Líquids i gasos

Quart d’ESO
Institut de Sant Feliu de Guíxols
Sant Feliu de Guíxols

L’ou com sura
Segurament heu sentit a dir que per reconèixer si un ou és fresc només cal submergir-lo en un recipient amb aigua. Si es queda al fons vol dir que l’ou és fresc, en canvi, si sura voldrà dir que aquest ou té uns quants dies. Això passa perquè la densitat de l’ou és molt propera a 1 g/cm3, però una mica més gran que això quan l’ou és fresc. A mesura que va passant el temps hi ha reaccions químiques a l’interior de l’ou que desprenen gasos que travessen la clova. Com que la massa de l’ou disminueix, però el volum no (la clova és la mateixa), la seva densitat baixa per sota de 1 g/cm3. Precisament la densitat de l’aigua és d’ 1 g/cm3 i sabem pel principi d’Arquímedes que qualsevol cos que es submergeixi en aquest fluid surarà si la seva densitat és més baixa, i se n’anirà al fons si aquesta és més alta.
En aquest experiment intentarem trobar la densitat d’un ou cru tot submergint-lo en aigua amb diferents concentracions de sal. Ja sabem que la densitat de l’aigua amb sal és una mica més alta que la densitat de l’aigua pura. La densitat de l’ou fresc és més alta (només una mica) que la de l’aigua pura. Per això hi haurà una concentració de sal que donarà a l’aigua una densitat igual que la de l’ou. Quan això passi, l’ou ni surarà ni se n’anirà al fons, es trobarà en el que s’anomena un equilibri indiferent.
Per fer això disposarem de diversos recipients amb aigua amb diferents concentracions de sal amb un ou submergit en cadascun dels recipients. Veurem que en els recipients on hi ha menys sal (o no n’hi ha gens) l’ou es troba al fons. En canvi, en els que hi ha més concentració, l’ou sura. Es tracta d’agafar un dels recipients i anar afegint sal a poc a poc i dissolent-la fins a trobar que l’ou queda sobrenedant en el líquid.


L’espelma xucladora
Potser heu sentit algun cop que l’home del temps ens parla d’un fenomen anomenat les minves de gener. Aquest fenomen consisteix en que pel gener hi ha força probabilitats d’estar sota la influència de forts anticiclons que són font d’altes pressions atmosfèriques. Aquestes altes pressions fan que el nivell del mar baixi apreciablement en les zones costaneres. El fenomen contrari també es dóna, i malauradament és font de pujades del nivell del mar (acompanyades de mal temps i onatge fort) que poden provocar inundacions en zones de costa.
En aquesta experiència simularem un cas de pujada del nivell de l’aigua per baixes pressions. Per fer-ho necessitarem una espelma, un plat fondo, un vas (on hi càpiga l’espelma dreta) i tres monedes. Disposarem les monedes sobre el plat en forma simètrica per tal que el got s’hi recolzi, posarem l’espelma dreta dins del cercle de monedes i l’encendrem. Posarem aigua de forma que cobreixi bé les monedes i després posarem el got del revés sobre les monedes de forma que no pugui entrar aire dins del got. Al cap d’una estona veurem com el nivell de l’aigua de dins del got puja de forma apreciable.
El fenomen observat té l’origen en la combustió de l’espelma que ha anat eliminant l’oxigen de dins del got. Aquest fet ha reduït la pressió de dins el got i, per tant, el nivell de l’aigua ha pujat.

