Tens pilotes per fer-ho?

Heu sentit a dir mai l'expressió "a veure si tens pilotes de fer-ho ....". D'on deu venir aquesta expressió? Segurament, molts de vosaltres esteu pensant en un tipus de pilotes molt carismàtiques lligades estretament a l'anatomia masculina, però .... n'esteu segurs que fa referència a aquestes pilotes? I si us dic que l'expressió ve d'unes pilotes de ping-pong? .... Sí, sí, .. de ping-pong!

Avui farem un experiment on podrem veure la relació entre una pilota de ping-pong i el concepte de risc, i no només això, sinó que observant-ne el seu comportament, potser ens podem lliurar d'un bon ensurt (en aquest cas, d'una caiguda imminent).

Som-hi!

Materials

• Un vas
• Aigua per omplir el vas
• Una pilot de ping-pong

Procediments:

• Omplim el vas d'aigua quasi fins dalt, que quedin uns 2-3 mil·límetres abans no vessi.
• Tot seguit, posem la pilota de ping-pong sobre la superfície de l'aigua, just al centre, esperem uns segons i mirem el comportament de la pilota. Repetim el procés vàries vegades, col·locant sempre la pilota al centre, per veure si es repeteix el comportament.
• Ara, acabem d'omplir el got fins dalt, el màxim que podem. De fet, l'hauríem d'omplir de manera que el nivell de l'aigua fos, fins i tot, lleugerament superior al marge del got.
• Col·loquem de nou la pilota de ping-pong al centre i observem el seu comportament, comparant-lo amb el comportament que tenia abans d'acabar d'omplir el got.

Resultat i conclusions

Com em pogut observar, quan el vas no estava del tot ple, la pilota tendia a apropar-se a les parets del vas. Això és degut a una propietat de l'aigua: la tensió superficial. La tensió superficial és la manifestació de les forces d'unió entre les molècules de la superfície d'un líquid. Aquestes forces es poden observar en el menisc còncau que es forma a la superfície de l'aigua just a les parets del got. Quan posem la pilota sobre l'aigua, també es crea un menisc entre l'aigua i la pilota. I quan la pilota s'apropa a la paret del got, els dos meniscs es fusionen formant un nou menisc i unint la pilota a les parets del vas.

Quan hem omplert el vas d'aigua fins dalt, l'aigua sobresurt del marge formant també un menisc, però aquest cop el menisc és convex. La superfície de l'aigua es corba cap a baix anant a buscar les parets del vas.

Quan col·loquem la pilota sobre la superfície de l'aigua, la tensió superficial actua en totes les direccions, però és menor a la part propera a la paret del vas per la curvatura de la superfície. És per aquest motiu que la pilota torna al centre del vas.


Alb.

Un ou amb bufera!

Si un dia us quedeu sense bufera per inflar un globus i disposeu d'un ou, vinagre i un petit recipient, ... tranquils, teniu al davant la solució al vostre problema. El tema serà que, .... no sé si hi haurà suficient matèria prima com per inflar el globus completament. Sigui com sigui, l'enginy no deixa de ser curiós. Anem a veure-ho.

Som-hi!

Materials

• La closca d'un ou
• Un globus
• Una ampolla petita (millor si és de vidre)
• Vinagre (per omplir mitja ampolla)
• Un embut

Procediments:

• Agafem la closca d'ou i en fem petits trossets que anirem introduint dins l'ampolleta.
• Amb l'ajuda de l'embut, omplim l'ampolleta amb vinagre fins a la meitat.
• Col·loquem el globus a la boca de l'ampolla i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

La closca dels ous conté gran quantitat de carbonat de calci (CaCO3), que reacciona amb l'àcid acètic (CH3-COOH) del vinagre, alliberant diòxid de carboni (CO2) en estat gasós. Quan augmenta la pressió a l'interior de l'ampolla degut a aquest alliberament, s'infla el globus en pocs minuts.


Alb.

Pura efervescència!

