La xup-xup del magma

tronc

Us heu preguntat mai per què hi ha diferents tipus de roques magmàtiques si totes provenen del mateix compost inicial: el magma? Us heu fixat que algunes roques magmàtiques tenen forats (com és el cas de la pumicita o pedra volcànica) i d'altres no (com és el cas del basalt)? Avui farem un experiment per entendre quina és la diferència entre un i altre tipus de roca magmàtica.

Som-hi!

Materials
  • Un vas de vidre
  • Aigua
  • Oli
  • Una o dues pastilles efervescents
  • Una mica de colorant

Procediments:
  • Omplim aproximadament 1/3 del vas amb aigua i la resta, 2/3, amb oli. 
  • Tirem unes gotes de colorant al got (amb unes 10-15 n'hi ha més que suficient), i esperem que aquestes tenyeixin l'aigua.
  • Tot seguit, llencem un parell de pastilles efervescents i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Quan llencem les pastilles efervescents a l'aigua, aquestes comencen a despendre diòxid de carboni. Les bombolles que es generen pugen arrossegant aigua cap a la superfície de l'oli. Quan arriben a la superfície, les bombolles exploten alliberant el gas, al mateix temps que l'aigua que ha pujat a través de l'oli (més densa que l'oli) comença a baixar. Mentre hi hagi formació de diòxid de carboni, hi haurà moviment ascendent i descendent dins el vas.

Però, quina relació té aquest experiment amb les roques magmàtiques? Doncs, molt simple. El magma, tot i ser roca fosa, pot tenir més quantitat de gas o menys, i no només això, sinó que pot ser més espès o menys en funció de la quantitat de sílice que tingui (com més sílici, més viscositat). Magmes molt líquids deixaran escapar ràpidament les bombolles de gas, i això farà que, quan el magma solidifiqui, ja no contingui bombolles de gas al seu interior (originant roques com el basalt). En magmes més espessos, les bombolles de gas tenen més dificultat per escapar-se i, per tant, és molt probable que al solidificar hi quedin a dins (seria el cas de la pedra volcànica).


Alb.

Ascensor a pressió

tronc

Avui farem un experiment per veure, de forma molt senzilla, els efectes de la pressió atmosfèrica sobre la superfície de l'aigua. La pressió atmosfèrica a nivell del mar i a 15ºC de temperatura és equivalent a 1 atmosfera, o el que és el mateix, 1013 hPa que equivalen a 760 mmHg. Però per fer el nostre experiment no ens cal saber tots aquests nombres, en farem prou de saber que la pressió atmosfèrica és el pes de la columna d'aire que hi ha a sobre de totes les superfícies de la terra (inclosa l'aigua).

Som-hi!

Materials
  • Un vas de vidre
  • Aigua
  • Un plat de plàstic
  • Una espelma petita tipus llantió
  • Un encenedor

Procediments:
  • Posem aigua dins el plat de plàstic i hi posem el llantió al centre (surant).
  • Encenem el llantió i esperem que la flama s'estabilitzi.
  • Quan la flama està estable, cobrim el llantió amb el got cap per vall, i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Haurem vist que a poc a poc la flama es va apagant, però el responsable de que la flama s'apagui no és la pressió atmosfèrica sinó l'absència d'oxigen. Però si analitzem en detall que passa dins el got ens adonarem que passen dues coses importants, i totes dues relacionades amb la temperatura i la pressió atmosfèrica.

Quan la flama està encesa, tot l'aire del voltant està a una elevada temperatura i, en conseqüència, les seves molècules es mouen a gran velocitat fent que s'expandeixi. En altres paraules, a major temperatura de l'aire, menys densitat.

Quan s'apaga la flama (per falta d'oxigen), la temperatura de l'aire de dins el vas baixa dràsticament i això fa que l'aire es comprimeixi, al mateix temps que es redueix la pressió a dins el vas. Arribats a aquest punt, la pressió atmosfèrica fa pressió sobre la superfície de l'aigua del plat amb l'objecti d'igualar la pressió de dins del vas (que és més baixa que la de fora) amb la de fora.


Alb.

Cambrers agosarats

tronc

Si un dia opteu per ser cambrers, us vindrà bé conèixer alguns trucs "màgics" relacionats amb la ciència per tal de sorprendre als vostres clients i assegurar, d'aquesta manera, que la propera vegada que tinguin gana o set, escullin de nou el vostre bar en comptes del de la competència. Esteu preparats?

Som-hi!

