Nuevo Manual de la Unesco para la ensedanza de las ciencias Nuevo Manual de 1aUnesco para la enseñanza de las ciencias a Editorial Sudamericana / Buenos Aires 1975 EDICIÓN EN E S P A Ñ ~ LAUTORIZADA POR LA ORGANIZACION D E LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACION, LA CIENCIA Y LA CULTURA TRADUCCI~N DE ALBERTOE. J. FESQUET Y CARLOS E. A. G o N D E L L P R I N T E D IN A R G E N T I N A IMPRESO EN LA ARGENTINA @ 1973, Unesco Queda hecho el depósito que previene la ley 11.723. @ (para la versión española) 1975, Editorial Sudamericana Sociedad Anónima, calle Humberto l? 545, Buenos Aires. T h ü M DEL ORIGINAL E N INGLÉS: “NEW UNESCO SOURCE BO0,K FOR SCIENCE TEACHING” Prefacio El Nuevo Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias se ha preparado con el propbsito de actualizar el M a nual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias proporcionando un repertorio m á s amplio de material científico apto para incluir en los cursos de introducción a las ciencias. h Conferencia General de la Unesco, en su decimoquinta sesión de 1908, resolvió que se efectuara una nueva edición, como consecuencia de los pedidos formulados en tal sentido por los estados miembros. La coordinación de la revisión estuvo a cargo del Centro de Enseñanza de la Ciencia de la Universidad de Maryland, EE. UU.,bajo la supervisión editorial del Dr. J. David Lockard, director del mencionado Centro y de la Clearing House on Science and Mathematics Curricular Developments. Fueron miembros agregados del equipo revisor los Dres. Alfred de Vito, J. Dudley Herron, Ralph W. Lefler, Robert W.Menefee y W a y n e Taylor. L a revisión final del manuscrito estuvo a cargo del Dr. H. Ibstedmt y los Sres. J. Kent y E. G. Smith. C o m o preparación previa a la revisión se recogieron numerosos comentarios y sugerencias remitidas por los usuarios de las ediciones anteriores del Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias, tarea que estuvo a cargo de la Confederación Mundial de Organizaciones de Profesionales de la Enseñanza (WCOTP),organizaciones de maestros y asociaciones profesionales, que fueron invitadas a contribuir con sus sugerencias tendientes al mejoramiento del mismo, y la Asociación de Zambia para la Educación Científica coordinó un estudio especial. Posteriormente se organizó una reunión bajo los auspicios de la WCOTP, en la cual se establecieron los lineamientos de la revisión. La historia del Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias se remonta a la época de la terminación de la segunda guerra mundial, en la cual, la Unesco patrocinó la edición de un pequeño volumen titulado Sugerencias para Maestros que Enseñan Ciencias en Países Devastados, escrito por J. P. Stephenson (ex maestro de ciencias en la Escuela de la Ciudad de Londres y Miembro del Comité de Cooperación de la Roya1 Society con la Unesco, para el Reino Unido). Este libro, de probada utilidad en las áreas devastadas, obtuvo un éxito extraordinario en regiones que previamente habían contado con poco o ningún equipo para la enseñanza práctica de las ciencias. E n 1956, dicho libro había alcanzado considerable difusión, especjalmente por la incorporación al mismo de sugerencias de los expertos de la Unesco en el campo de la enseñanza científica, relativas a la construcción de un equipo sencillo y a la realización de experimentos Utilizando los materiales disponibles en la localidad. El mismo se transformó en la primera edición del Manual de la Unesco para la Enseñanza de !as Ciencias. E n 1962 se publicó una segunda edición, y desde entonces el libro se reimprimió 24 veces y fue traducido a 30 idiomas. Hasta la fecha se han vendido casi 750.000 ejemplares. Sería una tarea en absoluto imposible mencionar a todos los que han contribuido a la preparación del presente volumen. El origen de buena parte del material incluido en el mismo está profundamente sepultado en el pasado y pertenece al patrimonio común de todos los maestros de ciencias de todas partes. Además de la labor de J. P. Stephenson y del Dr. J. David Lockard y sus colaboradores, ya mencionada, cabe un reconocimiento especial para las numerosas personas y grupos que en diversas formas han contribuido a esta edición, y también a aquellos cuyos nombres figuran en !os prefacios de las ediciones anteriores. Agradecimientos Muchas de las ideas que, modificadas y adaptadas para su aplicación, figuran en el Manual proceden de trabajos de los siguientes autores y editores: R. y M.Buchsbaum, A. D. Bulman, Louis T. Cox Jr., Alfred E. Friedl, Paul D. Merrick, Alberta Whitfield, R. Kudo, R. Sund, L. Trowbridge, Henry Holt y Co., Charles E. Merrill Publishing Company, National Science Teachers Association, EE. UU., Association for Science Education, Reino Unido, y University of Chicago Press. Por supuesto, se han consultado otros manuales de metodología científica, y se agradece cordialmente a: Source Book for Elementary Science, de Hone, Joseph y Victor; A Source Book for the Physical Sciences, por Joseph, Brandwein, Morholt, Pollack y Castka; A Source Book for the Biological Sciences, de Morholt, Brandwein y Joseph, todos publicados por Harcourt Brace Jovanovich Jnc.; y Geology and Earth Sciences Source Book, publicado por el American Geologid Institute. Han sido muy fructíferas las ideas sugeridas por proyectos de diversos currículos, tales c o m o los Nuffield Projects, en el Reino Unido, y los patrocinados en EE. UU. por la National Science Foundation (es decir, ISCS, BSCS, PSSC) y los del Departamento de Estado de Educación. Expresamos nuestro reconocimiento a todas estas fuentes. El mapa estelar detallado, para las regiones situadas entre ambos trópicos, se debe al Sr. H. A. Diamand, experto de la Unesco en la República Popular del Congo, quien lo preparó especialmente para esta publicación. Todas las ilustraciones fueron dibujadas por la Srta. Dominique Bazin y el señor Paolo Moriggia. Contenido Introduccidn Capítulo primero l 1 l l l 1 Recursos, facilidades y técnicas para la enseñanza de las ciencias 15 Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias 17 Posibles recursos 17 Empleo de los recursos 18 Facilidades para la enseñanza de las ciencias 18 La seguridad en el laboratorio 20 Herramientas y técnicas útiles 23 Herramientas 23 Corte de vidrios 24 Soldaduras 25 Copias heliográficas y diazotipias 27 Construcción de un equipo de uso general 28 Dispositivos para pesar 28 Dispositivos ópticos 30 Fuentes de calor 32 Dispositivos para medición 34 Otras sugerencias útiles 34 Soluciones químicas 36 Preparación de soluciones de molaridad conocida 36 Preparación de reactivos 37 Reactivos de uso general en el laboratorio 37 Reactivos generales 37 Soluciones y reactivos especiales 39 Capítulo segundo Ciencias físicas 43 Química 45 Introducción 45 El mechero de Bunsen 45 Identificación de sustancias puras 46 Energía necesaria para transformar a los sólidos en líquidos y a éstos en vapor 50 Aplicación de los puntos de fusión y ebullición, y la solubilidad y densidad a problemas relativos a la separación de sustancias, de las mezclas de que forman parte 51 El efecto del calentamiento en las sustancias 55 C ó m o preparar, recoger y ensayar algunos gases 57 ¿Qué es la herrumbre? 61 Extractos coloreados prqcedentes de flores, como indicadores de ácidos y bases 62 Crecimiento de los cristales 63 La materia en forma de partículas. Su movimiento, número y dimensiones 66 Conductividad eléctrica de las sustancias 69 Materiales de construcción 70 Electrólisis de fusiones y soluciones acuosas 73 Reacciones químicas 75 La energía de las reacciones químicas 79 Energía eléctrica de las reacciones químicas 81 Determinación de las causas que afectan a la velocidad de reacción 86 Descomposición de moléculas grandes en otras m á s pequeñas 88 Construcción de moléculas 90 Calor y temperatura 91 El calor como energía 91 Dilatación 91 Termómetros 93 Conductividad 94 Convección 96 Radiación 98 La cantidad de calor 99 Magnetismo y electricidad 99 . Electricidad estática 99 L a corriente eléctrica 103 Magnetismo 110 Electromagnetismo 113 Movimiento ondulatorio 116 Producción de ondas 116 Sonido 119 Luz: Producción de luz; Reflexión; Refracción; Color 122-128 Mecánica 132 Balanzas 132 Experimentos con la gravedad 132 Inercia 135 Fuerza centrípeta 136 Fuerza y movimiento 137 Acción y reacción 138 Máquinas 138 Fluidos 143 La presión de los líquidos 143 Flotabilidad 146 Tensión superficial 149 La presión atmosférica 151 Capítulo tercero Biología 159 Introducción 161 Niveles de organización 161 Explicación de los niveles 161 Estudiando los organismos 163 Por qué los alumnos deben estudiar organismos vivientes 163 Comportamiento de las aves 164 Organismos acuáticos 166 Embriones de pollo 167 Insectos 168 Coleccionando organismos del suelo 170 ! Trampas para mamíferos peqheños y reptiles 170 Enjaulando animales 171 Planarias 172 Estudiando las poblaciones 172 Estudiando las comunidades 177 Ecosistemas 180 Estudiando las plantas 181 Estudiando los animales 188 Estudiando los tejidos 189 Estudiando las células 190 Capítulo cuarto Ciencias de la tierra y del espacio 193 Introducción 195 Rocas y minerales 195 Iniciación simple 195 Propiedades físicas de los minerales 196 Principales componentes minerales de las rocas 198 Principales grupos de rocas 199 Producción de rocas artificiales 202 Tareas a realizar 203 Suelos 204 Suelo y agua 206 Actividades adicionales 210 Astronomía y ciencias del espacio 211 Instrumentos astronómicos 21 1 Cuadrantes solares 213 Familiarizándonos con las estrellas y planetas 215 Observación de fenómenos celestes 226 Observación de los efectos del movimiento de la Tierra 228 Modelos y demostraciones para la enseñanza de la astronomía 232 Modelos para las ciencias del espacio 235 El tiempo 239 Construcción de instrumentos y de una estación meteorológica 239 Los vientos y el tiempo 244 C ó m o se carga el aire de humedad 247 C ó m o el aire pierde su humedad 248 Proyectos meteorológicos 250 Las nubes y el tiempo 254 Apéndices 1. Unidades SI 261 2. Conversión de unidades de otros sistemas a unidades SI 263 3. Tabla periódica 264 4. Tabla de los elementos 266 5. Indicadores ácido-base 268 6. Humedad relativa del aire (porcentaje) -"C 269 7. Equivalencia de temperaturas en distintas escalas 269 8. Logaritmos 270 9. Transportador, escuadra, etc. 272 indice 275 Intraducción El objetivo perseguido por los hombres de ciencia, en todas las regiones del mundo, y que configura el proceso de la investigación científica es la búsqueda de una comprensión m á s completa de los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor. Así como la ciencia en sí misma es universal, lo es también la búsqueda de mejores métodos para 5u enseñanza, El Nuevo Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias está integrado por ideas aportadas por maestros de todo el mundo para el empleo de los recursos y materiales comunes en la enseñanza científica corrientemente asequibles. Es un libro destinado a los maestros, particularmente a los que enseñan ciencias en escuelas elementales y en los cursos inferiores de las escuelas secundarias y a los que se preparan para ,dichatara. Para que las ciencias se aprendan eficazmente, su enseñanza debe ser experimental. Se halla tan próxima a la vida de cada niña o muchacho que ningún maestro debería estar desprovisto de materiales de primera m a n o para su estudio. El mundo, dentro, debajo, alrededor y por encima de nosotros, en todas las regiones del globo, presenta una interminable variedad de fepómenos aptos para servir de tema a la enseñanza de las ciencias, así como también materiales utilizables para la construcción del equipo científico y elementos auxiliares. El Nuevo Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias ha sido proyectado para que constituya una fuente de ideas para planificar actividades científicas simples, investigaciones y experimentos susceptibles de ser realizados por los mismos alumnos, y para la construcción de un instrumental científico sencillo, empleando materiales disponibles en la localidad donde se imparta la enseñanza. C o m o en el territorio de un país los recursos difieren ampliamente, c o m o asimismo en las distintas localidades, se anticipa que cada maestro deberá extraer de los disponibles, los materiales adecuados a las necesidades de sus alumnos y a las circunstancias particulares de la enseñanza. El Nuevo Manual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias puede también ser útil a grupos de alumnos consagrados a las actividades propias de los clubes científicos, por ejemplo, o individualmente a los que realicen a título personal actividades o investigaciones científicas. No obstante, se supone que dichas tareas se realizarán bajo la guía y la supervisión general de un maestro, lo que permitirá al alumno obtener el mayor provecho de sus experiencias y hallazgos, y también, en muchos casos, en razón de las precauciones de seguridad necesarias. Por este motivo, el