tensió superficial

Com ho fa el sabó per rentar?

Objectius

  1. Entendre el concepte de tensió superficial.
  2. Dur a la pràctica tres experiència sobre tensió superficial amb materials de la vida quotidiana

Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial i cicle mitjà (3r i 4t de Primària)
Material

  • Llet
  • Colorant alimentari líquid (tres pots petits)
  • Sabó antigrassa
  • Un bol platejat o transparent
  • Clips
  • Ampolles d’aigua buides
  • Aigua
  • Oli
  • Cera d’espelma
  • Palets de gelat

Precaucions
Per a aquesta activitat s’ha d’avisar que els nens no beguin la llet.
No considerem que s’hagi de prendre cap altre mesura de protecció.
Com ho fem?
Primera activitat

Per a aquesta primera activitat necessitarem dues ampolles d’aigua buides. En una hi posarem primer aigua i després oli fins a omplir la meitat de l’ampolla. En l’altre, hi posarem aigua i oli fins a omplir la meitat de l’ampolla però com a novetat hi introduirem un got petit de sabó antigrassa.
L’objectiu d’aquesta activitat serà veure com es separen l’aigua i l’oli després d’agitar en un cas i en l’altre.

Segona activitat:

Per a la segona activitat, necessitarem un bol, llet, colorants alimentaris i sabó antigrassa.
El primer que farem serà posar la mesura d’un got de llet al bol. Quan tinguem això, li tirarem unes gotes del primer colorant, el vermell, i veurem què passa.
Un cop observat, li tirarem unes gotes de colorant groc, i observarem. Per últim, tirarem unes gotes de colorant blau, i observarem com s’hi disposen tots tres.
Una vegada tinguem tots els colorants disposats a la llet, hi tirarem quatre gotes de sabó antigrassa, gota a gota, fins a veure que tot es comença a moure.

Tercera activitat

I per últim, per a la tercera activitat necessitarem un bol, aigua, un clip, sabó antigrassa, cera d’espelma i un palet de gelat.
El que farem serà obrir el clip i fer-ne una forma d’espiral. Un cop tinguem això, el cubrirem una mica amb cera d’espelmes, que l’haurem extret prèviament.
Ara el que toca és posar l’espiral a l’aigua, i observarem què hi passa. Quan ja haguem observat com es comporta el clip, mullarem la punta del pal de gelat amb sabó antigrassa i tocarem la superfície de l’aigua al centre de l’espiral. Veurem què li passa al clip i seguirem fent el mateix procés de tocar la superfície al centre amb sabó uns cops més.

Què observem?
En aquest experiment podem observar l’efecte del sabó en tres situacions diferents.

  • A la primera activitat, el que observarem serà com es separen l’aigua i l’oli, amb i sense la  presència de sabó.
  • A la segona activitat el que veurem serà com afecta l’addició de sabó a una barreja de llet i colorants alimentaris. Observarem què els passa als colorants i com es mouen.
  • A la tercera activitat, el que observarem serà com afecta el sabó al moviment d’un clip de filferro que estarà en un got d’aigua.

Els conceptes científics
En aquests experiments pretenem treballar el concepte de tensió superficial aplicat a tres activitats diferents on el protagonista i el que ens dóna el joc sempre és el sabó.
La idea bàsica és el concepte de tensió superficial, que és la propietat de l’aigua que fa que la capa superficial d’aquesta s’endureixi i es comporti com una pell ja que les mol.lècules s’atrauen entre sí i fan una tensió. Aquesta funció permet que obejctes i inclús animals puguin surar en l’aigua.
Ara aquí hi entren en joc els conceptes de liposoluble i hidrosoluble. Una substància hidrosoluble és soluble en aigua, i una substància liposoluble és soluble en greixos.
Per tant, a la primera activitat el que succeeix primerament és que l’oli i l’aigua no es dissolen al barrejar-ho. En canvi, quan hi tirem sabó, el que succeeix és que l’aigua i el sabó s’uneixen , i l’oli queda a la part de dalt del got.
A la segona activitat, el que succeeix és que tenim colorants barrejats amb llet. Per tant, les mol.lècules hidrosolubles dels colorants s’uniran a les mol.lècules hidrosolubles de la llet. Al tirar-hi sabó, les mol.lècules liosolubles d’aquest reaccionaran amb les mol.lècules liposolubles de la llet, ja que aquesta conté dels dos tipus de mol.lècules. És per això que els colorants comencen a moure’s ràpidament.
A la tercera activitat, el que passa és exactament el mateix. El sabó té mol.lècules liposolubles, i per tant trenca la tensió superficial de l’aigua, i fa que el clip es comenci a moure. Com que té forma d’espiral, s’observa aquest moviment.
Per saber-ne més…
Enllaç a un vídeo que mostra l’experiència detallada de l’experiment:

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona (UdG). FEP
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Marina Sanchez, Laura Soler, Gerard Teixidó, Miquel Vila, Míriam Vilavella i Adrià Mendoza

El poder d’una gota de sabó

Objectius

  1. Experimentar un canvi físic.
  2. Comprendre el concepte de tensió superficial de manera simple.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Mitjà/ Superior
Material

  • llet
  • safates
  • clips
  • sabó líquid
  • cartró prim
  • palletes
  • esponges
  • bols
  • draps
  • colorant alimentari
  • vasos de precipitats o gots
  • palets per netejar les orelles

Precaucions
Considerem que no utilitzem cap material perillós
Com ho fem?
En el nostre taller farem tres experiments, tots ells relacionats amb la tensió superficial:

  1. Tindrem una plata plena de llet. Els alumnes hauran de tirar una gota de colorant alimentari de diferents colors (blau, vermell i groc) i a continuació, amb l’ajuda d’un bastonet moll de sabó líquid, tocaran la llet.
  2. Per fer aquest experiment necessitem dos clips i un got ple d’aigua per cada nen. Amb l’ajuda d’un clip hauran d’intentar deixar l’altre, horitzontal, sobre la superfície de l’aigua, sense que s’enfonsi. Un cop aconseguit això, tirarem una gota de sabó.
  3. Amb l’ajuda d’una gota de sabó farem que un tros de cartolina entri a la porteria que estarà surant sobre l’aigua.

Què observem?
Amb aquest experiment observem com el sabó trenca la tensió superficial de l’aigua i de la llet.
Els conceptes científics
La tensió superficial d’un líquid és el resultat de les forces intermoleculars a la part superficial d’un líquid. Aquestes forces provoquen la formació d’una mena de membrana. Aquesta s’altera a causa de la presència de molècules o ions d’altres substàncies; així, quantitats moderades de sabó redueixen la tensió superficial de l’aigua a una tercera part.
Per saber-ne més…
El sabó com a eina en la didàctica de de la física i de la química:

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Facultat d’Educació i Psicologia.
Responsable
Raquel Heras Colàs
Alumnat
Àlex Farrés, Nina Casamitjana, Loreto Garcia, Judit Formatgé, Miriam Luque, Gemma Diaz i Eva Estevez

Fabriquem escuma!

Objectius

  1. Participar en el procés de creació d’escuma i manipular aquesta nova textura
  2. Observar les propietats de l’aigua, l’aire i el sabó
  3. Conèixer els efectes de l’augment de pressió sobre diferents materials i barreges

Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial
Material

  • Embocadura d’ampolla
  • Brida
  • Un tros de tela
  • Colorant
  • Plat de plàstic
  • Aigua
  • Sabó de rentar plats

Precaucions
Anar amb compte amb les vores de l’ampolla perquè poden tallar, tot i que prèviament les haurem cremat perquè siguin suaus i no hi hagi risc de talls.
Com ho fem?