Materials
  • Un vas de vidre
  • Aigua
  • Una tapa de caixa de CD's

Procediments:
  • Omplim el vas d'aigua i li posem la tapa.
  • Aguantant la tapa, girem el vas cap per vall i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

El nostre planeta està rodejat per una capa d'aire que ens permet respirar i ens protegeix de l'exterior. Aquesta capa d'aire té aproximadament uns 100 km de gruix i exerceix una pressió sobre tots els objectes que hi ha a la superfície de la Terra. Dit d'una altra manera, aquest aire (que és molt) està format de petites molècules de gas que pesen molt i molt poc, però que si les posem, unes sobre les altres, al llarg de 100 km, al final acaben pesant molt, arribant a fer una pressió considerable sobre la terra. Aquesta pressió és el que coneixem com a pressió atmosfèrica.

És aquesta pressió atmosfèrica la que impedeix que l'aigua no caigui quan girem el vas. I l'explicació és ben simple. Sobre la tapa s'hi exerceixen dues forces: la que fa l'aigua cap a baix (que actua des de l'interior) i la que fa l'aire que rodeja el vas cap amunt (que actua des de l'exterior). La força que fa l'aigua és menor que la força de la pressió atmosfèrica, i és per això que l'aigua no cau.


Alb.

La força dels gasos

tronc

L'aire pesa? .... Pesa molt, o pesa poc? .... I si pesa molt, com és que no ho notem? Potser heu sentit a parlar moltes vegades de la pressió atmosfèrica, el pes de la columna d'aire que tenim a sobre, però la podem veure? Seria fantàstic si ho poguéssim fer, no?

Us proposo un experiment molt i molt senzill amb el qual podreu comprovar que l'aire que ens envolta pesa, i que si bé, normalment aquesta força de pressió és invisible als nostres ulls, la podem fer visible amb un regle i una fulla de diari.

Som-hi!

Materials
  • Una pàgina doble de diari.
  • Un regle de 50cm  (també ens pot anar bé un llistó llarg de fusta, per exemple)

Procediments:
  • Sobre una taula, col·loquem el regle de manera que es recolzin 2/5 parts sobre la taula, i les 2/5 parts restants sobresurtin pel lateral.
  • A sobre la part del regle que es recolza sobre la taula, hi posem la fulla de paper de diari. L'estenem bé i procurem planxar-la amb la mà, fent que quedi la mínima quantitat d'aire entre la fulla i la superfície de la taula.
  • Fem un cop sec sobre la part del regle que sobresurt de la taula i n'observem el resultat. Podem repetir el procés variant la longitud sobresortint del regle.

Resultat i conclusions

Quan colpegem el regle per la part sobresortint, li estem donant un impuls que l'obliga a girar sobre el seu centre de massa. Això fa que l'extrem del regle que es recolza sobre la taula tendeixi a elevar-se i, en conseqüència, intenti aixecar la fulla de paper diari.

Si hem planxat bé la fulla de paper sobre la taula, haurem aconseguit que a sota no hagi quedat pràcticament gens d'aire, i per tant, quan s'intenta aixecar, obliguem a l'aire a entrar molt ràpidament allà sota. Com que tot el procés passa molt ràpid, no hi ha temps suficient com perquè entri suficient aire i, en conseqüència, es genera una zona de baixa pressió a sota de la fulla. Per contra, la part superior de la fulla està sota la influència de la pressió atmosfèrica. És precisament aquesta pressió atmosfèrica la que impedeix que la fulla s'aixequi fàcilment.

La pressió atmosfèrica és aproximadament d'1kg per cada centímetre quadrat. Si tenim en compte la superfície de la fulla de paper de diari, ens podem imaginar la força que genera l'aire a sobre una simple fulla de paper de diari.


Alb.

Globus lladregots

tronc

Els globus aerostàtics són un dels mitjans de transport més eficients, tan sols escalfant una mica l'aire i volant dins una atmosfera freda (per exemple, fent-ho un dia d'hivern o a gran alçada), es poden realitzar quilòmetres i més quilòmetres a cost, pràcticament, zero. Com s'explica això?

El que està clar és que, dins el globus passa algun fenomen físic prou potent com per aixecar sense gaire dificultats els centenars de quilos de la cistella + lona + passatgers. Perquè us en feu una idea, els cremadors d'un globus aerostàtic de mida normal (28m cúbics de volum) escalfen l'aire a 100ºC. Si la temperatura exterior és de 16ºC, la força ascensional del globus és, ni més ni menys que de 75N.