Us heu fixat que les pastilles efervescents només són efervescents en el moment en que toquen l'aigua? D'on surt el gas que crea les bombolles? És de suposar que de dins la pastilla, oi? Doncs, si d'allà dins en surt gas, el podríem capturar i utilitzar per inflar un globus?

Si més no, és curiós el funcionament d'aquest tipus de pastilles. En un primer moment són sòlides i compactes, però quan les llancem a l'aigua, s'acaben convertint en gas i en una fase dispersa que desapareix misteriosament dins l'aigua.

Anem a fer un experiment senzill per veure la quantitat de gas que pot arribar a sortir d'una pastilla efervescent.

Som-hi!

Materials

• Una ampolla petita (de plàstic o de vidre)
• Aigua
• 1 pastilla efervescent 
• 1 globus

Procediments:

• Omplim l'ampolla amb aigua (3/4 parts més o menys).
• Agafem la pastilla i en fem trossos petits. Llavors, introduïm aquests trossos petits dins el globus.
• Col·loquem la boca del globus a la boca de l'ampolla fent que el globus quedi penjat al costat de l'ampolla.
• Donem la volta al globus fent que tots els trossets de la pastilla caiguin dins l'aigua i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Com heu pogut observat, quan els trossos de pastilla efervescent entren en contacte amb l'aigua, s'allibera un gas, augmenta la pressió dins l'ampolla i el globus s'infla en pocs segons com per art de màgia.

Mireu, les pastilles efervescents contenen bicarbonat de sodi (NaHCO₃) i un àcid sòlid (per exemple àcid cítric). Quan entren en contacte amb l'aigua, es produeix una reacció química entre l'àcid i el bicarbonat. Els productes que s'obtenen d'aquesta reacció són: una sal, aigua i diòxid de carboni (CO₂). Aquest últim forma bombolles que pugen a la superfície de l'aigua i s'allibera inflant el nostre globus.

Si afegíssim moltes pastilles efervescents a l'aigua, la pressió podria arribar a ser tant gran que fins i tot podríem arribar a fer explotar el globus. Aneu en compte!  :-)

Alb.

El misteri del "super-glue"

Com s'ho fan les coles per enganxar? Com és que si enganxen tant, no s'enganxin a les parets del recipient que les contenen? Avui intentarem desvetllar aquest misteri.

Mireu, si en comptes de parlar de coles parlem d'aigua, ens adonarem que tampoc són tan diferents. Si no fos així, com s'explicaria que a les gotes de rosada els costi tant relliscar per la superfície de les fulles? O, per què costa tant espolsar les gotes d'una teranyina molla? Quina característica comparteixen l'aigua i les coles que les facin "enganxifoses" en determinades superfícies?

El que està clar és que, dins l'aigua (igual com passa amb les coles), hi ha algun tipus de força que fa que s'uneixi a superfícies i aquesta força és prou elevada com per a observar-la en diverses situacions del dia a dia.

Anem a fer un senzill experiment per visualitzar aquesta força màgica. Sí, sí, ... la visualitzarem!

Som-hi!

Materials

• Un got
• Aigua suficient com per omplir el got
• 1 carta d'una baralla de cartes.
• Unes quantes monedes de 1 i 2 cèntims d'euro (amb 10 n'hi haurà de sobres)

Procediments:

• Sobre la vora superior del got (buit, sense aigua), fem aguantar la carta en equilibri de manera que quedi la meitat de la carta a dins la boca del got i l'altre meitat a fora.
• Col·loquem una moneda sobre la part de la carta que vola fora del got i observem que, com és d'esperar, la carta es desequilibra i ens cau moneda i carta.
• Ara omplim el got amb aigua fins dalt de tot.
• Col·loquem de nou la carta sobre la vora superior del got (igual com hem fet en el primer pas de l'experiment). Així doncs, ara mitja carta reposarà sobre l'aigua del got i l'altre mitja volarà fora del got.
• Sobre la part de la carta que vola fora del got hi anem posant monedes de 1 o 2 cèntims. Veurem que la carta no es desenganxa de l'aigua. Fins i tot, si afineu la vista, podreu veure l'adhesió i elasticitat que presenta l'aigua a la superfície de contacte amb la carta. Estem observant l'adhesió.