libro no está dirigido en forma directa a los alumnos. La nueva edición revisada se ha preparado con el propósito de actualizar el M a nual de la Unesco para la Enseñanza de las Ciencias para que refleje los enfoques modernos de la enseñanza científica en los niveles elementales y de los primeros ciclos del secundario. E n razón de la condición de largo alcance de los nuevos adelantos en el enfoque y metodología de la enseñanza de las ciencias, no se ha intentado incluir en este único volumen indicaciones extensas sobre estrategias pedagógicas. Estas formarán parte de un segundo volumen: el Manual de la Unesco para Maestros de Ciencias, que también comprenderá aspectos del proceso de aprendizaje en los niños y consideraciones de carácter sociológico, como, por ejemplo, las relacionadas con las actividades de los maestros de ciencias en la práctica escolar. Si los alumnos poseen la capacidad necesaria para captar los problemas que surgen de la aplicación de las ciencias a su vida diaria, deberán estar habilitados para lograrlo a través de una enseñanza de aquéllas ampliamente fundamentada. Esta seleccionará cuidadosamente el material procedente de todas las categorías científicas, comprendidas las ciencias de la Tierra y del espacio y las disciplinas intermedias. Para lograr dicha finalidad se ha ampliado considerablemente la extensión del Nuevo Manual de la Unesco para laEnseñanza de las Ciencias. Esta nueva edición revisada, incluye una sección m á s extensa de ciencias biológicas y gran cantidad de material nuevo en las ciencias de la Tierra y del espacio. La sección correspondiente a las ciencias físicas contiene también una cantidad apreciablemente mayor que la correspondiente al Manuaf anterior, de material didáctico sobre química. Si los alumnos captan la ciencia como una unidad, será necesario poner énfasis en la enseñanza de los conceptos claves que constituyen los fundamentos de m u chas disciplinas científicas. Nociones básicas, como las de materia y energía y su relación mutua y los distintos niveles en la organización de los seres vivos, constituyen los temas claves de los principales capítulos del libro. A u n cuando el estilo se ha conservado en la forma más accesible a los numerosos usuarios del Manual en todo el m u n ~ do, se han introducido algunas modificaciones importantes en su formato y presentación, con el objeto de facilitar su empleo, y se ha incluido un fndice. El material ha sido agrupado en cuatro capítulos principales titulados: ‘Recursos, facilidades y técnicas para la enseñanza de las ciencias’; ’Ciencias físicas’; ‘Ciencias biológicas’ y ‘Ciencias de la Tierra y del espacio’. Tales títulos ng implican el encasillamiento mental de la enseñanza de las ciencias comprendidas en dichas áreas particulares. Se ha escogido dicha división, no obstante, para facilitar la consulta, dado que quienes utilizarán el libro se ajustarán B. programas m u y diferentes, tanto en su contenido c o m o en lo relativo B la organización del material, no habiéndose intentado un agrupamiento m á s integral del mismo. Se ha realizado un esfuerzo tendiente a mejorar la exactitud de todas las informaciones presentadas, incluyendo sólo experimentos y equipos de probada confiabilidad bajo diversas condiciones climáticas. Muchas de las figuras y diagramas de la primera edición se han dibujado nuevamente, prestándose mucha atención a la seguridad en el iaborcdorio, tema acerca del cual se incluye una nueva sección. E n todo el libro se han empleado las unidades internacionales y del sistema métrico decimal. Se invita a quienes utilicen el Nuevo Manual a remitir a la Unesco sus comentarios, críticas y sugerencias, susceptibles de incorporarse en ediciones futuras. Capítulo primero Recursos, facilidades y técnicas para la enseñanza de las ciencias Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias Posibles recursos en un área rural afsla un edificio; los diferentes materiales que se emplean; la diferencia entre el suelo excavado para las fundaciones y el de El campo de una granja abandonada ofre- un jardín; cómo se disponen los desagües. ce una excelente oportunidlad de observa- Las actividades posibles comprenden la ción del proceso conocido como sucesión. recolección de muestras de materiales de Las primeras plantas sembradas en dicho construcción para su estudio -cables con campo se denominan plantas iniciales. A diferentes tipos de aislación eléctrica, dimedida que la comunidad del mismo (eco- versas clases de materiales aislantes del sistema) varía con el tiem,po,algunas po- calor; muestras de suelos, etc.-; de hablaciones son reemplazadas por otras. Es- blar con los operarios a cargo de la inste reemplazo de las poblaciones se llama talación eléctrica o de la plomería o tasucesión ecológica. Frecuentemente es po- reas similares. Observar el procedimiento sible observar un área madura, como por de emplazamiento y perforación de un ejemplo, un bosque adyacente a un cam- pozo de agua, si lo hay; examinar la capo recientemente abandonado. Es intere- ñería de plomo. Si se halla en uso un exsante estudiar las diversas etapas de des- cusado en el exterior determinar cómo arrollo y deducir cuáles deben ser las eta- está situado con relación a la provisión de agua, y por qué se e!igió dicha ubicación. pas intermedias. U n bosque o floresta cerca de la escueU n aserradero puede ser instructivo para la puede ser instructivo para: descubrir aprender cdmo se seleccionan los árboles los cambios estacionales experimentados para su corte; para averiguar cómo se propor los animales y las plantas; estudiar tegen los árboles jóvenes; qué especies se sus hábitos; descubrir dónde viven los consideran más valiosas y por qué; obseranimales; observar cómo la vida animal var el empleo de las máquinas; conocer y vegetal dependen la una de la otra; y cómo se obtiene y se cura la madera asecomprobar en qué medida las condicio- rrada; comprobar los cambios en la vida nes físicas circundantes, c o m o la hume- animal y vegetal cuando un área ha sido dad, temperatura y cantidad de luz solar, talada. Las posibles actividades incluyen afectan a los seres vivos; bÚscíir ejemplos la visita a u n aserradero para observar los de animales y plantas útiles y dañinos. procedimientos, conseguir muestras de m a Posible aplicación: Organizar una excur- deras para estudiar los anillos de crecisión al campo para observar y coleccionar miento; caminar por los bosques para ver materiales. Llevar los ejemplares seleccio- cómo se cortan los árboles y-examinar las nados a la clase. diversas máquinas observando de qué maU n edificio en construcción puede pro- nera auxilian a los trabajadores. porcionar la ocasión de observar cómo 5e Una granja puede ser instructiva para instalan los cables el8ctricos; cómo se observar los diversos procedimientos de (actividades ecolbgicas) Algunas sugerencias acerca de la ensefianza de las ciencias 18 conservación y almacenaje de los alimen- tallos, raíces, hojas, flores y frutos a la tos; el cuidado de los animales; el cultivo humedad ambiente; el estudio de la adap de las plantas y flores del jardín; para tación de los animales para la vida en el estudiar el uso de las máquinas en la casa, agua o sus cercanías, comparándolos con el campo, el granero, el jardín y el huerto, los animales terrestres; observando, sus y de qué manera los edificios y terrenos cambios y los de las plantas, en el curso se protegen contra el fuego y cómo se de las estaciones y los hábitos de recolección de alimentos y construcción de previenen los accidentes. U n jardín con plantas y flores, puede viviendas en la vida animal. ser instructivo para observar cómo las plantas obtienen suficiente luz, humedad Empleo de los recursos y otros factores esenciales para su des- El valor de los reciirsos depende de la haarrollo; p r a aprender cómo se prepara el bilidad con que se los utilice. Cada uno terreno para la plantación; cbmo se realide ellos debe usarse con un propósito, o za el trasplante y de qué manera se dispropósitos, definido: ayudar a resolver un persan las semillas; para estudiar la autoproblema; ilustrar mejor un principio cienpolinización de las flores; su polinización tífico; fomentar en los alumnos el hábito cruzada y la germinación y desarrollo de de la Investigación de su medio ambiente. las semillas, aprendiendo a conocer las t Al planear una excursión, maestro y clases de suelos más adecuadas para el cultivo de diferentes especies de plantas alumnos deberán proponerse como objetiy c ó m o se determina la calidad de un sue- vo el examen ,de un problema, o problelo, comprobando cómo las plantas alrnace- mas, definido. nan alimentos y sus cambios estacionales. El maestro, y quizá un pequeño grupo Las actividades posibles incluyen visitas de alumnos deberían trasladarse previaal jardín para observar plantas y métodos mente al lugar que luego visitará todo el de cultivo, recolectar semillas y frutos que curso, para verificar si es adecuado y ilustren las formas de dispersión; la ger- accesible. minación de semillas en la clase para inCuando los alumnos proyecten obtener crementar los conocimientos sobre cultivo informes de los pobladores del lugar, conde plantas; la realización de experimen- viene asegurarse de que los informantes tos para comprobar la acción de la luz, comprenden la finalidad de la visita y de temperatura y humedad en el crecimiento que sus explicaciones serán lo suficientede las mismas y, si es posible, el cultivo mente explícitas como para que aquéllos de un jardín en la escuela como forma de las entiendan. acrecentar los conocimientos sobre el creLa discusiónsubsiguientedebe ser cuicimiento de las plantas. dadosamente planeada. Para la solución Un apiario puede instructivo de 10s problemas deben emplearse 10s dapara observar cómo se cuidan las abejas, tos adecuados y confemionarse informes la construcción de las col?nens Y cómo por escrito de 10s hallazgos, cuando se se preparan para la estación fría; qué considere que éstos serán de utilidad para ocurre cuando las abejas forman enjam- los alumnos. bres y de qué manera se las puede manejar con seguridad; por qué son Citiles al hombre; para observarlas cuando traba- Facilidades para la enseñanza jan y verificar cómo se desarrolla la vida de las ciencias en el interior de una colmena mediante ei Organización en la clase de un rincón de estudio de un ejemplo de insectos socia- las ciencias. Destinar para este propbsito les y títiles. un rincr5n de la clase, al que se denominaU n riacho o laguna puede ser intere- rá: Rincón de la Ciencia. Conseguir si es sante para la observación de las diversas posible una o dos mesas utilizables para clases de vida vegetal y la adaptación de los experimentos y exhibición. Tal vez el 19 Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias portero de la escuela pueda colaborar confeccionando estantes debajo de las mismas para guardar el material, elementos 'y equipo descriptos en este libro. Se estimulará a los alumnos para que traigan material para su exhibición en el Rincón de la Ciencia. LB permanencia de éste en la mesa no debe ser tan prolongada que desaparezca el motivo de su interés. El Rincón de la Ciencia debe ser un lugar de actividad y cambios. para la construcción de jaulas para animales. instalación de una estación meteorológica. E n el Capítulo Cuarto se describen algunos instrumentos meteorológicos sencillos, que pueden construirse con materiales de fácil Óbtención en casi todas partes. La observación diaria de los cambios del tiempo es una fuente de interés y puede constítuir la base de provechosas lecciones científicas. Tablero para u n boletín de informaciones Cultivo de plantas. Pequeñas macetas ubicientíficas. Si se estimula lo suficiente a cadas en el antepecho de una ventana los alumnos, tmerán a la escuela cons- donde dispongan de luz abundante, brintantemente material de interés, en forma darán un amplio espacio para el cultivo de recortes de diarios y revistas, por lo de semillas y pequeñas plantas. Si se reque un tablero para informaciones cientí- quiere mayor espacio para ciertos experificas constituirá uno de dos medios de di- mentos, pueden obtenerse o construirse fusión de dicho material, corno así tam- cajones chatos, con madera nueva o desebién de dibujos u otros trabajos prepara- chos. dos en las clases de ciencias. U n buen lugar para el trablero de exhibición de Condiciones tropicales. E n los tr6picos dicho boletín será junto a las mesas del existen muchos inconvenientes en un laRincón de la Ciencia. Podrá construirse boratorio, en particular durante la estacon madera blanda o conglomerado de ción húmeda. El material se echa a perder, los papeles se pegan uno a otro, los madera. instrumentos se oxidan, dos ejemplares se Estante-museo: Los alumnos, una vez des- enmohecen, en los lentes proliferan hongos pierto su interés son coleccionistas insacia- que los inutilizan estropeando superficies bles. Muchas de ,las cosas que coleccionen pulidas con