Un núvol artificial
Quan mirem al cel i veiem els núvols, segurament estem temptats de pensar que el que estem observant és vapor d’aigua. Això és fals, per la senzilla raó que l’aigua en estat de vapor no es pot veure. Quan mirem un núvol, el que en realitat veiem són gotetes molt i molt petites (microscòpiques) d’aigua líquida. És a dir, en algun moment, aquesta aigua que veiem s’ha format de la condensació d’aigua en estat de gas. Aquesta condensació és provocada per dos factors: la pressió i la temperatura. Si ens trobem a una pressió prou alta i a una temperatura prou baixa, tindrem via lliure per a la condensació de l’aigua en forma de vapor. De totes maneres, encara ens falta un altra condició: calen petits nuclis sòlids per tal que l’aigua es pugui condensar.
En aquest experiment farem aparèixer un núvol dins d’una ampolla de plàstic. Per fer-ho necessitarem l’ampolla de plàstic, un tap de suro que encaixi bé amb el forat de l’ampolla, una manxa de bicicleta, un adaptador d’agulla per inflar pilotes i un tros de paper per a cremar.
Agafarem l’adaptador d’inflar pilotes i farem un forat al tap de suro amb l’agulla de forma que l’obertura de l’agulla surti per la part de sota (si no sortís haurien d’escurçar el tap). Cremarem el paper i l’apagarem de forma que el fum entri dins de l’ampolla. Posarem una mica d’aigua dins de l’ampolla de forma que es mullin les parets i llençarem la que sobra. Un cop fet això posarem el tap a l’ampolla amb l’agulla, i enganxarem la manxa i començarem a “inflar” l’ampolla. Al cap de 5 o 6 manxades traurem el tap i veurem aparèixer dins de l’ampolla una boirina blanca. Haurem fet un núvol artificial.
L’explicació és ben senzilla. Part de l’aigua que mulla les parets de l’ampolla s’evapora i es troba dins de l’ampolla en forma de vapor. Quan manxem dins de l’ampolla estem augmentant la pressió, però també la temperatura. Quan deixem anar el tap baixem de cop la pressió de l’interior, però la temperatura també cau. Aquesta baixada de temperatura és la que provoca la condensació de les gotetes d’aigua que formen el núvol. Compte!  El núvol el provoca la baixada de temperatura, però també la presència de les petites partícules de carbó provinents del fum. Si provem de fer el mateix experiment sense haver-hi posat prèviament el fum veurem que no dóna el mateix resultat.

L’ampolla del Far West
Segurament deveu haver vist moltes pel•lícules de l’oest on hi ha molts trets. Com que de vegades aquestes situacions passen dins de cantines (el Saloon) on hi ha botes de vi o de whisky, aquestes botes poden quedar exposades als trets dels pistolers. Quan una bala fa un forat a la bóta, immediatament surt un raig del líquid que hi ha en el seu interior. Hi ha vegades que en surt un raig més llarg i a vegades més curt. De què depèn? Lògicament de la quantitat de líquid del seu interior.
Per veure aquest efecte agafarem una ampolla de plàstic buida i hi farem uns quants forats del mateix diàmetre a diferents alçades. Quan omplim l’ampolla i deixem que l’aigua es buidi per aquests forats, observarem que els perfils del raigs no són iguals. Les paràboles que dibuixen tenen un component horitzontal més gran quan més avall es troben.
La pressió dins d’un fluid és més alta quan més fluid tenim a sobre. La velocitat horitzontal de sortida de l’aigua augmenta amb la pressió del fluid (que es dóna en totes direccions). Com més avall, més velocitat de sortida.

Una altra petita curiositat
En el cas que el recipient estigui hermèticament tancat, el líquid deixa de sortir pels forats. Això es pot veure obrint i tancant el tap de l’ampolla.
Quan el tap està tancat i el nivell de l’aigua disminueix també disminueix la pressió de l’aire dins de l’ampolla. La pressió de l’aire exterior és prou gran per evitar la sortida de l’aigua.

No ens equivoquem d’ou
Suposem que ens trobem a la cuina d’haver cuit un ou i d’haver-lo posat amb d’altres de crus. És possible que ens envaeixi el dubte de quin és l’ou cuit.
Cap problema, només ens caldrà fer-los girar sobre la taula. Veurem que l’ou dur gira de forma regular i molt ràpid, mentre que els ous crus giren amb més dificultat.
Aquest curiós efecte és degut a que l’ou cru conté líquid que es mou quan l’ou gira. Aquest moviment del líquid en l’interior de l’ou fa que el seu moviment de rotació quedi alterat.