Resultat i conclusions

Com ja sabeu, l'aigua és una molècula formada de dos àtoms d'Hidrogen i un àtom d'Oxigen. Les molècules d'aigua estableixen unions febles unes amb les altres, els coneguts ponts d'Hidrogen. Aquestes unions de cohesió entre molècules d'aigua són, precisament, les responsables de l'estat líquid de l'aigua entre els 0 i els 100ºC. Si es trenquen aquestes unions, per exemple quan pugem la temperatura per sobre els 100ºC, l'aigua passa automàticament a estat gasós.

A part de les unions de cohesió (unions entre partícules adjacents de la mateixa substància), l'aigua també pot establir unions d'adhesió. I l'adhesió no és res més que la interacció entre les superfícies de diferents cossos, fent que aquestes quedin unides per forces intermoleculars. Aquestes forces intermoleculars es donen gràcies a la polaritat de les molècules (quan més polars siguin les molècules, més força d'adhesió).

El que succeeix en el nostre experiment a la superfície de contacte entre la carta i l'aigua és una mostra d'aquesta força d'adhesió. Com que l'aigua és una molècula lleugerament polar, queda unida a la carta per unions febres que n'impedeixen la separació. A més, degut a aquesta unió entre aigua-carta també podrem observar l'elasticitat de l'aigua a mesura que anem afegint monedes sobre la carta. Aquesta elasticitat però, no és deguda a l'adhesió sinó a la tensió superficial.

Per clarificar una mica les idees, us poso l'exemple d'una gota d'aigua sobre una fulla. En aquest cas, la cohesió és la responsable que l'aigua formi gotes, la tensió superficial de que la gota es mantingui esfèrica i l'adhesió de que aquesta no llisqui fàcilment sobre la superfície de la fulla.

I ara que ja tenim après el fonament científic, enteneu perquè enganxen les coles? I per què no ho fan al recipient que les conté?

Alb.

Suren els metalls?

Segur que en alguna ocasió heu vist com els sabaters (de nom científic Gerris naja) caminen tranquil·lament sobre la superfície de l'aigua. Si algun dia els intenteu imitar (mai se sap... ) veureu que, per més que ho intenteu, no hi ha maneres d'aguantar-se sobre l'aigua i, ni molt menys, caminar-hi tranquil·lament per la seva superfície. Com és això? Per què ells sí i nosaltres no? Què passaria si intentéssim fer surar un tros de metall?

Us proposo un petit experiment per observar on rau la màgia de la sustentació dels sabaters sobre l'aigua.

Som-hi!

Materials

• Un got
• Aigua (suficient per omplir el got)
• Dos clips metàl·lics

Procediments:

• Omplim el got amb aigua fins dalt però sense arribar a vessar.
• Abans de seguir amb l'experiment, proveu de fer surar un dels clips sobre la superfície de l'aigua. Poc a poc i amb bona lletra... deixant-lo amb moooolta cura sobre la superfície i amb mooolta paciència.
• És impossible? ... Doncs, encara que ho sembli, no que no ho és. Seguim amb l'experiment!
• Dobleguem un dels dos clips per la meitat formant un angle recte.
• Ara, utilitzant el clip doblegat com si es tractés d'una cullera, li posem l'altre clip a sobre (procurarem que estigui ben sec) i el posem poc a poc dins l'aigua. Si ho fem amb delicadesa, veureu com el clip transportat es queda sobre la superfície de l'aigua com per art de màgia. Ho hem aconseguit!

Resultat i conclusions

Com heu pogut veure, el clip que en un primer moment no hi havia manera de fer-lo surar sobre l'aigua, llavors ho ha fet, però tan sols ho hem aconseguit dipositant-lo amb molta delicadesa. La responsable d'això és ni més ni menys que la tensió superficial que es generen a la superfície de l'aigua. I què és la tensió superficial? Doncs la manifestació que existeixen forces febles d'unió entre les molècules del líquid. Aquestes unions febles fan que a la superfície del líquid es generi una peculiar membrana de tensió molt fràgil i sensible, que és, precisament, la que aprofiten els sabaters per caminar-hi per sobre.