precisión. Además, las hormiestarán seguramente destinadas a la es- gas, termitas y otros insectos prosiguen cuela. Deberán estimularse tales activida- con su interminable obra destructora. des, y una manera de lograrlo será destiCuanto sea posible debe guardarse en nando un estante como museo en el cual recipientes herméticos. Son ideales los tapuedan exhibirse colecciones o ejemplares rros de vidrio con tapas bien engrasadas, de carácter científico. y m u y útiles los frascos con tapa roscada, Acuarios y terrarios. Los acuarios y te- como los de dulces y los recipientes metámrios constituyen una fuente de constan- licos, como latas de galletitas y tortas, te interés y proporcionan un lugar de ob- etc.; pueden transformarse fácilmente en servación de muchos fenómenos científicos herméticos mediante una junta de material importantes. E n el capítulo tercero se ha- aislante colocada entre la tapa y el recillarán instrucciones para la construcción piente. Las lentes de los microscopios, cuando y mantenimiento de acuarios. no se usan, deben preservarse con un Jaulas para animales. Diversas especies de disecante. U n trozo de piolín embebido en animales pueden mantenerse en observa- creosota y colocado dentro del estuche de ción en la clase. Algunos se adaptan a la la lente, se ha comprobado que retarda cautividad mejor que otros. Se puede in- eficazmente el desarrollo de mohos. vitar a los alumnos a 1,levar sus animales Durante la est~cidnHuviosa, los microsfavoritos a la escuela durante breves pe- copios, galvanómetros y otros instrumenríodos para su observaci6n y estudio. E n tos sensibles, deben guardarse, si es poel capítulo tercero se hallarán sugerencias sible, en un armario, en cuyo interior Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias se mantendrá encendida permanentemente una lámpara eléctrica de 50 vatios. Las agujas pueden clavarse en un trozo de género previamente untado con vaselina. Los instrumentos metálicos como calibres a rosca, vernieres, diapasones, etc., deberán engrasarse. Los tornillos de los soportes para retortas, anillos y prensas de sujeción deben aceitarse frecuentemente. Los escalpelos deben untarse con vaselina y guardarse en una caja. Las partes metálicas de las herramientas deberán frotarse con un trapo aceitado. La seguridad en el laboratorio Las actividades prácticas y experimentos constituyen un aspecto de gran importancia en las clases de ciencias. La realización de experiencias puede resultar entretenida, pero también peligrosa y el maestro de ciencias debe asegurarse de que el trabajo se realice de tal manera que no se produzcan accidentes. Muchas de nuestras actividades diarias son potencialmente peligrosas. Encender fuego, atravesar una calle, conducir un automóvil y hastq tomar un baño, pueden tener como consecuencia un accidente, pero no dejaremos de hacer estas cosas por el peligro implícito, más bien, enseñaremos a nuestros niños d riesgo que involucran ,dichasactividades para que sean capaces de disfrutar de los beneficios de las mismas, evitando los peligros potenciales. Igual filosofía debe aplicarse en las clases de ciencias. Los alumnos deberán aprender cuáles son los peligros inherentes a cada actividad, y fla forma de evitar lo imprevisto. A continuación se resumen algunas precauciones. Quemaduras y fuego. Tal vez el tipo más común de accidente en el laboratorio es una quemadura. En su mayoría pueden evitarse si los alumnos tienen presente que “un objeto sometido a la acción del calor, se calienta y permanece caliente durante cierto tiempo”. Aunque obvia, esta advertencia por lo general no se tiene en cuenta. Los alumnos pondrán un trozo de vidrio o metal en una llama durante varios segundos, luego lo retirarán y to- 20 carán su extremo para comprobar si está caliente, iy lo está! Desgraciadamente, la mayoría de los objetos calientes no se distingue a simple vista de los frios, por su olor o su sonido. Sólo el sentido del tacto suministra la prueba y, si el objeto está muy caliente, aun tocándolo con precaución puede producir una quemadura. Cabe formular otra sencilla recomendación relacionada con el fuego: “NO poner objetos susceptibles de arder, cerca de las Ilamas”. Los alumnos deben comprender que ropas, cabellos, papel, madera y muchas sustancias químicas comunes arden bastante fácilmente. Los mecheros que no se usen deben apagarse. Una precaución adicional es la concerniente a las lámparas de alcohol: Si se proyecta hacia abajo, sobre la base del quemador un calor excesivo, como por ejemplo cuando se calienta el interior de metal brillante de una lata empleada como protección contra el viento, el alcohol puede gasificarse en el interior de la lámpara transformándola de suave quemador en soplete m u y caliente. Cortaduras y vidrio roto. Las cortaduras menores son un segundo tipo de accidente comcn. Se deben generalmente a tres causas: rotura de tubos, caída de recipientes de vidrio y explosivos del generador de gas. Prácticamente todas las cortaduras producidas por tubos de vidrio pueden evitarse si éstos se envuelven en una toalla antes de introducir un tapón. Se puede lubricar el vidrio del tubo con glicerina o agua y tomarlo con una toalla girando al insertar el tapón. Los extremos de todo tubo de vidrio deben alisarse en la llama, evitando que se cierren por completo. Si esto accidentalmente ocumera y el tubo formara parte de un sistema de suministro de gas, éste no podría pasar a través del mismo, pudiendo producirse una explosión. Es menester verificar siempre los dispositivos generadores de gases para asegurarse de que no existen obstrucciones. Cuando el gas generado es oxígeno o hidrógeno, dicha precaución debe extremarse, porque las posibilidades de una explosión accidental son mayoms. Para la o b tenci6n de dichos gases no son recomen- 21 Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias dables los procedimientos que requieran el empleo de calor. Es evidente que el riesgo de cortaduras debida a la caída de objetos de vidrio se reducirá mucho si los recipientes de vidrio se dejan en el piso o en estantes donde exista poco peligro de derribarlos accidentalmente. Esto es especialmente cierto en el caso de grandes existencias de botellas de ácidos, gases o líquidos inflamables. Cuando se rompa un vidrio debe ser arrojado a un recipiente que tenga una marca especial antes que a cestos norma. les de basura. Hay que tener consideración con la persona encargada de la limpieza. Calentamiento de sustancias en tubos de ensayo. Al calentar sustancias en tubos de ensayo, debe moverse el tubo de u n lado al otro a través de la llama, y la boca del tubo debe ser orientada alejándola de las personas que estén cerca (véase la figura). Fuente de calor Los tubos de ensayo nunca deben ser llenados en más de un tercio a una mitad de su capacidad, como preoaución contra ebulliciones y rebosaduras. Cuando se transfieran materiales de un recipiente a otro, mantengase los recipientes a una prudente distancia. Olfateo y paladeo. La nariz es un instrumento delicado que merece protección. Tenga cuidado cuando huela productos químicos. La técnica correcta es abanicar el gas hacia la nariz y olfatear cautelosamente (véase figura). Si no percibe olor, puede acercarse más y hacer un nuevo intento. La mejor regla para el paladeo es no lo haga. Sólo deben ser colocadas en la boca las sustancias que usted sabe que son absolutamente inofensivas (como la sal pura de mesa o el azúcar). Algunos productos químicos son tan tóxicos que una fracción de gram o puede ser mortal. Productos químicos peligrosos. Cualquier producto químico es potencialmente peligroso y debe ser tratado como tal. No debe permitirse en modo alguno a los alumnos que efectúen experimentos no autorizados y no deben autorizarse los que usted no sepa que son seguros. Puede suponer que los experimentos descritos en este libro sofi seguros, a menos que se incluya una advertencia. El peligro potencial tiene que resultar claro de la nota. Si no fuera así, no haga de todos modos el experimento. Así c o m o es la pistola “descargada” la que mata, es el experimento “seguro” el que frecuentemente se traduce en accidentes. Sustancias como el azúcar, el azufre y el cinc en polvo son perfectamente seguras.. . normalmente. Sin embargo, cuando se mezclan con buenos agentes oxidantes, c o m o cloratos o permanganatos, forman mezclas explosivas. Se enumeran más adelante unas pocas de las más peligrosas clases de productos químicos, con descripciones de sus peligros. Acidos y bases. Todos los ácidos “fuertes” o “minerales”, c o m o los ácidos clorhídiico, sulfsirico o nítrico, son peligrosos cuando están concentrados. Cuando se hallan diluidos su manipulación es relativamente segura y cualquier Algunas sugerencias acerca de la enseñanza de las ciencias salpicadura puede lavarse con agua. El peligro mayor surge cuando el ácido entra en contacto con los ojos. Para protegerlos, deben usarse anteojos de seguridad. Ciertos ácidos, c o m o el sulfúrico y el nítrico, por ejemplo, son m á s peligrosos porque son buenos agentes oxidantes. Los ácidos orgánicos no son, generalmente, tan peligrosos c o m o los minerales, pero, existen excepciones. El fenol (ácido carbólico) y el ácido oxálico, son peligrosos, no debido a sus propiedades ácidas, sino porque son tóxicos. Las bases fuertes, c o m o los hidróxidos de sodio (soda cáustica) y de potasio (potasa cáustica), pueden producir quemaduras como los ácidos fuertes. Bases m á s débiles, como el hidróxido de calcio (cal y agua), también pueden originar quemaduras si están en contacto con la piel durante largo tiempo. Las soluciones diluidas, de bases, son relativamente seguras, pero, aun éstas, cuando entran en contacto con la piel, deben lavarse rápidamente con agua abundante. Sustancias oxidantes. (Sustancias químicas que activan la combustión o quemado.) Si se ponen en contacto con materiales que actúen como combustibles, como por ejemplo, cualquier sustancia orgánica, existe peligro de explosión o incendio. Algunos de los productos químicos m á s peligrosos de esta categoría son los cloratos, peróxidos, percloratos y el ácido hiperclórico. Dado que los cloratos de sodio y de potasi0 son sustancias químicas bastante comunes, conviene señalar especialmente sus peligros. Se trata de compuestos estables susceptibles de ser manipulados con seguridad, con das debidas precauciones. Deben mantenerse alejados de ‘los ácidos fuertes, dado que al reaccionar producen dióxido de cloro, tóxico, y pueden explotar. Deben conservarse apartados de las sustancias fácilmente oxidables, ‘como el azufre, sulfuros, fósforo, azúcar, alcoholes, solventes orgánicos, compilestos amoniacales, metales en polvo, aceites o grasas y polvo de cualquier tipo. Hábitos recomendables. A continuación se enumeran dgunas advertencias y prácticas que deben observarse habitualmente. 22 1. Usar siempre anteojos protectores cuando exista peligro de que sustancias ca*lientes o cáusticas salpiquen los ojos. 2. Leer siempre dos veces y atentamente las etiquetas de los frascos de reactivos. Existe una gran diferencia entre cloruro de potasio y clorato de potasio; entre cloruro de mercurio (1) y cloruro de mercurio (11); entre manganeso y magnesio. 3. Los tubos de ensayo o partes del equipo susceptibles de expeler gases o líquidos, deben apunhr en dirección opuesta a todas las personas presentes. 4. Antes de usarlos, verificar siempre que los accesorios de vidrio no tengan rajaduras. 5. Los implementos de vidrio de todo tipo deben colocarse en la parte posterior del banco del laboratorio para protegerlos de roturas innecesarias. Las botellas de vidrio deben depositarse en el suelo o sus cercanías. 6. Toda herida, aun insignificante, debe ser sometida de inmediato a la atención médica. 7. Cuando se diluyan ácidos, éstos deben agregarse lentamente al agua, y no a la inversa. 