Però deixem-nos de dades i anem a fer un experiment per entendre de manera senzilla què passa dins el globus i veure, fins i tot, que si badem se'ns pot endur el refresc!

Som-hi!

Materials
  • Una copa alta o un vas de boca no gaire ample.
  • Un globus
  • Un tros petit de paper
  • Cerilles

Procediments:
  • Inflem una mica el globus, aproximadament una tercera part del seu volum total.
  • Encenem el tros de paper i, encès, el tirem dins la copa, deixant que es cremi completament i desaparegui la flama.
  • Tot seguit, i sense deixar passar massa temps (per evitar que es refredi l'aire de dins la copa), col·loquem el globus tancant l'obertura de la copa fent una lleugera pressió, de manera que l'aire no pugui ni entrar ni sortir de la copa. Aguantem així uns 5 segons. Llavors, amb cura aixequem el globus i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Quan posem el tros de paper encès dins la copa, la combustió d'aquest fa augmentar la temperatura dels gasos que hi ha dins la copa. I a mesura que  l'aire s'escalfa, es va dilatant degut a que les molècules de gas xoquen unes amb les altres separant-se dins l'espai. El resultat és que per a la mateixa quantitat de molècules de gas, el volum ha augmentat. Amb altres paraules, la densitat de l'aire ha disminuït.

Quan col·loquem el globus a sobre la copa i pressionem de manera que no es pugui escapar l'aire, el que fem és que no puguin entrar ni sortir molècules de gas, però el que no podem evitar és, un cop acabada la combustió, vagi disminuint el volum de l'aire que hi ha dins la copa degut al refredament dels gasos.

Així doncs, a mesura que es va refredant l'aire de dins la copa, es genera una pressió de fora cap a dins de la copa. Aquesta diferència de pressió es pot observar a la superfície del globus que intenta entrar dins la copa segellant l'entrada i creant suficient força com per "robar-nos" la copa.

En el cas dels globus aerostàtics, la temperatura de l'aire de dins el globus pot arribar a ser fins a 100ºC més gran que la de l'aire de fora. Això fa que, a dins el globus hi hagi aire molt menys dens que el de fora i, per tant, es generi una força ascensional capaç d'enlairar el globus. Pura física.


Alb.

Escala de color!

tronc

Tenir una escala de color a les mans pot suposar una gran alegria per a qualsevol jugador de poker amb ganes boges d'endur-se la partida. Ara bé, les escales de color no només tenen valor quan jugues a cartes sinó que també en poden tenir si estudies el concepte de la densitat. Avui, us proposo un petit experiment per demostrar-vos que és més fàcil que un científic obtingui una escala de color que no pas un jugador del poker.

Som-hi!

Materials
  • Una copa alta (de les de cava, per exemple)
  • Una cullera
  • Caramel líquid
  • Mel
  • Aigua
  • Oli de gira-sol
  • Oli d'oliva
  • Alcohol

Procediments:
  • El primer que farem és assegurar-nos que la copa està ben seca de dins. Llavors, amb molta cura de no tocar les parets de la copa i omplirem el cul de la copa primer amb 1-2 centímetres de caramel líquid i, a continuació, amb 1-2 centímetres de mel.
  • Per a tirar la resta de líquids dins la copa, ens ajudarem de la cullera per evitar que aquests caiguin directament sobre la superfície del líquid anterior. Així doncs, i seguint el següent ordre que us indico, tirarem dins la copa sempre la mateixa quantitat, primer d'aigua, llavors d'oli de gira-sol, a continuació d'oli d'oliva i, finalment, d'alcohol. N'observem el resultat.

Resultat i conclusions

La nostra columna de densitats està formada per sis capes de líquids que es mantenen separades, unes de les altres, degut a que tenen densitats diferents. Els líquids que tenen densitats més grans sempre se situen per sota dels líquids amb menor densitat, i això és degut a que els líquids amb major densitat, tenen més massa per unitat de volum, i per tant, pesen més.

Per facilitar que l'experiment sortís bé i es visualitzés clarament el resultat, hem procurat posar sempre en contacte líquids que no fossin miscibles entre si (per exemple, l'aigua amb l'oli). Si haguéssim posat en contacte líquids miscibles (per exemple, aigua i alcohol), a la llarga s'haurien acabat barrejant, trencant així, l'escala de color.

I ara, per aquells que sempre en voleu més, què hauria passat si haguéssim invertit el procediment de l'experiment, començant primer per l'alcohol i acabant pel caramel líquid?? ..... A veure qui ho endevina!


Alb.