  • Primerament, donarem a cada nen/a una embocadura d’ampolla, una brida i un tros de tela.
  • Quan tinguem el material preparat, el primer pas consistirà en recobrir l’ampolla amb la tela i lligar-ho amb la brida al coll d’aquesta, sense tapar el forat del tap.
  • A continuació, mullarem la part plana de l’ampolla (coberta amb la tela) en un plat amb aigua que prèviament haurem preparat per cada grup. Tot seguit, farem el mateix amb el sabó.
  • Quan tinguem la part inferior de l’ampolla humida, haurem de  bufar amb força pel coll d’aquesta fins que comenci a sortir  l’escuma per la part que havíem mullat.
  • Quan haguem jugat una mica amb l’escuma, repetirem el mateix procés, però aquesta vegada l’aigua tindrà colorant. Quin creieu que serà el resultat?

Què observem?
Amb aquest experiment observarem que l’augment de pressió de l’interior de l’embocadura genera un medi col•loïdal format per l’aglomeració de bombolles. En altres paraules, veurem que al bufar per l’embocadura farem que pugi la pressió i això farà que surti l’aire formant una cadena escumosa de bombolles.
Els conceptes científics
Amb la realització d’aquest experiment, els nens/es podran observar:

  • El resultat escumós de la combinació d’aigua i sabó
  • La transformació del color de l’aigua
  • La pressió de l’aire

Les bombolles de sabó són una pel•lícula molt fina feta d’aigua sabonosa que forma una esfera buida. Les bombolles només duren uns segons, ja que després esclaten ja sigui per elles soles o perquè han entrat en contacte amb un objecte.
La pell de la bombolla està formada per una capa fina d’aigua atrapada entre dues capes de molècules tenso actives, com és el sabó. Aquests tenso actius tenen capes hidròfiles i cues hidròfobes. Els caps hidròfils són atretes per la capa fina d’aigua i mantenen intacta la bombolla. Quan s’agiten les cues hidròfobes, la bombolla esclata.
Una bombolla pot existir perquè la capa superficial d’un líquid (normalment aigua) té certa tensió superficial, el que fa que la capa es comporti semblant a un full elàstic. No obstant això, una bombolla feta només amb líquid pur no és estable i es necessita un tensioactiu dissolt, com el sabó, per estabilitzar-la. D’aquesta manera, es forma un medi col•loïdal que és la barreja heterogènia formada per dues partícules que no són apreciables a simple vista, en aquest cas, un líquid i l’aire.
El sabó no augmenta la tensió superficial de l’aigua, sinó que la disminueix aproximadament un terç de la tensió superficial de l’aigua pura. El sabó no reforça les bombolles, sinó que les estabilitza mitjançant el mecanisme anomenat efecte Marangoni. A l’estirar la pel•lícula de sabó, la concentració de sabó disminueix, el que fa que augmenti la tensió superficial. Així, el sabó reforça selectivament les parts més febles de la bombolla i evita que s’estirin més.
Per saber-ne més…

Centre educatiu / entitat
Alumnes de 2n Grau de Mestre en Educació Primària a la Universitat de Girona
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Alex Jordán, Raquel García, Estefania Olmo, Nathali Masero, Tamara Pérez i Lorena González

Embombolla’t!

Objectius

  1. Assolir coneixements científics sobre les bombolles de sabó.
  2. Aprendre i dur a terme diferents tècniques i jocs amb bombolles.
  3. Entretenir i fer passar una bona estona als assistents.

Nivell a qui s’adreça
Cicle mitjà.
Material

  • Per fer el líquid per a les bombolles necessitem: 1 mesura de glicerina,dos mesures d’aigua (si pot ser destil•lada), 1/2 mesura de sucre i una mesura de rentavaixelles.
  • Per posar en pràctica els diversos experiments també necessitarem palletes, superfícies llises de vidre o plàstic, filferros, peces de llana i raquetes de tennis taula.

Precaucions
Vigilar amb la ingesta de glicerina o de sabó per a rentavaixelles.
Com ho fem?
Es proposen tres activitats diferents:

  1. Fem tennis amb les bombolles: Primer de tot intentem que els nens es passin una bombolla de sabó amb unes raquetes de jugar a ping-pong. Seguidament, a l’observar que les bombolles exploten, emboliquem les raquetes amb peces de llana i tornem a repetir l’experiència.
  2. Bombolla dins d’una bombolla: Aboquem aigua amb una mica de sabó a una superfície llisa (vidre o plàstic) i bufant amb les palletes fem una bombolla. A continuació, amb molta cura, introduïm les palletes de plàstic dins la bombolla creada, bufem sobre la superfície i esperem a veure què passa.
  3. Aprenem les característiques de les bombolles: En aquesta part ensenyem què es necessita per aconseguir un bon líquid per a fer bones bombolles i seguidament experimentem amb filferros de diferents mides i formes observant què passa.