8. En el laboratorio el orden y la limpieza son imperativos. Los vidrios rotos o residuos de metales o sustancias químicas que no se usen, deben guardarse en recipientes apropiados. Cuando alguna sustancia se vierte por el desagiie es menester hacer correr agua abundante. USO del mercurio. Aunque parezca sorprendente, el mercurio se evapora, aun a la temperatura de congelación del agua, produciendo un vapor inodoro, insípido e incoloro, cuya concentración depende de la temperatura. Este vapor es tóxico y puede afectar al sistema nervioso. El mercurio penetra en el organismo fácilmente, por inhalación, ingestibn, o a través de la piel. La exposición prolongada puede conducir a un envenenamiento gradual, indicado por síntomas nerviosos y psíquicos. Protección contra el derrame. El mercurio se escurre por las hendiduras, se mezcla con el polvo y penetra las sustancias, 23 Herramientas y técnicas Útiles como madera, tejas, cañerías de hierro y ladrillo refractario. Donde se utiliza mercurio deben pulirse e impermeabilizarse los pisos y obturarse las grietas barnizando la superficie del piso. Cuando se derrame mercurio en el suelo debe limpiarse de inmediato, evacuando la habitación y abriendo las ventanas para aumentar la ventilación. Las puertas que comuniquen con pasillos deberán cerrarse; El mercurio disperso debe recogerse de inmediato aspirándolo mediante una bomba de agua o con el auxilio de algún compuesto para barrido en seco. Si no se dispusiera de dichos elementos se deberá emplear una escoba y pala para residuos o un secador, tratando de formar unta pequeña m a sa. Una vez logrado, se .lo depositará en un recipiente sólido, de material plástico, vidrio o metal, con cierre hermético. Si después de haber recogido la mayor parte, quedan aún numerosos glóbulos pequeiíos en hendiduras y grietas aún será posible la contaminación. Deberá aplicarse cuidadosamente al área contaminada, polisulfato de sodio o azufre sublimado. (También es adecuado para este fin el producto comercial para pulverizaciones agrícolas durante la hibernación, que contiene azufre.) Estas sustancias reaccionan con el mercurio formando un compuesto inerte, que no se evapora. Cuando se trabaja con mercurio es aconsejable tener a mano cierta provisión de azufre sublimado. Protección contra los contactos con la pieI. Deben adoptarse toda clase de pre- cauciones tendientes a impedir el contacto de la piel con el mercurio líquido o sus vapores, usando guantes impermeables y calzado con suelas de goma, dado que el cuero absorbe el mercurio. Luego de haber tocado mercurio deberán lavarse cuidadosamente las manos para reducir la absorción a través de la piel. Luego de haberse producido una salpicadura, se revisará la indumentaria personal dado que el mercurio puede depositarse accidentalmente en las botas del pantalón, bolsillos o pliegues de la ropa. Almacenaje. El mercurio debe conservarse en un lugar bien ventilado donde los recipientes se mantengan frescos y protegidos de la luz solar directa. No es aconsejable el depósito sobre pisos de madera. Los de linóleo grueso, concreto no poroso o superficie barniuada, son adecuados siempre que las rajaduras o grietas se tapen y se logre una superficie pulida. No debe trabajar con mercurio o guardar sus frascos en las cercanías de fuentes de calor, o de amoníaco. El tapón del frasco del mercurio, cuando éste no se utilice, debe estar perfectamente ajustado. Esta precaución es importante porque una-leve corriente de aire que pase sobre el frasco de mercurio, destapado, a k temperatura ambiente puede provocar la difusión de varios miligramos de mercurio por metro cúbico de aire. Si pudiera conseguirse una vitrina con cierre hermético, a prueba de pérdidas, constituiría un lugar adecuado para guardarlo. Herramientas y técnicas 'útiles Herramientas Experimentadores hábiles han logrado elevados índices de manualidad con un número sorprendentemente reducido de herramientas. Es imposible afirmar que determinadas herramientas constituyen un equipo mínimo. Por lo general, el experimentador adquirirá probablemente su equipo poco 0 poco y ninguna carencia, en particular, lo disuadirá de llevar a cabo un proyecto. En primer término se tratará de adquirir lo siguiente: Herramientas para trabajar con metales: tornillo de banco, sierra (para metales, martillo, destornilladores, pinzas @lana y redonda), alicates, soldador eléctrico o de otro tipo, taladro eléctrico, mechas, machos y hembras para hacer roscas, varias limas y punta de trazar. 1.1 Herramientas y técnicas útiles 24 Herramientas comunes para madera: formones, serrucho común, serrucho para cortar en el sentido de la fibra, cepillo de carpintero,de acero, una escofina com ú n o plana, berbiquí y mechas, diversas clases de colas y cementos, pintura de varios colores. Corte de vidrios 1.1 C ó m o efectuar un corte recto U n cortavidrios no corta el vidrio, .lo parte con una pequeña rueda. Si ésta está afilada y se mueve sobre el vidrio con la velokdad y presión correctas, produce una fina estría o surco, astillando o pulverizando ligeramente el vidrio. Los bordes biselados de la 'rueda actúan a m o d o de cuñas presionando ambos lados de L estrla, forzando al vidrio a separarse, iniciándose la rotura. Si ésta no se inicia, se debe golpear la grieta o surco con la extremidad en forma de boli3lla del cortavidrios. Antes de intentar obtener u? corte impecable, se debe practicar con trozos sobrantes hasta adquirir la velocidad y presión requeridas para lograr un corte parejo (obsemr la figura). El vidrio com ú n para ventanas, se obtiene en dos espesores: simple y doble. El simple es más delgado y fácil de cortar. El vidrio plano de hasta 0,6c m de espesor puede cortarse de la misma manera que el vidrio común de ventana. Los vidrios de seguridad, furmados por dos o m á s hojas cementadas entre sí, requieren un equipo especial para su corte. Id Corte de tubos de vidrio Una forma de cortar tubo de vidrio es haciendo una estría en su superficie mediante una pasada 'hacia @delante con una lima triangular. El canto de una lima rectangular también es eficaz. El corte debe ser perpendicular al eje central del tubo para que éste se parta en escuadra. Para partirlo, se coloca sobre un banco con el palillo de un fOsforo, o un escarbadientes, exactamente debajo del corte y, sosteniendo firmemente uno de los extremos se presiona sobre el otro hacia abajo, produciéndose de inmediato el corte. Otro método de uso frecuente consiste en marcar / 1.1 Cómo cortar e1 vidrio el tubo, pasando rápidamente el filo de una lima, y luego sostenerlo con ambas manos, con los pulgares enfrentados, epoyados en lados opuestos de la hendidura, partiéndolo con un movimiento hacia afuera con respecto al cuerpo. Los bordes del corte se emparejan en la llama. 1.3 Cortador de vidrios con alambre para resistencias Obtengase un trozo de 60 cm de dambre de nicrome calibre 24, e impmvísense dos 25 Herramientas y técnicas Qtiles agarraderas a prueba de calor, en ambos extremos. Una de ellas, provista de un interruptor. Conéctese a una fuente de poder adecuada, de 12 V, 5 A (una batería de automóvil o un transformador reductor de tensión). Verificar que los fusibles y el interruptor sean de la resistencia adecuada a la corriente que pasará por ellos. El alambre deberá calentarse al rojo vivo en pocos segundos después de wrrado el interruptor. Si así no fuera, habría que revissr en primer término la fuente de poder y las conextones. Puede ser necesario reducir la (longitud del a!ambre de la resistencia, si la misma no alcanza el grado de calor requerido. Practicar en el recipiente de vidrio una pequeña ranura en el punto en que se cruza el aiambre de nicrome. Ajustar el alambre, formando un lazo, en la posición necesaria para el corte. Cuidar de que $losalambres no se toquen entre sí al cruzarse en k ranura. Cerrar el interruptor y, al cabo de pocos segundos, el vidrio por lo general se partirá con un corte neto, por el lugar 'donde el alambre circundaba al recipiente. Si esto no ocurriera al cabo de 15 o 20 segundos, retirar rápidamente el alambre de nicrome y colocar el recipiente bajo agua corriente, lo que provocará la contracción necesaria para producir la rotura del mismo a lo largo de la línea deseada. Durante la operación del corte se debe proceder con cuidado (ver la figura). Limpieza de recipientes de vidrio. Los solventes enérgicos para limpieza deben ser usados por el maestro y no por los alumnos. Disolver 100 gramos de bicromato de potasio en una solución de 100 gramos de ácido sulfiirico concentrado en un litro de agua. Los recipientes de vidrio se remojan en. dicha solución, que puede emplearse nuevamente varias veces. Precaución: Se debe tener mucho cuidado de que esta soluci(>n, sumamente corrosiva, toque la piel o las ropas. Para diluir el ácido sulfQrico concentrado, se debe emplear un recipiente de piedra o de barro cocido, vertiendo el ácido en el agua m u y lentamente, ?lado que dicho proceso libera una gran cantidad de calor. 1.3 Cort dor de vidrio improvisado con un alambre para resistencia A alambre de nicrome calibre 24 B pequeña muesca efectuada con una lima en el costado del frasco c interruptor en la agarradera D cable de conexión con la fuente de poder El maestro deberá aplicar sus conpcimientos de química en la limpieza de manchas de origen conocido. Si los recipientes sucios han contenido álcalis o sales con reacción alcalina, evidentemente debe intentarse en primer término someterlas a la acción limpiadora de un poco de ácido diluido. Si la mancha es de permanganato de potasio, deberá probarse con una solución de sulfito de sodio, acidulada con un poco de ácido suififrico diluido, etc. Los &lcalis atacan lentamente el vidrio y los frascos que han contenido soda cáustica, etc., durante largo tiempo nunca recobran su transparencia original. Soldaduras La soldadura se emplea para unir superficies metálicas, como cobre, hierro, níquel, plomo, estaño, cinc y aluminio. Es particularmente Qtil para efectuar conexiones el&tricas, unir láminas metálicas y obturar juntas para evitar pérdidas de líquidos. Los soldadores eléctricos comunes o con forma de pistola son muy usados para conexiones, pero también pueden hacerse soldaduras con saldadores de cobre no provistos de elementos eléctricos para su calentamiento. 1.4 Herramientas y técnicas útiles 1.4 Tipos d,e soldadura La mayoría de las soldaduras blandas son aleaciones de estaño y plomo. Las empleadas para unir aluminio son por lo general aleaciones de estaño y cinc o de estaño y cadmio. Los puntos de fusión de la m a yoría de las soldaduras de estaño y plomo oscilan desde 165°C hasta temperaturas mayores. Las saldaduras de estaño y plom o se identifican generalmente mediante números que indican las proporciones respectivas de dichos elementos. El primer número expresa el porcentaje de estaño, y el segundo, el de plomo. Las soldaduras con elevado contenido de estaño son m u cho más caras que las que contienen mucho plomo. E n general las que tienen gran porcentaje de estaño poseen puntos de fusión m á s bajos que los de aquéllas con elevado porcentaje de plomo. Las primeras son mejores para conexiones eléctricas, en tanto que las segundas son m e cánicamente más resistentes. Las soldaduras se obtienen bajo diversas formas, que comprenden barras, aJambres, lingotes y polvo. La soldadura en forma de alambre puede conseguirse provista de núcleo fundente o sin él. 1.5 FundeHtes Para efectuar una buena junta, el metal a unirse, el extremo del soldador, y la misma soldadura deben hallarse libres de suciedad, grasa, Qxidos y otras materias extrañas que podrían impedir que la soldadura se adhiriera al metal. Los fundentes se utilizan para limpiar la zona en la que se efectuará la junta; para eliminar la capa de óxido que normalmente existe en los metales y para impedir ulteriores oxidaciones. Los fundentes también disminuyen la tensión superficial de la soldadura aumentando sus propiedades humectantes. Se debe emplear el fundente más adecuado para el metal que se debe soldar, según se indica a continuación: Metales Bronce, cobre, estaño Plomo Hierro, acero Fundentes Resina Sebo, resina Bórax, cloruro de amonio Hierro galvanizado Cinc Aluminio 26 Cloruro de cinc Cloruro de cinc Estearina, fundente especial Los fundentes se clasifican generalmente en corrosivos, semicorrosivos y no corrosivos. Estos últimos se emplean para soldadura de conexiones eléctricas y otros trabajos que deben estar completamente protegidos de cualquier vestigio de corrosión. El fundente no corrosivo de uso m á s comiín es la resina. En estado sólido es inactiva y no corrosiva. Cuando se la calienta se torna lo suficiente activa como para rkducir los óxidos del metal caliente, cumpliendo así su acción fundente. La resina puede obtenerse en forma de polvo, pasta o líquido. La resina deja frecuentemente coloración marrón sobre el metal soldado, m u y difícil de eliminar, pero que en cierta medida puede prevenirse adicionándole una pequeña cantidad de trementina. Para hacer el fundente más efectivo se agrega a veces glicerina a la trementina. 1.6 Métodos de soldadura Las siguientes consideraciones de carácter general son aplicables a la mayoría de los trabajos de soldadura: 1. Asegurarse de que las superficies que serán soldadas estén limpias y libres de óxido, suciedad, grasa u otra sustancia extraña. Si es posible el material debe unirse mecánicamente, de manera que la soldadura fije la unión en su posición, de la misma forma que la cola de carpintero fija la ensambladura en un trabajo en madera. 2. Emplear la soldadura y fundente más apropiados para el trabajo a realizar. Tener presente que el punto de fusión del fundente debe ser inferior al del tipo de soldadura a emplearse. 3. Calentar las superficies lo suficiente para 'que se funda la soldadura. El soldadór no debe pegarse en superficies insuficientemente calentadas. No obstante, se debe tener mucho cuidado de que el soldador no se sobrecaliente, al soldar cobre o cuando se trata de unir Herramientas y técnicds útiles 27 superficies. Por regla general, la soldadura no debe cdentarse mucho m á s de su temperatura de trabajo. A medida que aumenta la temperatura de la soldadura fundida, aumenta la rapidez de la oxidación. Al sobrecalentarse la soldladura fundida en contacto con el aire, se pierde por oxidación más estaño que plomo. 