La tensió superficial sempre depèn de tres factors: la naturalesa del líquid, el mitjà que l'envolta i de la temperatura. En general la tensió superficial disminueix al augmentar la temperatura, ja que les forces de cohesió disminueixen en augmentar l'agitació tèrmica. Dit d'una altra manera, quan un líquid està calent, les seves partícules es mouen més i, per tant, s'afebleixen les unions intermoleculars disminuint d'aquesta manera la tensió superficial. Així doncs, repetir aquest experiment utilitzant aigua calenta en comptes d'aigua freda ens disminuiria notablement la probabilitat d'èxit.

Alb.

El foc s'apaga ... Art de màgia o art de ciència?

Si algun dia voleu ser mags per uns moments i deixar bocabadats als vostres companys, tan sols cal que feu aquest sorprenent i senzill experiment.

El que farem serà simular la presència d'un líquid imaginari dins d'una gerra que apagarà un seguit d'espelmes col·locades en filera una al costat de l'altra.

Som-hi!

Materials

• Una gerra
• Vinagre
• 4 o 5 espelmes (poden ser petits llantions)
• Mitja collerada sopera de bicarbonat de cuina

Procediments:

• Amb una cullera, aboquem el bicarbonat a dins la gerra.
• A continuació hi tirem bon un raig de vinagre (veurem que es genera una efervescència).
• Tot seguit, i sense perdre gaire temps, inclinem la gerra sobre la flama de les espelmes, com resseguint-les per sobre (eps! sense que es vessi el contingut de dins la gerra). N'observem el resultat.

Resultat i conclusions

La barreja entre el bicarbonat de sodi (NaHCO3) i el vinagre (CH3COOH), produeix una sal (NaCO3), aigua (H2O) i diòxid de Carboni (CO2). La sal es disol fàcilment amb l'aigua que es produeix, i el diòxid de Carboni és el responsable de l'efervescència que observem.

El diòxid de Carboni és un gas més pesat que l'aire, això fa que es quedi al fons de la gerra i que el poguem abocar sobre les espelmes sense que se'ns escapi per dalt. Quan aquest CO2 arriba sobre l'espelma, desplaça l'oxigen necessari per que la flama segueixi encesa, amb la qual cosa, se'ns apaga la flama com per art de màgia. En realitat però, ara ja sabem que ha estat per art de ciència!

Aquest mateix diòxid de Carboni és el gas que s'utilitza per omplir els extintors (extintors de neu carbònica) que ofeguen alguns focs, i també s'utilitza per a fer les bombolles en les begudes amb gas.

Alb.

Avalua, avalua't

Conservants naturals? .... i és clar que sí!

E-200, E-203, E-212, E-235, E-249, ... Si us heu pensat que això són matrícules o coordenades geogràfiques esteu ben equivocats. Són, ni més ni menys, alguns dels conservants alimentaris més utilitzats a la Unió Europea.

Existeixen diferents maneres per conservar els aliments per tal que ens durin més. Potser us sonaran paraules com pasteorització, congelació, refrigeració, ... que sovint podem veure a l'embolcall dels productes frescos que comprem al supermercat. Però també existeixen altres mètodes per tal d'augmentar el grau de conservació d'aquests aliments.

Recordo que, al Paraguay, els indis Nivaclés i Nyandevas guardaven la carn crua exposant-la directament a l'aire per tal d'assecar-la. Curiosament, la carn no es feia malbé i us puc assegurar que vaig menjar carn d'aquella durant més d'un mes i en cap moment vaig tenir el més mínim mal de ventre. Senyal que el mètode era, si més no, eficaç.

I si assecant podem conservar els aliments, també ho podem fer salant, com per exemple, per aconseguir el pernil salat, o senzillament acidificant-los amb el suc d'algun cítric. Anem-ne a veure un exemple.