Finalment, provem de fer una bombolla gegant.
Què observem?

  • Fem tennis amb bombolles: Observem que les pales, un cop cobertes amb llana, ens permeten moure i tocar les bombolles sense que explotin.
  • Bombolla dins d’una bombolla: Podem veure que es poden crear altres bombolles dins d’una bombolla ja existent. Aquestes noves bombolles se situaran al centre i faran augmentar el tamany de la primera.
  • Aprenem les característiques de les bombolles: Veurem que per fer un bon líquid per a bombolles de sabó cal aigua destil•lada barrejada amb sucre, glicerina i líquid per a rentavaixelles (sabó) tenint en compte les seves correctes proporcions. Seguidament observarem que encara que canviï la forma de l’estri que utilitzem per crear les bombolles, la forma d’aquestes no canvia, sempre és esfèrica.

Els conceptes científics
Què és una bombolla de sabó? Una bombolla de sabó és una porció d’aire rodejada per una capa d’aigua amb un element tensoactiu (sabó o detergent). En funció de les condicions en les que es formi, la bombolla pot adoptar formes diverses: esfèrica, ovalada, semiesfèrica etc. Tot i això, com trobareu explicat més endavant, les bombolles sempre tendeixen a l´economia, és a dir, que s’intenta tancar de tal manera que ocupa el menor espai possible (en formes esfèriques).

  • Fem tennis amb bombolles: La superfície de la bombolla, formada per aigua i sabó, és suficientment elàstica com per poder-se recolzar als pèls de la llana sense explotar.
  • Bombolla dins d’una bombolla: En l’interior de les bombolles hi ha aire. L’entrada d’una nova bombolla desplaça l’aire de l’anterior, que creix gràcies a l’elasticitat que li dona el sabó.
  • Aprenem les característiques de les bombolles: La membrana de sabó que formarà les bombolles tendeix a l’economia, és a dir, que intenta tencar-se de tal manera que l’aire del seu interior ocupi la menor superfície externa possible (de forma esfèrica).

Per saber-ne més…

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Facultat d’Educació i Psicologia.
Responsable
Raquel Heras.
Alumnat
Alba Jordà, Ariadna Jordà, Carlos García, Joel Moreno, Helena Serra, Roser Raventós i Joan Xancó.

Pressió atmosfèrica / tensió superficial

Objectiuspressioatm-framed

  • Entendre de forma intuitiva què és la tensió superficial

Nivell a qui s’adreça

A tots els cicles, però potser seria més adequat pels superiors

Material

  • dos recipients
  • una tapa
  • una gassa
  • aigua
  • una safata
  • una goma de pollastre

Precaucions

No hi ha ni materials perillosos ni materials complexos

Com ho fem?

  • Omplim d’aigua un dels dos recipients. El tapem amb un plàstic rígid. Girem el recipent aguantant la tapa. Un cop estigui en la posíció invertida deixem anar a poc a poc la mà de la tapa i observem que la tapa s’aguanta.
  • Seguidament traiem la tapa de plàstic i hi posem una gassa subjectada amb una goma de pollastre. Girem el recipient i observem que part de l’aigua cau i la resta queda dins i no surt pels foradets de la gassa.

Què observem?

Observem que en el primer cas la tapa no cau i que en el segon l’aigua no cau pels foradets de la gassa.

Els conceptes científics

  • En el primer cas, veurem com la diferència de pressió entre dins i fora fa que la tapa es mantingui adherida al recipient.
  • En el segon cas, descriurem com la tensió superficial és la responsable que l’aigua no surti del recipient.

Per saber-ne més…

Centre educatiu / entitat

Departament de Física. Universitat de Girona

Responsable

Teresa Serra

Go to Top