1.10 dura. A medida que ésta se funde, todo exceso deberá limpiarse antes de que se solidifique, con ayuda de un trapo húmedo. Copias heliográficas y diazotipias Consíganse dos láminas de vidrio de aproximadamente 25 c m por 35 cm. Ribetéense con cinta adhesiva, confeccionando con la misma una bisagra a lo largo de uno de los lados m á s largos. 1.7 Conexiones eléctricas Para soldar conexiones eléctricas debe e m plearse soldadura con nficleo de resina 1.9 Copias heliográficas fundente. La razón para ello es que, por Colóquese una hoja de papel heliográfico, lo general, resulta difícil o imposible lim- para copias azules, con la cara verdosa piar los restos de fundente ácido de un hacia arriba, sobre uno de los vidrios, y dispositivo eléctrico, provenga éste del nú- encima de la misma, el objeto a copiar cleo de la soldadura o haya sido aplicado con un pincel. Cualquier ácido generado por la soldadura produce una corrosión inadmisible. Para soldar conexiones eléctricas se debe aplicar la punta de cobre del soldador debajo del empalme a soldarse, con la mayor superficie posible de con- / Conexiones elktricas con ncicieo de resina B Soldador // A Soldadura tacto mecánico, para permitir la máxima propagación del calor. Aplicar al empalme la soldadura con niicleo resinoso (observar la figura), cuidando no recalentar los componentes eléctricos. 1.8 Soldadura con lhmpara La soldadura con lámpara se emplea frecuentemente en pequeños trabajos, o en aquellos cuyo acceso es relativamente difícil. Pueden utilizarse lámparas alimentadas con propano o con alcohol. El procedimiento general consiste en proyectar la llama de la lámpara sobre las superficies a unirse, aplicando entonces la soldadura en frío, en forma de barra o alambre. Las superficies calentadas fundirán la solda- (ver la figura), sujetándolo en la posici6n correcta con el segundo vidrio. Mediante este procedimiento podrán reproducirse, un negativo fotográfico, una hoja, un trozo de encaje, etc. Expóngase al sol durante un período comprendido entre 20 segundos y varios minutos, según la luminosidad del cielo. Lávese luego la copia azul en una cubeta con agua durante varios minutos, con lo que se eliminará todo el pesto 'de la sustancia sensible a la luz. Póngase a secar sobre una tabla pulida y plana. 1.10 Diazotipias Este procedimiento, hasta la etapa de1 lavado es igual al de las copias he1iogi.afims, pero el papel no debe lavarse con agua. E n cambio deberá exponerse a la acción de vapores de amoníaco durante algunos minutos, en el interior de un recipiente grande. A partir de entonces, la 1.10 Construcci6n de un equipo de uso general luz y 0 no producir& cambio alguno en el papel (ver 10 figura). A tapa D B frasco de boca ancha c papel D deposito de amoníaco E vapores de amoníaco Estos experimentos pueden inducir 0 algunos alumnos a trabajar con material fotográfico más sensible, empleado en cámaras. Para mayor información sobre revelación de películas y copias fotográfi- 28 ca5, consultar a los negocios de fotografía locales. 1.11 Preparación de papel para copias heliográficas, azules Preparar soluciones de ferrocianuro de potasio (10 g, en 50 cm3 de agua) y de citrato férrico de amonio (10 g, en 50 cm3 de agua). Estas soluciones se preparan separadamente y se conservan en una habitación oscura o bajo iluminación atenuada. Para su empleo se mezclarán cantidades iguales en una cubeta plana, de vidrio o esmaltada, bajo iluminación débil. El papel se sensibiliza aplicándole la solución mezcla con un pincel ancho y suave o dejándolo flotar en la misma unos pocos segundos. Luego de sensibilizado debe colgarse en el cuarto oscuro hasta que se seque. Construcción de un equipo de uso general Dispositivos para pesar 1.12 Una balanza simpie Con un clavo, perforar cuatro agujeros equidistantes en el borde circular de una lata en desuso. Pasar por estos orificios cuatro cordeles que se anudarán juntos por su extremo libre. Suspender el platillo de balanza asf formado, de una banda de gom a colgada de un clavo (ver la figura). Si no se dispone de un juego de pesas, se puede graduar la balanza empleando volúmenes conocidos de agua en un vaso graduado y practicando marcas en el soporte vertical de madera, en coincidencia con el borde del platillo. Luego pueden seleccionarse piedras que provoquen una extensión equivalente y marcarlas para que en el futuro hagan las veces de pesas. También se pueden emplear monedas. 1.13 Balanza de resorte Colocar un resorte de acero en espiral, en el interior de un tubo que lo protegerá contra posible deterioro. ta lectura se efec- tuará en la parte inferior del tubo, sobre un émbolo de madera graduado (ver 10 figura). Comenzar por arrollar el resorte, fijándolo moUiante una argolla con rosca a un tarugo que ajuste exactamente en el tubo (U; bambú o material plástico) elegido. El otro extremo del resorte se sujetará mediante una grapa de alambre, a un cilindro de madera que se deslizará por el interior del tubo. Fijar el tarugo ai extremo superior del tubo e insertar en él un gancho para suspensión de la balanza y otro similar se atornillará en la base del cilindro, procediéndose entonces a su graduación. 1.14 Romanas Se puede improvisar una balanza de las denominadas ‘romanas’, o tambien ‘dan+ sas’, utilizando trozos cortos de caflo de plomo para agua corriente como contrapesos y aros de alambre como pivotes (ver la figura). La barra puede ser de madera o metal. E n este último caso deberán pfiactiarse 29 Construcción de un equipo de uso general 1.16 e 1.14 Romanas simple 1.13 Balanza de resorte escotaduras, con una lima, en su parte inferior paria indicar las posiciones de equilibrio correspondientes a distintos pesos. berá calibrarse para poder efectuar lecturas cuantitativas. El papel de aluminio procedente de los atados de cigarrillos es adecuado para la 1.15 Construcción de una balanza con una confección de pequeñas pesas. Debe corpajita para beber refrescas tarse en trozos que pesen 1 mg, 2 mg, etc. Conseguir un pequeño perno, que pase por y colocarse en la escotadura con la ayuda el interior de una pajita para sorber re- de un pedacito de alambre de cobre curfrescos y atornillarlo unas cuantas vuel- vado, que haga las veces de pinza. E n la tas,en una de sus extremidades. Determi- cartulina se trazarán marcas indicadoras nar aproximadamente el punto de equi- de las distintas posiciones de equilibrio librio de este dispositivo y atravesar una de la varilla. Podrá modificarse la sensibiaguja de coser por el interior de la pajita lidad de la balanza ajustando la posición para que haga las veces de pivote. Para del perno. asegurar la estabilidad el agujero se practicará algo lmás ,arriba del diámetro de la pajita (ver la figura). En el otro extremo de ésta, efectuar un corte en forma de pequeña escotadura. Una vez fijada la aguja en su posición, apoyarla sobre los bordes 'de dos cubreobjetos para microscopia, o sobre los filos de dos hojitas de afeitar, sostenidos paralelamente mediante un bloque de madera y una 1.16 Balanza con una pajita para sorber banda de goma. Ajustar el perno hasta refrescos que la pajita oscile aproximadamente unos 30 gradas con respecto a la horizontal. Colocar verticalmente detrás de la escotadura, un trozo de cartulina, sostenido me- 1.16 Balanza de astil muy sensibie diante un broche para ro@ o un trozo de Para construir esta balanza hacen falta madena y una chinche 'paradibujo. El mis- unas pinzas para ,ropa,una aguja de tejer m o hará las veces de escala. rígda de unos 30 c m de largo, dos etlfileColgar de la escotadura un cabello o res o agujas y un soporte que puede ser un pequkfio pedacito de papel y observar una botella de leche o un tarro de conla deflección de la balanza. La escala de- servas. 1.16 Construcción de un equipo de uso general El astil de la balanza está constituido por la aguja de tejer pasada a través del resorte de las pinzas para ropa. Los dos alfileres clavadas en los costados de ésta, harán las veces de pivotes, fijados ligeramente por debajo con respecto al agujero por el que pasa la aguja de tejer. Esta última debe formar dos brazos exactamente iguales hacia ambos lados de las pinzas para ropa, a la que se puede fijar insertando a modo de cuña una astilla en el resorte de las pinzas. Estas sostendrán en su parte inferior un lápiz que servirá de fiel a la balanza. C o m o platillos se tornarán dos tapas metálicas de cajas, en cuya circunferencia se perforarán orificios equidistantes, por los que pasarán hilos que, anudados juntos en sus extremos, formarán lazos por los que se colgarán del astil. Una vez equilibrados los platillos convendrá limar dos muescas en la aguja de tejer para impedir que aquéllos se deslicen. Finalmente se colocará una. escala graduada en el interior de la botella, delante de la cual oscilará el fiel. Pueden usarse como pesas monedas, tapas tipo ‘corona’, fósforos, etc., una vez contrastado su peso. A falta de estas cosas, colocar en los platillos dos frasquitos idénticos y verter en uno de ellos una cantidad conocida de agua, con la ayuda’de 1.16 Balanza de astil muy sensible w un vaso graduado. Si no se dispusiera de ninguno de estos elementos, una jeringa hipodérmica en desuso puede hacer las veces de probeta graduada en centímetros cúbicos, para medidas pequeñas. Se pueden improvisar pesas fraccionarias suspendiendo ganchos de alambre del astil. 30 Dispositivos ópticos 1.17 Una lupa sencilla Envolver una vuelta de alambre de cobre alrededor de un clavo, formando un aro. Sumergirlo en agua. Retirarlo y observar a través del mismo. Se dispondrá entonces de una lupa similar a las primeras usadas. Frecuentemente este tipo de lente proporcionará aumentos de cuatro o cinco veces. Si se golpea fuertemente el alambre contra el borde del vaso caerá una gota de agua. Debido a la adhesión entre el alambre y el agua, el líquido remanente formará una lente m u y delgada en su centro, es decir, cóncava. 1.18 Empleo de una gota de agua como lupa Colocar cuidadosamente una gota de agua sobre una lámina de vidrio. Acercar el ojo a la misma y observar ,algún objeto a trav6s de ella y del vidrio. Puede hacer las veces de lupa simple. 1.19 U n modelo de telescopio refractor Poner una lente de foco largo en uno de los extremos de un banco óptico (ver en Capítulo Segundo, experimento 2.219), apuntando a una escena cualquiera a través de una ventana. E n el lado opuesto del lente, colocar una cartulina blanca en el punto en que la imagen se forma más nítidamente. Luego, aproximar por detrás de la cartulina una lente de foco corto, de manera que aquélla se encuentre con respecto a la lente a una distancia inferior a la distancia foca1 de ésta. Retirar entonces la cartulina y observar la escena a través de ambas lentes. 31 Construcción de un equipo de uso general 1.20 Proyector para películas o slides La base del instrumento es un trozo de madera de 40 por 10 por 3 cm. Una tablita de madera terciada de 10 c m de ancho y 25 c m de largo, insertada verticalmente en una ranura tallada en la base sirve para el paso de la película. Una ventana de 35 por 23 m m recortada en dicha chapa, hará las veces de %krtura’, limitando la cantidad de luz que atraviesa el cuadro de la imagen. La misma película quedará mantenida contra la ventana, en posición vertical, mediante unas presiilas fabricadas con alambre de broches para papeles, que se curvarán fácilmente para adaptarlos al ancho de la película; los extremos, cortados y aguzados con una lima, pueden clavarse en la chapa de rnadera terciada, en la posición requerida. No es necesario emplear carretes. La peiícula se hace correr de una escena a otra tirando por uno de sus extremos. Su tendencia-a curvarse basta para mantenerla en su sitio (ver la figura). La lámpara es una bombilla de faro de automóvil, montada sobfe un bloque de madera cuya posici&n puede regularse haciendo que se deslice entre dos rieles de madera clavados en la base. Se puede emplear como condensador un balón o frasco con agua colocado de modo que la imagen de la lámpara ilumine toda la ventana. Una vez hecha esta regulación, se fijarán en su posición la lámpara y el condensador empleando cola. El objetivo estará montado en un tarugo de madera, que a su vez estará firmemente ajustado sobre otro bloque del 1.21 mismo material dispuesto en forma similar al soporte de la lámpara, deslizable entre dos guías de madera. Se regulará la altura del objetivo hundiendo más o menos el tarugo en su agujero, de manera que el centro del filamento de la lámpara, condensador y objetivo estén alineados y a la misma altura con respecto a la base. Es nekesario encerrar la lámpara y el condensador en una caja de madera terciada o cartón, como lo indican las líneas de puntos de la figura. Este proyector sólo puede funcionar en una sala oscura. Se pueden utilizar en una habitación parcialmente oscurecimda, aparatos comerciales que emplean lámparas de 100 vatios, pero en tal caso, el problema de la disipación del Calor producido por la lámpara es considerable. 