Som-hi!

Materials

• Una poma
• Un ganivet
• El suc d'una llimona
• Una cullera

Procediments:

• Tallem en dues meitats la poma sense pelar-la.
• A sobre d'una de les dues meitats (per la part de la polpa) hi tirem unes gotes de suc de llimona amb la cullera
• Esperem mitja hora (o més, si en volem accentuar el procés) i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Quan l'oxigen atmosfèric entra en contacte amb la part interna de la poma, ràpidament s'oxiden els compostos fèrrics de la fruita. Aquesta oxidació li donarà a la poma un aspecte marronòs (de ferro rovellat), com també passaria amb un plàtan obert o una pera pelada.

A la part de la poma on hi hem tirat el suc de llimona, l'àcid cítric ha protegit literalment la poma de l'oxidació (d'aquí que sovint se l'anomeni un antioxidant), i això ho ha fet actuant com a catalitzador alentidor, fent que les reaccions d'oxidació es donguessin a una velocitat molt més lenta. Us cas semblant el trobem també en els productes làctics: els iogurts es conserven més que la llet pel simple fet de contenir àcid làctic que s'ha originat durant la fermentació.

Degut a aquesta acció alentidora de molts processos químics, no és d'extranyar que alguns àcids s'utilitzin com a conservants naturals en molts aliments preparats. Segur que heu vist més d'una vegada que el peix cuinat s'acompanya amb una llimona, oi? Doncs, per si no ho sabíeu, l'origen d'aquesta "tradició culinària" té una explicació científica basada exclusivament en la conservació del peix.

Alb.

Avalua, avalua't

Alerta, el volcà entra en erupció!

Un volcà no és res més que una fisura de l'escorça terrestre que està en contacte amb una zona magmàtica. La pressió que hi ha a l'astenosfera fa ascendir el magma fins a sortir a la superfície terrestre en forma de lava a unes temperatures compreses entre els 700 i 1200ºC, Deú ni dó!

Tot i que el magma té una fluidesa al voltant de 10.000 vegades superior a la de l'aigua, quan surt a l'exterior és capaç de lliscar com si d'aigua es tractés. La viscositat del magma ve donada pel seu grau d'acidesa. Així doncs, magmes molt bàsics (amb poca quantitat de Silice) són molt líquids, mentre que magmes molt àcids (amb gran quantitat de Silice) són més espessos. Això fa que, quan surtin a la superfície, originin diferents tipus de colades de lava, com poden ser l'aa (o escoriàcea), la pahoehoe (o cordada), o la l'encoixinada (o pillow-lava). Alhora, es podran originar diferents tipus de volcans. Els més coneguts són els del tipus hawaià, vulcanià, peleà i estrombolià.

Veure un volcà actiu en plena erupció és molt i molt perillòs. Més del que ens pensem! La lava, si és fluïda, pot recórrer molts metres en pocs segons. Si, pel contrari, la lava és espessa, l'erupció vindrà acompanyada de perillosíssimes explosions volcàniques degudes a les bombolles de gasos literalment atrapades en un medi extremadament espès.

Ara bé, si sous amants dels volcans però no voleu estar exposats a una situació d'alt risc, teniu l'opció (molt menys perillosa) de reproduir un petit volcà a escala, i ho podeu fer amb materials tan simples com vinagre, farina, aigua i una mica de bicarbonat.

Som-hi!

Materials

• Ampolla de plàstic de 33ml
• Vinagre
• Bicarbonat de Sodi (és el bicarbonat de cuina)
• Una mica de pebre vermell
• Farina
• Aigua

Procediments:

• S'omple l'ampolla amb aigua, més o menys fins a 1/3 del seu volum. La resta, l'omplim amb vinagre i finalment hi tirem una cullerada de pebre vermell per a donar coloració vermella a la nostra "lava". Per donar consistència a la lava i que l'aspecte final sigui espumós, hi tirarem una mica de farina augmentant d'aquesta manera la densitat del fluïd.
• Un cop la mescla preparada, hi tirem un parell de cullerades de bicarbonat de Sodi i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

L'erupció volcànica que hem observat a la boca del volcà no és res més que una simple reacció química. El vinagre (l'àcid acètic - CH3-COOH) amb presència d'una base (el bicarbonat de Sodi - NaHCO3), reacciona originant una sal ionitzada (l'acetat de Sodi - CH3COONa), aigua (H2O) i diòxid de Carboni (CO2), aquest últim en forma de gas que és qui empeny la lava.

