen de los polos y de las profundidades del mar y las calientes se forman en la superficie de los mares tropicales.
Las corrientes llevan el oxígeno a las zonas profundas y mezclan las sales y minerales en el agua, haciendo posible la vida.
Materiales:
- Un recipiente transparente
- Un frasco pequeño con tapa
- Tinta o colorantes de cocina
- Agua fría y caliente
- Un recipiente transparente
- Un frasco pequeño con tapa
- Tinta o colorantes de cocina
- Agua fría y caliente
Llena el recipiente grande con agua.
Llena el frasco pequeño con agua muy caliente (pide ayuda a un adulto) y agrégale unas gotas de tinta.
Sumerge el frasco en el recipiente de agua fría, colócalo en el fondo y retira rápidamente la tapa.
El agua con la tinta sale del frasco pequeño hacia la superficie,
después comienza a bajar lentamente y a mezclarse con el resto del agua.
después comienza a bajar lentamente y a mezclarse con el resto del agua.
Explicación
El agua está formada por una partículas muy pequeñas que se llaman
moléculas. El calor hace aumentar la velocidad de su movimiento y las moléculas comienzan a alejarse unas de las otras.
El agua se vuelve menos densa, es decir, menos pesada y al ser más ligera, sube hacia la superficie. Es por esto que el agua caliente con la tinta flota sobre el agua fría, y solo cuando ésta pierde su calor, comienza a mezclarse con el agua fría.
4º Experiencia: Cómo se mueven las moléculas
Si observas atentamente un vaso de agua podrías ver las moléculas de agua en movimiento?
¿Qué sucede?
Si observas atentamente un vaso de agua podrías ver las moléculas de agua en movimiento?Materiales:
- Un vaso de agua
- Un colorante para comida o un poco de tinta
- Agua
Procedimiento:
Llenamos el vaso con agua y dejarlo reposar hasta que la superficie esté completamente quieta.
Añadimos varias gotas de colorante al agua (sin revolver).
Mirar el vaso 20 minutos después.
¿Qué sucede?Las moléculas de agua están siempre en movimiento aunque no podamos verlas. Ellas son tan pequeñas que es imposible verlas, lo que sí podemos ver es el efecto que producen al moverse.
Cuando agregamos el colorante, las moléculas de aguas golpean el colorante y lo envían en diferentes direcciones. Después de unos 20 minutos, el color se habrá diluido completamente.