1.21 Un microproyector El sistema 6ptico de este aparato se dispone de la misma manera que el del proyector de películas en tiras. Las diferencias en su construcción son necesarias en razón del tamaño de los objetos (preparaciones microscópicas u objetos pequeños montados en forma similar) y al empleo de un objetivo de foco m u y corto para obtener una gran ampliación de la imagen. La lámpara es una bombilla de faro de automóvil y el condensador una pequeña ampollita de vidrio de 1,5 a 2 c m de diámetro, soplada en un pequefio trozo de tubo y el objetivo, uno de microscopio, adquirido en el comercio. La base del aparato es una pequeña ‘artesa de madera de 10 por 7 por 4 cm, que se construirá clavando dos tiras de madera de 4 c m de ancho en los bordes de una tablita de 10 por 5 por 1 cm. Estas dimensiones no son críticas y pueden modificarse de acuerdo con el material disponible. E n uno de los extremos de la artesa se colmará una placa terminal para sostén del objetivo, que se construirá con un trozo de madera terciada de 9 por 7 cm, con un agujero circular de 2,3 c m de diámetro. Encastrar en la artesa una linterna reo tanguiar que se improvisará fácilmente fijando una bombilla de automóvil con SU soporte en una caja metálica rectangular. 131 Construcción de un equipo de uso general Se practicarán orificios a lo largo del contorno superior de ia mja para asegurar la ventilación y un agujero de 1,5 c m de diámetro para alojamiento del condensador que se fijará en su posición mediante un alambre de cobre que rodee su cuello, pasando por los agujeros practicados a tal efecto en la lata. 32 el borde de la artesa unos cortes de sierra que servirán para todas las diapositivas a proyectarse. Este aparato servirá igualmente para ilustrar los anillos de Newton y otros fenómenos de difracción (ver la figura). 1.22 Empleo del microscopio como microproyector Si se emplea una fuente de luz m u y brillante, la imagen proveniente de4 ocular de un microscopio compuesto puede proyectarse sobre una pantalla con la ayuda de un espejo. U n proyector potente, de diapositivas, proporcionará una buena fuente luminosa. Fuentes de calor 1.21 Microproyector La lámina portaobjetos se deslizará por las ranuras talladas en el reborde de la artesa, las que lo sostendrán en posición vertical de manera que la luz proveniente del condensador pase 0 través del mismo. La posición de dichas ranuras se determinará de la siguiente forma: El objetivo de microscopio se ajustará firmemente en un agujero practicado en un trozo de madera terciada de 7 por 4 c m , mantenido en contacto con la placa terminal por medio de unas pinzas de pantalones como las que utilizan los ciclistas, lo que permitirá regular la posición del mismo centrándolo con reiacióri al eje óptico del sistema. E n el dibujo los diversos elementos aparecen m á s separados entre sí de lo que deben estar en la práctica, con el objeto de que sus posiciones relativas 'puedan apreciarse con mayor claridad. Para poner a punto el aparato, se deberá desplazar juntos hacia adelante, la placa, la linterna y el condensador hasta que la luz, atravesando el objetivo, forme una imagen (de una muestra botánica, por ejem: plo), sobre una pantalla cuadrada de vidrio despulido de 30 c m de lado, emplazada a unos 60 cm del extremo frontal de la artesa. U n a vez determinada la posición correcta del portaobjetos se practicarán en 1.23 Quemador a velas Puede construirse un quemador sencillo en la tapa o' en el fondo .de una lata y algunas velas. Estas se fijarán al fondo de la lata mediante la cera fundida. El quemador es m6s eficiente si las velas se mantienen aproximadamente del mismo largo (observar e1 dibujo). 1.23 Quemador a velas 1.24 Quemador a carb6r. de lefla 1.24 Quemador de carbón de leña construido con una lata Tomar una lata grande de unos 10 c m de diámetro como mínimo. Aproximadamente a la mitad de su altura, dibujar seis ventanas triangulares, en torno de la misma, como indica la figura. Cortar los lados inferiores del triángulo respetando el lado superior, formando ventanas. Replegar entonces las láminas triangulares hacia adentro formando una parrilla sobre la que se 33 Construcción de un equipo de uso general pondrá el carbón. Limar el borde cortante de dichas ventanas y hacer agujeros de ventilación. 1.25 Lámpara de alcohol construida con un frasco de tinta Conseguir un frasco de tinta provisto de una tapa metálica de rosca. Con un clavo perforar un agujero en el centro de esta tapa. Agrandar luego el agujero haciendo girar una lima triangular hasta que tenga de 8 a 10 m m de diámetro. Pulir este orificio valiéndose de un objeto redondo y duro. Recortar en una lata delgada, o en una hoja de metal, un trozo de unos 2,5 c m de ancho y 4 c m de largo. Arrollarlo en forma de tubo alrededor de una varilla de hierro o madera cuyo diámetro corresponda al del orificio practicado en la tapa del tintero. Insertar el tubo en el orificio de manera que penetre 1 c m en el interior del frasco. Se puede soldar el tubo a nivel de la tapa y a lo largo de su arista libre. La mecha puede hacerse con desperdicios de algodón, con un trozo de toalla de bafio de algodón o con un haz de hilos del mismo material. Asegurarse de que sea suficientemente larga para extenderse sobre el fondo del frasco. C o m o combustible se empleará alcohol desnaturalizado o a,lcoholde madera. E n los países cálidos debe confeccionarse una tapa para cubrir la mecha cuando no se utiliza la lámpara. U n viejo capuchón de lapicera fuente puede servir para este propósito. Si se dispone de la vaina de bronce de un cartucho de rifle puede emplearse para construir el tubo y el capuchón, cortándola con una sierra para metales en el lugar conveniente (ver la figura). 1.26 Un mechero de Bunsen Si no se dispone de un mechero de Bungen, su construcción utilizando materiales sobrantes constituye una tarea simple e instructiva. No existen especificaciones precisas en cuanto a tamaño y los materiales para su construcción dependen del contenido de la caja de sobrantes. Los tubos de bronce pueden ser de alrededor de 1 c m de diámetro, pero si los disponibles 1.26 son de diámetro diferente, adelante, y a improvisar. Fundir trozos de plomo sobrante, en una caja sólida de hojalata o en un recipiente descartado y verter dicha soluci6n en una lata de pomada para zapatos. Esta proporcionará una base sólida, A, al mechero (la lata puede quitarse) (ver la 1.1 Lámpara de alcohol 1.26 Mechero de Bunsen A base de piorno B tubo de bronce para la entrada del gas c tubo de inyección de bronce D cañón E agujero para toma de aire coincidente con el del cañón D F anillo de alambre de cobre figura). Se perforarán los agujeros verticales y horizontales, en la forma ilustrada, que llevarán los tubos B y C. A éstos se les dará una forma ligeramente cónica y se los introducirá a martillo en el plomo. El tubo B, para la entrada del gas, penetrará unos 2 c m en la base, pero el tubo de inyección, C, deberá penetrar apenas en el agujero horizontal. Una vez verificadas las dimensiones del tubo C, se lo rellenará con un tapón de plomo, el cual se verterá fundido en' su interior, alrededor de una aguja de coser engrasada que previamente se habrá colocado en el centro del tubo, la que una vez extraída dejará libre el conducto de inyección. Durante ,la operación de vertido de la fundición de plomo, el tubo deberá mantenerse encajado en un bloque de madera en el que se haya perforado un agujero donde se colocarán tubo y aguja perfectamente centrados. Para la confección del caflo D y el collar E, se requieren tubos de diámetro adecuado, en 1.26 Construcción de un equipo de uso general los que se practicarán orificios coincidentes para la toma de aire. Si la construcción del collar presenta inconvenientes podrá sustituirse con un tubo hecho de hojalata, aunque no quedará tan bien. Si el tubo D no ajusta bien en el C, podrá fijarse en la posición correcta mediante un adhesivo del tipo ‘epoxi’. La forma m á s fácil de hacer ambos agujeros coincidentes en D y E es introduciendo en ambos tubos sendos tarugos ligeramente cónicos, los que se sujetarán en el tornillo de banco. Aplánense los tubos ligeramente con una lima y perfórense con una mecha de 0,5 cm. Finalmente se terminará la forma de los agujeros con una lima redonda, puliendo con la misma la superficie interna del collar para que gire fácilmente sobre D. Sobre este último y exactamente encima del collar se soldará un anillo de alambre de cobre, para evitar la pérdida del regulador de aire. Duplicando los agujeros, es decir, perforando ambos lados de los tubos, la entrada de aire puede ser excesiva, decayendo el rendimiento del mechero. Este no deberá dejarse encendido demasiado tiempo porque podría ablandarse el plomo del inyector y cerrarse el conducto. 1.27 Empleo del gas propano U n a fuente de calor de poco costo y conveniente es la proporcionada por una lata tipo aerosol de gas propano. Pueden obtenerse en diversos tamaños y dispositivos y son útiles cuando no se dispone de instalación de gas en el laboratorio. Dispositivos para medición 1.28 U n calorímetro sencillo Conseguir pequeñas latas de conserva que quepan holgadamente en el interior de un frasco de dulce. Cortando prolijamente la parte superior de las mismas con un abrzlatas rotatorio, podrán hacer las veces de excelente calorímetro (ver la figura). Se evitará que la lata 5e deslice hacia el interior del tarro, colocando alrededor de su borde una banda de goma fuerte, o bien cortando muescas en el mismo, las que se doblarán ligeramente hacia el ex- 34 terior. Este sistema de suspensián, así com o la baja conductividad del vidrio y el aire contribuirán a su eficiencia. E n algunos países se pueden conseguir tazas de poliestireno expandido (espuma de estireno), que hacen excelentes calorímetros. Otros, igualmente adecuados, pueden construirse con dos recipientes metálicos o vasos de vidrio. Se seleccionarán los recipientes, de manera que uno de ellos entre en el interior del otro, dejando un espacio libre de por lo menos 1 c m entre ambos, el cual se llenará con lana de vidrio o papel arrugado. 1.29 Probeta o cilindro graduado para mediciones Elegir varios recipientes de vidrio con lados perpendiculares y de diversas dimensiones. Los frascos de aceitunas son m u y útiles para transformarlos en probeta graduadas. En su parte exterior se pegará verticalmente una tira de papel de aproximadamente 1 cm de ancho a partir de 1 c m de su borde superior. Conseguir luego una probeta graduada de las que se venden en el comercio, de capacidad aproximadameote igual a la del frasco elegido y verter agua en la misma en cantidad suficiente como para llenar aquél hasta la parte superior de la escala de papel. Trazar una línea y anotar debajo, la cantidad de centímetros cúbicos de agua vertidos. Repetir la operación con cantidades menores hasta completar la escala. Otras sugerencias Útiles 1.30 U n pie simple, para calentar Recortando los lados de una lata p u d e Construcción de un equipo de uso general 35 construirse un soporte sencillo. Conviene preparar do5 o tres de éstos, adaptables B diferentes mecheros y para usar como SOportes. Alrededor del borde superior deberán perforarse agujeros que permitan la salida de los residuos de la combustión. 1.31 Calentador Puede confeccionarse con una lata de aceite en desuso. Se llena con agua y se calienta por su parte inferior. Se envuelve alambre de hierro alrededor de un tubo de ensayo, formando una manija. La sustancia a calentar se coloca en el interior del tubo utilizándose el calentador en la forma que ilustra la figura. fth 1.35 mómetro. Colocar dentro del recipiente un soporte construido con tela metálica, con forma de puente, sobre el cual asentará el plato o cápsula. n1) 1.32 Preparación de agua destilada 1.33 Horno de aire caliente rrr/ 1.54 Pinzas para tubos de ensayo 1.35 Pinzas para laboratorio U 1.32 Preparación de agua destilada Puede emplearse una caldera para proporcionar el vapor, que se condensará en el interior de un frasco de dulce provisto de un tapón grande y sumergido en una ca-. cerola-con agua fría. Para hacer las juntas pueden emplearse tubos de goma, cinta adhesiva o arcilla (ver la figura). 1.33 Horno de aire caliente U n recipiente grande de hojalata puede servir c o m o horno de aire caliente. Perforar con un agujero en la tapa y tapar con un corcho que llevara atravesado u n ter- 1.34 Pinzas para tubos de ensayo Se puede fabricar unas pinzas para tubos de ensayo, curvando un alambre fuerte, y flexible, de hierro o latón en la forma indicada por el croquis. El alambre de una percha metálica vendrá m u y bien para este objeto. 