Material
- papel absorbente (filtro de café, papel de diario, papel secante, etc),
- 2 reglas,
- cinta adhesiva,
- dos recipientes bajos,
- agua,
- azúcar.
Procedimiento
En un recipiente derecho ponemos almíbar y en el izquierdo otro agua, y colocamos una tira de papel absorbente.
¿Qué sucede?
Al cabo de un tiempo los líquidos ascienden por la superficie.
El ascenso por la cinta es más rápido en el caso del agua pura (cinta de la izquierda) que en el caso del almíbar (cinta de la derecha).
Explicación
La velocidad de ascenso del agua pura es mas rápido, esta diferencia de velocidad se debe a que el agua pura es un líquido poco viscoso y por lo tanto fluye fácilmente mientras que el almibar es viscoso y por lo tanto fluye con más dificultad.
Ya se ha visto (experimento Ascenso capilar) que un fluido puede ascender por las paredes de un tubo capilar o por canal angosto. El ascenso es inversamente proporcional al radio del tubo (ancho del canal). Esto significa que cuanto más fino es el capilar (o más angosto el canal) mayor es la altura alcanzada por el líquido.
Un trozo de papel absorbente no es otra cosa que un entramado de fibras entre las cuales hay pequeños espacios o poros que pueden pensarse como canales angostos dispuestos en todas direcciones. De modo que el fluido se trepa por esos poros o canales por efecto capilar. Y por igual motivo, sube mas alto cuanto mas fino sea el entramado, es decir, cuanto mas pequeños sean los poros o, equivalentemente, mas angostos sean los canales.
Si el fenómeno es lento se puede medir la altura alcanzada por el líquido en en distintos intantes de tiempo y obtener un gráfico como el de la figura a la izquierda (se necesita un reloj con minutero o el propio reloj de la computadora). En la misma, los rombos azules representan la altura en centímetros del frente de agua pura mientras que los cuadrados naranja el frente de almibar.
Estos gráficos nos dicen que al principio el ascenso es rápido y se vuelve lento a medida que el tiempo pasa. La explicación de este fenómeno es la siguiente: hay dos fuerzas que "tironean" del líquido; una es la fuerza capilar que "tira" del líquido hacia arriba con una intensidad mas o menos constante. La otra es la fuerza debida al peso de la columna de líquido que "tira" del mismo hacia abajo.
Al principio, la columna de líquido ascendente es corta y su peso es pequeño, de modo que la fuerza capilar es mayor que el peso del líquido y eso hace que suba rápido. A medida que esto pasa, el peso de la columna aumenta, la diferencia entre las fuerzas disminuye y por lo tanto la rapidez del ascenso disminuye
La viscosidad de los líquidos también influye en la velocidad de ascenso. En los gráficos se observa que al cabo de 27 minutos el agua alcanzo los 15 centímetros de altura mientras que el almíbar apenas si llego a 11cm en ese mismo tiempo. El almíbar sube más lento porque es más viscoso y tiene más dificultades para fluir.
Del análisis de las curvas se deprende que los líquidos hubieran podido subir un poco más. Lamentablemente en el presente experimento las cintas eran muy cortas (17 cm). Por lo tanto se aconseja usar tiras de papel absorbente tan largas como sea posible.
Aquí analizamos lo que pasa con diferentes líquidos en un único tipo de papel absorbente. La experiencia complementaria es también muy interesante: usar el mismo líquido y distintos tipos de papel. Se recomienda usar un líquido un poco más viscoso que el agua (por ejemplo el almíbar usado antes estaría bien), esto asegura que el fenómeno sea lento y se puedan realizar algunas mediciones.
- Primero se construye un soporte para sostener verticalmente una o varias cintas de papel. Para esto, unir las dos reglas en T con cinta adhesiva, colocarla en posición vertical y fijarla al lomo de un libro grueso con cinta (a en la figura).
- Cortar dos cintas de papel absorbente de 1cm de ancho y 10 o 15 cm de largo y fijarlas con cinta al travesaño de la T. Las cintas debe quedar colgando (b en la figura) con el extremo libre a pocos centímetros de la mesa y deben estar separadas entre si unos 5 cm.
- Llenar uno de los recipientes con agua y colocarlo debajo de una de las cintas. El nivel de agua debe ser tal que la cinta quede sumergida unos pocos milímetros. Observar que pasa.
- En el otro recipiente preparar una solución almíbar mezclando 5 ó 6 cucharadas de azúcar en un vaso de agua. El azúcar espesará el agua aumentando su viscosidad (un líquido muy viscoso fluye lento mientras que uno poco viscoso fluye rápido).
Colocar el recipiente debajo de la cinta de papel seca y repetir el experimento.