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.

Corrents de tinta xina

En aquest moment, i en molts punts del nostre planeta, es donen els famosos corrents de convecció. En tenim a l'atmosfera, a la hidrosfera i també a l'Astenosfera, però són difícils d'observar degut, en molts casos, a la transparència d'aquests medis.

Els corrents de convecció s'originen degut a la diferent densitat que adquireixen els fluids quan se'ls modifica la temperatura. Els fluids calents, tenen menys densitat i això els fa ascendir col·locant-los per sobre dels fluids freds.

Avui us proposo un simple experiment per observar fàcilment aquests corrents. Tan sols necessitem que el fluid que analitzem deixi de ser transparent, i per fer-ho tan sols ens caldrà tenyir-lo de color.

Som-hi!

Materials

• Dos gots alts (també podeu utilitzar dues copes altes)
• Aigua (calenta per a un got i freda per a l'altre)
• Unes gotes de tinta xina

Procediments:

• Omplim un dels gots amb aigua freda. L'altre got l'omplim amb aigua ben calenta (aprox. 80ºC)
• A continuació, tirem una gota de tinta xina al got amb aigua freda i una altra gota de tinta xina al got amb aigua calenta.
• Comparem els dos gots sense moure'ls. N'observem el resultat.

Resultat i conclusions

En el cas del got amb aigua calenta, la tinta es barreja ràpidament degut als corrents de convecció que es generen dins el got. La diferència de temperatura entre l'aigua calenta del centre del got i l'aigua que es refreda ràpidament en contacte amb les parets del got, genera forts corrents de convecció que barregen tot el fluid. La convecció és un mecanisme de transferència de calor a través d'un fluid amb transport de massa i això és que observem.

La manca de corrents de convecció dins el got amb aigua freda fa que les molècules que formen la tinta xina es barregin molt més lentament amb les molècules d'aigua, i degut a la superior densitat de la tinta xina, aquesta tindrà tendència a baixar lentament al fons del got.

Si en comptes d'un got alt amb aigua calenta haguéssim utilitzat una plata plana amb un o dos dits d'aigua calenta, no hauríem pogut observar els corrents de convecció. Sabeu perquè? Doncs, molt simple, en una plata plana, el moviment de les partícules calentes es realitza aleatòriament i no per corrents de convecció, fent que la tinta s'escampi lentament per difusió.

Alb.

Avalua, avalua't

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

Sòlid o líquid? .... Aquesta és la qüestió

Suposo que tots sabeu diferenciar fàcilment un líquid d'un sòlid. La fluïdesa d'un líquid dista molt de la duresa que presenta un sòlid. Però a vegades les coses no són el que semblen i, fins i tot, podem arribar a tenir dubtes existencials de si estem davant d'un líquid o d'un sòlid.

Un líquid pot comportar-se com un sòlid sense deixar de ser un líquid? Un sòlid pot comportar-se com un líquid sense deixar de ser un sòlid? Anem a resoldre aquestes preguntes amb un experiment senzill però alhora molt espectacular.

Som-hi!

Materials

• Mig got d'aigua
• Un got ple de Maizena
• Un recipient on poder barrejar bé l'aigua amb la maizena - un tupper mateix pot anar bé.
• Una cullera

Procediments:

• Amb la cullera barregem bé l'aigua i la maizena fins a que quedi una mescla que costi una mica de barrejar.
• Observem que la mescla té un aspecte fluïd.
• Piqueu fort amb el dit, i sense por, sobre la mescla i n'observeu el resultat. Llavors apropeu a poc a poc el dit a la mescla i submergiu-li. Observeu-ne de nou el resultat.
• Agafem una mica de mescla amb la mà i feu-ne una bola amb les mans (com si de plastilina es tractés). Observeu el resultat quan deixeu de girar les mans.

Resultat i conclusions

Tal com us he comentat, els líquids són fluids, i aquests no tenen forma pròpia sinó que adopten la forma del recipient on es troben. Per aquesta propietat, els líquids també s’anomenen fluids newtonians.

Però hi ha una mena de fluids anomenats fluids no newtonians que tenen una característica peculiar: la seva viscositat varia segons la força que se li aplica. Això vol dir que, si hi apliquem poca tensió, es comportarà com un líquid o fluid newtonià. Ara bé, si hi apliquem una força prou intensa, el fluid augmenta la seva viscositat comportant-se com un sòlid.

I és precisament això és el que li passa a la barreja d’aigua i maizena que hem preparat. Estem davant d'un fluid no newtonià que augmenta la seva viscositat en aplicar-li una força. És per això que, en colpejar-lo o modelar-lo, respon com si es tractés d’un sòlid. En canvi, en condicions normals, es comporta com un líquid.

Alb.

Avalua, avalua't

Fer-nos invisibles: realitat o ficció?

Creieu que un objecte es pot fer invisible? I qui diu un objecte, també podríem pensar en nosaltres. Podem ser invisibles? ... La idea no està gens malament i segur que ens venen un munt d'idees lluminoses al cap si, de la nit al dia, nosaltres passéssim de ser visibles a ser invisibles, oi?.

Per veure si això és possible o no, què millor que fer un experiment senzill, ràpid i econòmic i que ens traurà de dubtes al moment.

Som-hi!