1.35 Pinzas para laboratorio Con tiras flexibles de flejes o sunchos, com o los que emplean los encajonadores para precintar, se pueden improvisar unas pinzas m u y atiles. Las dos pinzas representadas en la figura miden alrededor de 12 c m de largo. U n o de los modelos puede construirse 1.35 Soluciones químicas abrazando o remachando juntas, por un extremo, dos tiras, que se curvarán y recortarán para darles la forma deseada. El otro modelo está formado por una sola banda de 25 cm de largo; para obtener 36 el cabezal redondo se ha Curvado la parte central de la .banda alrededor de una varilla de hierro de diámetro conveniente. Luego se han recortado y curvado ambas ramas para darles la forma requerida. Soluciones químicas La mayoría de las reacciones químicas solución de 1 M significa que un litro de que se estudian en los cursos de introduc- la misma contiene un mol del soluto (6,2 ción a las ciencias tienen lugar en solu- X 1023 moléculas). ciones. Normalmente, la sustancia de que se trata está disuelta en agua u otro sol- Preparación de soluciones de vente. Es el material disuelto el que ex- molaridad conocida perimenta cambios químicos. Aunque 10 dicho constituye una buena regia gene- Para preparar una solución de molaridad ral, no obstante, no siempre ocurre asl. dada, se requiere solamente pesar el núE n diversas experiencias descriptas en este mero de moles necesario y disolver dicho libro, el agua es objeto de cambios quími- peso en agua destilada hasta formar un cos, es decir, participa en las reacciones litro de solución. Mas, jcómo pesar los qufmicas. Como normalmente el interés moles? Para ello es necesario conocer el está centrado en la sustancia disuelta (so- peso molecular de la sustancia. U n ejemluto), importa conocer qué cantidad de plo servirá de ayuda. Suponga,mos que se desea preparar 2 M la misma contiene un volumen determinade solución de MgSO. El primer paso condo de solución. Por ejemplo, el vinagre es siste en determinar el peso de 2 moles de una solución diluida de ácido acético, que MgSO,. El peso de un mol se calcula sutransmite al vinagre su sabor agrio y, por mando los pesos atómicos de todos los lo tanto, su concentración es importante. átomos representados en la Mrmula, esLa mayoría de los vinagres comerciales cribiendo su total en gramos: son soluciones al 5 por ciento, es decir, que 100 g de vinagre contienen 5 g de 1 átomo de M g 1 X 24,3 24,3 ácido acético. El porcentaje en forma de 1 átomo de S 1 X 32,l 32,l peso es una manera de expresar la con4 átomos de O 4 X 16,O 64,O centración de una solución. Sin embargo, como toda transformación química implica TOTAL 120.4 una acción entre moléculas, es convenien@eso rnolecular) te expresar dicha concentración en términos moleculares m á s que mediante su U n mol de MgSO, pesa 120,4 g. Para hapeso. E n otros términos: deseamos definir llar el peso de dos moles, se multiplicará la concentración, de tal manera que, v d ú - dicha cifm por dos (se p o d d calcular el menes iguales de dos soluciones diferen- peso de cualquier número de moIes, multes, de igual concentración, contengan el tiplicándola por el mismo). Asf, el peso mismo número de moltkulas. Este tipo de de dos moles de MgSO, es igual a 2 X concentración se designa con el nombre 120,4 g = 240,8 g. Luego, para preparar de molaridad. Es el término empleado en una soluci6n de 2 M , deberán pesarse este libro para indicar el grado de con- 240,8 g de MgSO, en una balanza y dicentración y se representa en forma abre- solverlos en agua destilada. U n a vez que viada como ‘M.Se@n dicha notación, dicha sustancia se haya disuelto se agre- = = = - - 37 Soluciones químicas 1.38 gará más agua hasta que el volumen total de la solución sea igual a un litro. Podrá obtenerse una solución de igual concentración (2 M) disolviendo la mitad de la sustarcia sblida en agua hasta formar un volumen de 500 ml de solución, o la cuarta parte de la misma en agua suficiente para hacer 250 ml. Algunos productos químicos contienen agua 'de hidratación '(o cristalización) es decir, que el agua forma parte de los cristales sólidos. E n dichas sales, el agua debe considerarse como formando parte de la fórmula al oalcuiar el peso de un mol de la sustancia sólida. Por ejemplo: el cloruro de magnesio cristaliza como: MgCI, 6 H,O, lo que significa que en cada fórmula unitaria del mismo (de 1 molécula), incluye 6 moléculas de agua. Por lo tanto, el peso de un mol de MgCI, 6 H,O es igual a: 1 átomo de Mg: 1 X 24,3 24,3 2 átomos de C1: 2 X 35,4 70,8 12 átomos de H: 12 X 1,0 12,O 6 átomos de O: 43 X 16,O 96,O Acido clorhídrico, 3 M. Diluir 258 ml de ácido oi 11,6 M (HCI al 35 por ciento). Acide nítrico, 3 M. Diluir 195 ml de ácido a 15,4 M (HNO, al 69 por ciento). Acido sulfúrico, 6 M. Diluir 168 ml de ácido a 17,s M (H,SO, al 95 por ciento). E n este caso verter el ácido sulfúrico lentamente en las tres cuartas partes del volumen final de agua, y cuando la solución se haya enfriado, agregar agua hasta completar un litro. TOTAL 203,l (peso molecular) Luego, un mol de MgC1, 6 H,O pesa 203,l g. Las concentraciones de la mayoría de las soluciones citadas en este libro no requieren gran exactitud y se puede redondear el peso del soluto al gramo más próximo. Reactivos generales = = = = 1.37 Bases diluidas Hidróxido de amonio, 3 M. Diluir 200 ml de solución concentrada (NH,,14,s M, 28 por ciento) a 1 litro. Hidróxido de calcio, 0,02 M; 1,5 de solución saturada de Ca (OH)2 por litro. Emplear una cantidad algo mayor de CaCO,, filtrado y protegerlo del CO, del aire. Hidróxido ,de sodio, 3 M. Disolver 126 g de barras (95 por cientt) en agua y diluir a 1 litro. 1.38 Electrólito para acumuladores de plomo La densidad relativa del ácido sulfúrico en diversos estados de la bateria es: 20talmente cargada, 1,28; media carga, 1,21; descargada, i,15. Estas cifras son aproxiimadas. Para el llenado y carga inicial deben seguirse las indicaciones de los fabficantes, usualmente impresas en la batería. Preparacidn de reactivos La siguiente es una guia aproximada Los volúmenes se expresan en mililitros para preparar una solución de ácido sd(mi)y en litros (1). U n mililitro equivale a fúrico de una densidad relativa de 1,28: un centímetro cúbico (cm3 o cc). Para en un vaso de vidrio lleno hasta 10s dos todos ,losfines prácticos, las masas se ex- tercios de agua destilada, se agrega el ácipresan en gramos (g). En muchos casos do sulfúrico concentrado, lentamente y rese indica la solución molar (M) corres- volviendo, hasta que la solución esté casi pondiente. Para la misma debe emplearse a punto de hervir. Se deja enfriar y 5e agua destilada. agrega más ácido, con idéntica precaución hasta que nuevamente, la solución esté Reactivos de uso general en el laboratorio casi hirviendo.'Una vez que se haya enfriado a ,latemperatuna ambiente se ajus1.36 Acidos diluidos, 3 moles Emplear la cantidad indicada de ácido con- tará la densidad relativa, de acuerdo con la lectura del densímetro, agregando m á s centrado y diluirla a un'litro. Acido acético, 3 M. Diluir 172 ml de ácido ácido o m á s agua. Siempre que se deba manipular ácido concentrado se procederá a 17,4 M (99-100por ciento). 1.38 Soluciones químicas con gran cuidado, usan,dQ anteojos protectores y vestimenta adecuada. 1.39 Agua regia Mezclar una parte de ácido nítrico HNO, con 3 partes de ácido clorhídrico, HC1. Si el agua regia debe conservarse durante algún tiempo, esta fórmula deberá incluir un volumen de agua. Sin ella pueden formarse cantidades inconvenientes de gases. 1.40 Cloruro de Bismuto, 0,17 M Disolver 53 g de cloruro de bismuto, BiCl, en un litro de ácido clorhídrico, HCl, diluido. Usar 1 parte de HCl concentrado en 5 partes de agua. 1.41 Nitrato de Bismuto, 0,083 M Disolver 40 g de nitrato de bismuto, Bi (NOSIS.5H20 en 1 litro de ácido nítrico ailuido, HNO,, diluir 1 parte de ácido concentrado en 5 partes de agua. -- 1.42 Sulfato de Cobre (Il), 0,5 M Disolver 124,8 g de sulfato de cobre (II), CuS04. 5H,O, en magua a la que se haya agregado 5 ml de ácido sulfúrico, H,SO,, concentrado. Diluir a 1 litro; 1.43 Cloruro de Hierro (Ui),0,5 M Disolver 135,2 g de cloruro de hierro (111) , FeCl,. 6H,O, en agua que contenga 20 ml de ácido clorhídrico concentrado. Diluir a 1 litro. 1.44 Sulfato de Hierro (lll), 0,25 M Disolver 140,5 g de sulfato de hierro (111), Fe, (SO4),. 9H,O, en agua que contenga 100 ml ,de ácido sulfúrico concentrado, H,SO,. Diluir a 1 litro 1.45 Sulfato de Hierro (11) y amonio, 0,5M Disolver 196 g de sulfato de hierro (11) y amonio, Fe(NH,SO,),. 6H,O, en agua que contenga 10 mi de ácido sulfúrico concentrado, H,SO,. Diluir a 1 litro. Para mejores resultados preparar soluciones frescas en cada caso. 1.46 Sulfato de Hierro (ll), 0,5 M Disolver 139 g de suifato de hierro (li), 38 FeSO,. 7H,O, en agua que contenga 10 ml de ácido sulfúrico concentrado, H,SO,. Dilúyase a 1 litro. Esta solución no se conserva bien. 1.47 Agua de cal La cal no es m u y soluble en agua, pero la solución a usarse en clase se prepara fácilmente agregando 10 g de cal apagada a 1000 ml de agua destilada. Agítese, déjese asentar, decántese el líquido una ve% aclarado. 1.48 Solución de tornasol Pulverizar el tornasol y hervirlo en agua durante cinco minutos. Filtrar la solución y embotellarla. Conviene preparar solución fresca periódicamente. 1.49 Nitrato de Mercurio (1) Diluir 1 Faarte.de nitrato de mercurio (1), Hg, (NO,),., en 20 partes de agua y 1 parte de ácido nítrico concentrado, HNO,. 1.50 Agua de mar Puede obtenerse un sustituto útil del agua de mar disolviendo lo siguiente en 2 litros de agua: 45,O g de cloruro de sodio 3,5 g de sulfato de magnesio 5,O g de cloruro de magnesio 2,O g de sulfato de potasio 1.51 Sulfito #e Sodio, 0,5 M Disolver 120 g de suifito de sodio, Na,S. 9H, O, en agua y diluirlo a 1 litro. C o m o alternativa puede emplearse una solución saturada a 500 mi de 1 M de hidróxido de sodio, N a O H (21 g de barras de N a O H al 95 por ciento), con H,S, manteniendo la so1ució.n fría y diluyénqdola con 500 mi de 1 M de NaOH. 1.52 Cloruro de Estaño (ll), 0,5 M Disoiver 113 g de cloruro de estaño 01) , SnCl,. 2H,O, en 170 ml de ácido clorhídrico concentrado, empleando el calor si es necesario. Diluir en agua hasta 1 litro. Agregar a la solución algunos trozos de papel de estaño. Preparar solución fresca a intervalos frecuentes. 39 Soluciones químicas 1.57 Soluciones y reactivos especiales Cementos 1.53 Aleaciones Se pueden preparar aleaciones de bajo punto de fusión empleando un mechero de Bunsen. Cuando una aleación contiene bismuto y plomo, ambos se funden juntos y con ellos, los demás componentes agregados. La temperatura no debe ser mayor de la necesaria, para evitar una oxidación excesiva. Los componentes se indican por su peso. Cemento a prueba de ácidos: 1 parte de solución de goma; 2 partes de aceite de lino; 3 partes de greda en polvo. Cemento para acuarios: (a) mezclar partes iguales de azufre en polvo, cloruro de amonio y limaduras de hierro. Agregar luego aceite de lino hervido y mezclar bien y finalmente agregar albayalde hasta formar una pasta espesa. El cemento debe aplicarse mientras se halla en estado fluido. (b) Mezclar óxido de plomo con cera para dorar en cantidad suficiente y formar una pasta y aplicar de inmediato. Dejar transcurrir unos días antes de armar el acuario y lavarlo antes de ponerlo en uso. Cemento de celuloide: Disolver trozos de celuloide en acetona o acetato de amilo. Este cemento es útil para la construcción de acumuladores pequeños. Cemento para hierro: 90 partes de limaduras finas de hierro; 1 parte de azufre sublimado, 1 parte de cloruro de amonio. Inmediatamente antes de usarlo mézclense con agua hasta formar una pasta. Plomo Aleación 4 1 2 1 7 0 1 0 8,5 2,5 1.3 O Metal de W o o d Soldadura Aleación para fusibles eléctriCOS Estaño Bismuto Cadmio E n un horno pueden obt,enerse aleaciones con punto de fusión m á s elevado. El cobre debe fundirse en primer término y luego agregarse al mismo los demás metales. ~~ ~~~ Aleaci 6n Bronce Latón maleable Fundición de latón ~~ Cobre Estaño Cinc 80 58 72 5 15 42 24 o 4 Ceras 1.54 Solución de Benedict (reactivo cualitativo para la glucosa) Disolvcr con ayuda del calor, 173 g de citrato de sodio y 100 g de carbonato de sodio anhidro, Na,CO,,, en 800 ml de agua. Disolver 17,3 g de sulfato de cobre, CuSO,. 5H,O, en 100 mi de agua. Verter la segunda solución, revolviendo constantemente en la solución de carbonato-citrato y diluirla hasta completar 1 litro. 1.55 Azul de Bromo-timol Disolver 0,5 g de azul de bromo-timo1 en 500 mi de agua. Agregar una gota de hidróxido de amonict para que la solución vire a un color azul oscuro. 1.56 Cementos y ceras Siguiendo las recetas que se detallan a continuación, puede prepararse fácilmente comauesto para cementado. Compuesto de Chatterton: 1 parte de brea arcángel, 1 parte de resina. Mezclar a m bos componentes y agregar 3 partes de goma 'crepe' en pequeños trozos. Cemento de Faraday: 5 partes de resina, 1 parte de cera de abejas, 1 parte de ,amarilloocre. Fundir juntas en una lata la resina y la cera y mezclar con las mismas el ocre, revolviendo. 