Un cop entesa la reacció química i havent-ne vist el resultat, si volem podem complementar l'experiment construint un con volcànic amb pasta de paper que "vesteixi" l'ampolla. Igualment, també podem experimentar com sortiria la lava si la boca del volcà fos més petita o més gran. Això ho podem fer foradant el tap de l'ampolla i tapant l'ampolla just abans d'afegir el bicarbonat.


Alb.

Avalua, avalua't

Fem estalactites!

Quan pensem què podem trobar dins una cova, una de les primeres coses que ens vénen al cap són les conegudes estalactites i estalagmites (recordeu que les "tites" sempre pengen). Aquestes formacions geològiques d'origen calcari, formades bàsicament de Carbonat de Calci, són conseqüència de la circulació de les aigües subterrànies, que mica a mica van adquirint bicarbonat de calci, i la posterior precipitació química dels minerals que prèviament s'hi han dissolt.

Quan l'aigua es filtra gota a gota fins al sostre de la cova, tendeix a adherir-se a aquest i a formar gotetes. Quan aquestes perden part de l'aigua i del Diòxid de carboni, el carbonat de calci precipita formant dipòsits semblants a caramells (d'aquí que, de les estalactites, també se les anomeni "caramells"). A l'escorre's més aigua pel sostre, la precipitació de carbonat de calci continua i els dipòsits creixen en longitud i amplada constituint les estalactites. Aquestes poden arribar a ser enormes i, en molts casos, adopten formes curioses.

El carbonat de calci pur és blanc, però les estalactites acostumen a tenir diferents colors a causa de les impureses que conté el mineral. Part de l'aigua filtrada cau en el terra i s'acumulen masses de carbonat càlcic semblants a estalactites invertides. Aquests dipòsits, que creixen cap amunt des del terra de les coves, s'anomenen estalagmites.

Avui farem una estalactita. Anem per feina!

Materials

• Dos gots de vidre
• Aigua calenta suficient per omplir els dos gots
• Un fil o cordill de cotó d'uns 35cm (és important que no sigui fil sintètic)
• Dos clips
• Sal de cuina (amb uns 250g en tindrem de sobres)
• Un plat petit (també pot servir el tap d'un pot de Nocilla o quelcom semblant)

Procediments i mètode:

• Omplim els gots amb aigua calenta i hi tirem la sal. Remenem fins a aconseguir una dissolució saturada de sal a tots dos gots.
• Posem el plat petit entre els dos gots.
• Enganxem els clips als dos extrems del fil de cotó i submergim els dos extrems - un a cada got. Amb el clip el què es pretén és que el fil s'enfonsi dins la solució salina i per tant no suri. Procurarem que el fil (entre els dos gots) quedi penjat de tal manera que faci panxa cap en vall.
• Deixem el muntatge fet i en funcionament durant uns 7 dies i observem el què passa (el procés és lent però anirà més ràpid quan més alta sigui la temperatura ambient).

Resultats i conclusions

La solució salada puja per capil·laritat al llarg del fil i cau gota a gota al plat petit. L'aigua de la dissolució s'evapora lentament però no la sal. Aquesta sal acaba formant cristalls per un procés anomenat "sedimentació evaporítica".

En funció de quines siguin les condicions ambientals, tardarem més o menys o obtenir uns resultats satisfactoris del nostre experiment. Les temperatures altes augmenten els nivells d'evaporació i això n'accelera la sedimentació salina, i en conseqüència la formació de l'estalactita.

Alb.