Materials

• un litre d'oli de gira-sol
• Un pot de vidre gran i amb la boca prou ample com per que hi entri un altre pot de vidre més petit
• Un pot de vidre més petit
  (Lo ideal serien dos vasos de precipitats, un de gran i un de petit)

Procediments:

• Col·loquem els dos pots de vidre, un dins l'altre.
• Omplim el pot de dins amb oli de gira-sol fins que comenci a vessar. Sense deixar de tirar oli, acabem d'omplir llavors el pot més gran fins que el petit de dins quedi completament submergit.
• N'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Què ha passat? On ha anat a parar el pot petit?. Ha desaparegut! I això no és màgia, és pura física. Anem per pams amb l'explicació.

Que veiem, o no, un objecte depèn bàsicament de dos fenomens òptics: la reflexió i la refracció.

Parlem primer de la reflexió. Quan la llum incideix sobre un objecte, aquest absorbeix determinades longituds d'ona i en rebota la resta (procés que s'anomena reflexió). La suma de totes les ones rebotades ens dóna el color de l'objecte. La nostra retina és l'encarregada de captar i codificar aquestes longituds d'ona rebotades i passar-ne directament la informació al cervell. El contrast entre els diferents colors ens permet veure la forma dels objectes. Per tant, si eliminem els contrasts, els nostres ulls no podran percebre la forma i, en conseqüència els objectes passaran a ser invisibles. Això es coneix com a mimetisme i s'utilitza com a estratègia de camuflatge en molts i molts animals del nostre planeta.

Parlem ara de refracció. Quan un raig de llum passa d'un medi a un altre de diferent naturalesa, part de l'energia de l'ona es transmet al segon medi variant-ne la velocitat i, en conseqüència, canviant-ne la direcció de propagació. Això es tradueix en que la imatge que ens arriba es distorsiona. Aquest fenomen segur que l'heu observat en més d'una ocasió quan poseu una cullera en un vas ple d'aigua i en veieu el mànec deformat.

Ara analitzem el nostre experiment. Curiosament, l'oli de gira-sol i el vidre tenen característiques òptiques relativament semblants. Amb això vull dir que, les ones de llum circulen a igual velocitat en un i altre element, i per tant, els seus índexs de refracció són molt semblants. Vaja, que els angles de desviació de la llum incident i transmesa són molt semblants, disminuint a la mínima expressió la deformació de la imatge al creuar dos cossos diferents (l'oli i el vidre). Per altra banda, els colors de l'oli i del vidre també són molt semblants, generant-se un cert mimetisme cromàtic.

Amb tantes similituds òptiques, ens serà pràcticament impossible diferenciar l'oli del vidre, fent que el pot petit desaparegui davant dels nostres nassos. Això sí, no ho farà per art de màgia sinó per art de física.

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

El monstre del llac Ness

Us sona el nom de Nessie? Potser us sonarà més si us dic que és el nom del monstre que "suposadament" viu al llac Ness a Escòcia (a prop de la ciutat d'Inverness). Està clar que, el monstre del llac Ness, juntament amb el Yeti, són possiblement els misteris més difosos de la criptozoologia i, qui més qui menys, n'ha sentit a parlar.

La majoria de científics i altres experts afirmen que les proves que donen suport a l'existència de Nessie no són convincents, i consideren que aquests informes són fraus o identificacions errònies de criatures molt menys reals. Si existeix, és possible que fos un rèptil marí, tot i que ja es podria haver extingit. Abans que es fessin conegudes les restes fòssils de grans rèptils la versió tradicional del monstre era, de fet, la d'un cavall.

El "monstre" del llac Ness va ser vist per primera vegada el 4 d'agost de 1933 per un londinenc anomenat George Spicer. Quatre mesos més tard, el cirugià Dr. Robert Kenneth Wilson en va poder fer les primeres i úniques fotografies que se'n tenen, i on es pot veure clarament el cap i el coll de la criatura.

Què en penseu vosaltres? Existeix? No existeix? Anem a fer un senzill experiment per desvetllar el gran misteri del monstre del Llac Ness.

Som-hi!

Materials

• Un got transparent.
• Gasosa.
• Unes quantes llavors de poma.

Procediments:

• Omplim el got amb gasosa.
• Tirem les llavors de poma a dins la gasosa.
• Esperem uns segons i n'observem el resultat.

Resultat i conclusions

Com heu pogut observar, les bombolletes de bicarbonat presents a la gasosa s'adhereixen a la superfície de les llavors de poma, convertint-se d'aquesta manera en uns peculiars flotadors que fan ascendir la llavor fins a la superfície del líquid. Un cop a dalt, les bombolles de bicarbonat alliberen el seu contingut a l'aire i la llavor emprèn un nou camí de baixada. Aquest fet s'anirà repetint fins a que no quedi suficient bicarbonat a la gasosa.

Anem ara al llac Ness. En el fons dels llacs interiors d'aigua dolça escosessos s'hi acumula gran quantitat de matèria orgànica que es descompont lentament generant diferents tipus de gasos (l'anomenat biogas). Aquest gas, fruit de la descomposició anaeròbia, està format principalment per metà (CH4) i diòxid de carboni (CO2), a més d'altres components com l'àcid sulfhídric (H2S), hidrogen (H2), amoníac (NH3), nitrogen (N2), monòxid de carboni (CO) i oxigen (O2).

Durant aquest procés de descomposició, les petites bombolles de biogas es poden adherir a la superfície de troncs fent-los ascendir i emergir momentaneament a la superfície de l'aigua. Si algun d'aquests troncs té una lleugera forma de cap, llavors podrem gaudir de l'observació del mismíssim "monstre" del llac Ness.


Alb.

Avalua, avalua't