Puede aplastar una lata de refresco usando nada más que una fuente de calor y un recipiente de agua. Esta es una gran demostración visual de algunos principios científicos simples, que incluyen la presión del aire y el concepto de vacío. El experimento puede ser realizado por maestros como demostración, o por estudiantes maduros bajo supervisión.
Parte uno de tres:
Aplastando una lata de refresco
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1 Vierta un poco de agua en una lata de refresco vacía. Enjuague una lata de refresco con agua y deje aproximadamente 15-30 mililitros (1.0-2.0 US centavos de cucharada) de agua en el fondo de la lata. Si no tiene una cuchara dosificadora, vierta solo el agua suficiente para cubrir el fondo de la lata.[1]
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2 Prepare un recipiente con agua helada. Llene un recipiente con agua fría y hielo, o con agua que haya guardado en un refrigerador frío. Un recipiente lo suficientemente profundo como para sostener la lata puede facilitar la realización del experimento, pero no es necesario. Un recipiente transparente hará que sea más fácil ver cómo se puede aplastar.
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3 Consigue gafas y pinzas a prueba de salpicaduras. En este experimento, podrás calentar esta lata de refresco hasta que el agua en su interior hierva y luego moverla rápidamente. Todos los que estén cerca deberían usar gafas a prueba de salpicaduras en caso de que se rocíe agua caliente hacia sus ojos. También necesitará un par de tenazas para agarrar la lata caliente sin quemarse, y luego colóquela boca abajo en el recipiente con agua helada. Practica levantar la lata con las pinzas para estar seguro de que pueden levantar la lata con firmeza.
- Continúe solo con la supervisión de un adulto.
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4 Calienta la lata en la estufa. Coloque la lata de refresco en posición vertical sobre el quemador de la estufa, luego baje la configuración de calor. Deje hervir el agua fuera de la lata, burbujeando y dejando salir el vapor de agua durante aproximadamente treinta segundos.[2]
- Si huele algo extraño o metálico, pase a la siguiente sección de inmediato. El agua podría haberse evaporado, o el calor podría haber sido demasiado alto, causando que la tinta o el aluminio en la lata se derrita.[3]
- Si el quemador de su estufa no puede sostener la lata de refresco, use un plato caliente o use tenazas con mangos resistentes al calor para sostener la lata de soda sobre la estufa.
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5 Use las pinzas para poner la lata caliente boca abajo en el agua fría. Sostenga las pinzas con la palma hacia arriba. Use las tenazas para levantar la lata, luego gírela rápidamente sobre el baño de agua fría, sumergiendo la lata en el recipiente con agua.
- ¡Prepárate para un fuerte ruido ya que la lata se aplasta rápidamente! Debido al sonido, evite realizar el experimento con niños menores de kindergarten.[4]
Parte dos de tres:
Cómo funciona
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1 Aprende sobre la presión del aire. El aire a tu alrededor está presionando contra ti y contra cualquier otro objeto, con una presión de hasta 101 kPa (14.7 libras por pulgada cuadrada) cuando estás al nivel del mar. ¡Esto normalmente sería suficiente para aplastar una lata por sí misma, o incluso una persona! Esto no ocurre porque el aire dentro de la lata de refresco (o el material dentro de su cuerpo) está empujando hacia afuera con la misma presión, y porque la presión del aire "se cancela" empujándonos desde todas las direcciones por igual.
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2 Averigua qué sucede cuando calientas la lata de agua. Cuando el agua en la lata hierva, puede ver que el agua comienza a escapar como pequeñas gotas en el aire o vapor. Parte del aire de la lata se desplaza cuando esto sucede, para dejar espacio a la nube creciente de gotas de agua.[5]
- A pesar de que puede perder parte del aire en su interior, no se tritura todavía, porque el vapor de agua que tomó el lugar del aire empuja desde adentro.
- En general, cuanto más calientas un líquido o un gas, más se expande. Si se trata de un contenedor cerrado por lo que no puede seguir expandiéndose, ejerce más presión. Esto se conoce como la Ley de Gay-Lussac.[6]
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3 Comprenda cómo la lata se aplasta. Cuando la lata se pone boca abajo en el agua helada, la situación cambia de dos maneras. Primero, la lata ya no está abierta al aire, ya que el agua está bloqueando la abertura. En segundo lugar, el vapor de agua dentro de la lata se enfría rápidamente nuevamente. El vapor de agua vuelve a reducirse a su volumen original, la pequeña cantidad de agua en el fondo de la lata. De repente, la mayor parte del espacio dentro de la lata no tiene nada, ¡ni siquiera aire! El aire que ha estado presionando desde el exterior de la lata todo este tiempo de repente no tiene nada del otro lado para resistirlo, por lo que aplasta la lata hacia adentro.
- El espacio que no tiene nada se llama vacío.
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4 Observe cuidadosamente la lata para descubrir un efecto más del experimento. La apariencia de un vacío, o espacio vacío, dentro de la lata tiene otro efecto además de causar que la lata se triture. Observe cuidadosamente la lata mientras la baja en el agua, y nuevamente cuando la levanta. Es posible que notes que una pequeña cantidad de agua se absorbe en la lata y luego se filtra nuevamente. Esto se debe a que la presión del agua empuja contra la abertura de la lata, pero solo lo suficientemente fuerte como para llenar un poco de la lata antes de que se aplasta el aluminio.
Parte tres de tres:
Ayudando a los estudiantes a aprender del experimento
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1 Pregúnteles a los estudiantes por qué la lata fue aplastada. Vea si los estudiantes tienen alguna idea sobre lo que sucedió con la lata. No afirme ni niegue ninguna de las respuestas en esta etapa. Reconozca cada idea y solicite a los alumnos que expliquen su proceso de pensamiento.
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2 Ayude a los alumnos a encontrar variaciones en el experimento. Pídales a los alumnos que creen nuevos experimentos para poner a prueba sus ideas y pregúnteles qué creen que ocurrirá antes de realizar el nuevo experimento. Si tienen problemas para crear un nuevo experimento, ayúdenlos. Aquí hay un par de variaciones que pueden ser útiles:
- Si un alumno cree que el agua (no el vapor de agua) dentro de la lata fue responsable de que se aplastara, haga que los estudiantes llenen una lata entera con agua y mire si está aplastada.[7]
- Pruebe el mismo experimento con un contenedor más resistente.El material más pesado debería demorar más para ser triturado, lo que le dará más tiempo al hielo para llenarlo.
- Intenta dejar que la lata se enfríe por un tiempo breve antes de ponerla en el baño de hielo. Esto dará como resultado la presencia de más aire en la lata y, por lo tanto, una trituración menos severa.
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3 Explica la teoría detrás del experimento. Use la información en la sección Cómo funciona para enseñar a los estudiantes por qué la lata fue aplastada. Pregúnteles si eso coincide con lo que se les ocurrió en sus experimentos.