1.57 Solución jabonosa de Clarke, para la estimación del grado de dureza del agua Disolver 100 g de jabón de Castilla, puro, en polvo, en 1 litro de alcohol etílico al 80 por ciento, dejando reposar la solución durante una noche (solución A). Preparar una solución común (B) del cloruro de calcio, CaCl,, disolviendo 0,5 g de carbonato de calcio, CaCO,, en ácido clorhídrico, HC1 (densidad relativa 1,19); 1.57 Soluciones químicas neutralizar c o n hidróxido de amonio, NH,OH, haciéndola levemente alcalina al tornasol, y finalmente diluir hasta completar 500 cma. U n mililitro de la solución equivale a 1 m g de CaCO,. Dosificar la solución A por comparación con la B (la solución A en la bureta). Diluir A en alcohol etílico al 80 por ciento hasta que 1 ml de la solución resultante cea equivalente a 1 ml de B, teniendo en cuenta el factor espuma (la cantidad de jabón común requerida para producir espuma permanente en 50 cm3 de agua destilada). U n centímetro cúbico de la solución corregida, luego de sustraído el factor espuma, equivale a 1 m g de Caco,. 1.58 Reactivo de Schweitzer,solución amoniacal de óxido cúprico (disolvente del algodón, lino y seda, pero no de la lana) (a) IDisolver 5 g de sulfato cúprico en 100 mi de a g w hirviendo y agregarle hidróxido de sodio hasta que la precipitacidn sea completa. Lavar bien el precipitado y disolverlo en una cantidad mínima de hidróxido de amonio. (b) Hacer burbujear una corriente de aire lenta a través de 300 ml de hidróxido de amonio concentrado que contenga 50 g de virutas de cobre. Prolongar la operacibn durante una hora. 1.59 Negro mate Es útil para pintar el interior de los instrumentos ópticos, para suprimir todo reflejo indeseable, de manera que los rayos sean menos difusos y más nítidas las imágenes. Se mezcla negro de h u m o con cera para dorar, agregando trementina y revolviendo constantemente hasta que la mezcla sea lo suficientemente fluida como para ser aplicada mediante un pinczl, com o pintura. 1.60 TeAido El teñido de algodón debe estar precedido por la eliminación del apresto del tejido, lo que se consigue hirviéndolo durante 5 minutos en una sdución diluida de HCl (ácido clorhídrico). Esta solución se prepara agregando 1 parte de HCl en 20 par- 4@ tes de agua. La siguiente fórmula permite obtener una tintura satisfactoria: Rojo Congo, 0,5 g NaHCO, (bicarbonato' de sodio), 2,O g Na,SO, (sulkto de sodio), 1.0 g H,O (destilada), 200,O ml El tejido debe hervirse durante 4 o 5 minutos, lavarse con ,agua fría y dejarse secar. E n vez de rojo Congo, puede usarse azul de metileno o marrón primulina. En primer término deberán mezclarse la tintura y las sales, y luego, agregarse el agua, !entamente y revolviendo. La seda blanca, el rayón, o la lana, deberán teñirse de la misma manera. Hervir un trozo de tela de algodón, blanca, durante 10 minutos en una solución diluida de (NH,),SO, (sulfato de amonio) y a continuación dejarla durante algunos minutos en una solución de NH,OH (hidróxido de amonio), luego de lo cual deberá lavarse. La seda blanca puede someterse a la acción de un mordiente, hirviéndola durante 5 minutos en una solución de ácido tánico y dejándola .luegodurante algunos minutos en una solución de tártaro emético. Puede estudiarse el efecto del mordiente hirviendo trozos de algodón y seda sometidos a la acción del mismo, juntamente con otros que no lo han sido, durante algunos minutos en una solución de alizarina, luego de lo cual se lavarán y dejarán secar. Hervir muestras de algodón tratado y no tratado con mordiente, y de seda no sometida a la acción del mismo, en una solución de verde de malaquita (o de azul de metileno), durante 5 minutos, luego lavarlas y ponerlas a secar. La solución de verde de malaquita se prepara disolviendo 1 gramo ,de colorante en 200 g de agua. Se acidifican doscientos gramos de agua con ácido acético y luego se agrega al agua acidificada cuarenta gramos de la solución colorante. El tratamiento por desarrollo de las fibras de colores, conocido como teñido en rama o mediante colorantes de desarrollo, requiere el empleo de tres soluciones. La primera consiste en 0,l g de primuiina y 0,l de NaHCO, (bicarbonato de sodio) disuelto en 100 cm3 de agua. Hervir una tire 41 Soluciones químicas de tejido de algodón libre de apresto en esta solución durante 1 minuto, pasándolo luego a la segunda solución. Esta se prepara agregando a 100 cm3 de agua, 0,5 g de NaNO, (nitrito de sodio) y 3 cm3 de HCl. La banda de tejido se deja en este baño durante 15 minutos y luego se traslada al baño de desarrollo. Este se prepara disolviendo 0,05 g de N a O H (hidróxido de sodio) y 0,05 g de fenol en 100 cm3 de agua (en lugar de fenol puede emplearse naftol alfa o resorcina -resorcinol-) . La solución debe mantenerse caliente y la tela debe permanecer en ella durante 20 minutos. Luego debe lavarse y ponerse a secar. 1.61 Soluciones para galvanoplastia Cobre. Se disuelven alrededor de 100 g de cristales de sulfato de cobre en aproximadamente 300 cm3 de agua, agregándose luego 6 g de bisulfato de potasio y 5 g de cianuro de potasio. Completar la solución hasta 450 cm3. Durante su preparación la solución debe mantenerse fría. Plata. Di so 1 ve r en aproximadamente 500 cm3 de agua, alrededor de 20 g de cianuro de sodio (veneno), y 40 g de carbonato de sodio cristalizado. Por separado, disolver unos 20 g de nitrato de plata en 250 cm3 de agua. Agregar la segunda solución a la primera, lentamente, hasta completar el volum e n de 1 litro. La corriente que debe ,pasar a través de las soluciones, depende de la superficie del electrodo sobre el que se depositará el metal. N o debe exceder de 2 amp. por cada 100 cm3 de superficie. La corriente que generalmente conviene es la continua con una tensión entre 4 y 6 voltios, y puede obtenerse de una batería de automóvil de 6 voltios. Si el electrodo es menor, la corriente deberá reducirse en proporción. El metal depositado no presentará el lustre y el aspecto brillante esperado hasta que no haya sido pulido, frotándolo, por ejemplo, con una espátula de hueso u otro objeto duro, suave y no metálico. 1.67 1.62 Solución de Fehling (reactivo para reducir azúcares) 1. Solución de sulfato de cobre. Disolver 34,7 g de CuSQ, 5H,O en agua, y diluir hasta completar 500 cm3. 2. Solución de tartrato alcalino. Disolver 173 g de tartrato sódico-potásico (Sal de Rochelle, KNaC4H,0,.4H2Q) y 50 g de NaOH, en agua y una vez frío, diluir dicha solución hasta completar 500 cm3. Mezclar iguales volúmenes de ambas soluciones en el momento de usarlas. 1.63 Solución de fluoresceína Es de utilidad porque la trayectoria de un rayo luminoso a través de una solución diluida de fluoresceína puede observarse claramente. Para prepararla se disuelve un gramo de fluoresceína en 100 ml de alcohol industrial o metilico. 1.64 Papel sensible al calor A una solución de cloruro de amonio en agua, se le agrega una solucirh también acuosa, de cloruro de cobalto (las proporciones no tienen importancia). Dicha solución se diluye hasta que su coloración sea rosa pálido. U n papel de filtro sumergido en la misma y luego puesto a secar parecerá casi incoloro, pero calentándolo tomará una coloración verde intensa. 1.65 Tintura de iodo Agregar a 50 cm3 de agua, 70 g de iodo y 50 g de ioduro de potasio, KI. Diluir en alcohol hasta completar 1 litro. 1.66 Reactivo de Nessler, para el amoníaco Disolver 50 g de ioduro de potasio, KI,en la menor cantidad posible de agua fría (50 cm3). Agregar una solución saturada de cloruro de mercurio (aproximadamente se requerirán 22 g en 350 cm3 de agua), hasta que la formción de un precipitado indique su exceso. Agréguense entonces 200 cm3 de 5 M de hidróxido de sodio y diluir hasta completar 1 litro. Decantar el líquido transparente. 1.67 Absorbente del oxígeno Disolver 300 g de cloruro de amonio en 1 litro de agua y agregarle 1 litro de solución concentra& de hidróxido de amo- 1.67 Soluciones químicas nio. Agitar bien la solución. Para su empleo como absorbente del oxígeno, llenar un frasco hasta la mitad con virutas de cobre y luego llenarlo casi totalmente con la ,solución de NH,Cl-NH,OH y hacer circular el gas a través de la misma. 1.68 Solución para platear (para depositar una capa especular de plata sobre el vidrio) Preparar primero la solución A, disolviendo 12,5 g de nitrato de plata en 100 cm3 de agua y 32,5 g de tartrato sódico-potásico, separadamente en 100 cm3 de agua. Mezclar ambas soluciones, calentadas a 55" C y mantenerlas a esa temperatura durante 5 minutos. Luego, se dejará enfriar la mezcla, separando el líquido transparente del precipitado y se completará el volumen hasta 200 cm3. Para preparar la solucibn B, se disolverán 1,5 g de nitrato de plata en 12 cm3 de agua y se agregará una solución diluida de hidróxido de amonio hasta que el precipitado formando inicialmente se haya redisuelto casi totalmente. Completar el volumen hasta 200 cm3. Mezclar las soluciones A y B. La superficie a platear, luego de una cuidadosa limpieza para eliminar todo vestigio de grasitud, deberá suspenderse cara hacia abajo en la solución, apenas por debajo de la superficie del líquido. La solución puede ponerse en un tubo de ensayo o un frasco pequeño, en- cuyo interior 5e depositará 42 una capa especular plateada. Puede calentarse ligeramente, para acelerar el depósito de plata. 1.69 Hidróxido de sodio (para la absorción de CO,) Disolver 330 g de N a O H y diluir hasta completar 1 litro., 1.70 Solución de almidón (a) Preparar una pasta con 2 g de almidón soluble y 0,Ol g de ioduro de mercurio, Hgf,, con una pequeña cantidad de agua. Agregar dicha mezcla, lentamente, a 1 litro de agua hirviendo y hervirla durante algunos minutos. Guardarla en un frasco con tapón de vidrio. Si se empleara un almidh distinto del soluble, la solución resultante luego del hervor, no será transparente; deberá dejarse en reposo y decantar luego el líquido claro. (b) Mediante el procedimiento siguiente puede prepararse una solución de almidón de conservación indefinida: mezclar 500 cm3 de solución saturada de NaCl (filtrada), 80 cm3 de ácido acético glacial, 20 cm3 de agua destilada y 3 g de almidón. Llevar lentamente hasta el punto de ebullición y hervir durante 2 minutos. 1.71 Acido tanico (reactivo para albúmina, alcaloides y gelatina) Disolver 10 g de ácido tánico en 10 cm3 de alcohol y diluir en agua hasta completar 100 cm3. Capítulo segundo Ciencias físicas Química introducción Los experimentos se exponen siguiendo en forma progresiva el desarrollo de los conceptos reseñados en los subtítulos principales. Los maestros pueden elegir y realizar 'con éxito cualquier experimento interesante, pero teniendo en cuenta que en algunos casos puede ser necesario retroceder hasta ciertos experimentos previos. Por ejemplo, si intentan llevar a cabo uno sobre la energía eléctrica generada por las reacciones químicas, podrán necesitar posteriormente investigar sobre la conductividad eléctrica y las propiedades de los iones, o bien, antes de estudiar por separado (las distintas sustancias, considerar esencial un mayor conocimiento de los criterios de pureza. Se ha afirmado que los experimentos estimulan la discusión no sólo acerca de importantes principios de la química, sino también sobre su aplicación y utilización por parte de una comunidad. La industria, antes de transformar las sustancias en otras más útiles debe sepcirarlas y purificarlas; para ello debe valerse de plantas de filtrado, clasificadoras y aventadoras y aprovechar sus diferentes puntos de fusión, ebullichn, y su distinta solubilidad y densidad. Se ha previsto que los experimentos que se describen en las siguientes secciones provocarán preguntas por parte de los alumnos, relativas a la forma en que la industria encara dichos problemas en una escala mucho mayor. Los alumnos advertirán que en su alrededor inmediato se plantean cuestiones relativas a la selección de materiales, co- m o por ejemplo, los plásticos, cementos y concretos y problemas vinculados al e m pleo de los metales y la soldadura, aleaciones y conductividad de los mismos. D e los experimentos surgirá un cúmulo de interrogantes. Cabe esperar que como resultado de éstos, los alumnos se sientan instados a formular preguntas, a discutir problemas y a buscar mayor información en los libros, con el consiguiente enriquecimiento de su comprensión de la química. En todos los dibujos, este signo representa a la fuente de calor. El mechero de Bunsen 2.1 Examen de un mechero de Bunsen Cuando se calienta algo es necesario saber cuál es la parte más caliente de la llama. A. Primero, cerrar el orificio de ventilación y abrir totalmente la llave del gas. Encender el gas y sostener un trozo de alambre en diferentes partes de la llama, moviéndolo desde la base al vértice de la misma. ¿Dónde se halla el punto m á s caliente? Abrir ahora el orificio de toma de aire y sostener de huevo el alambre en la llama moviéndolo desde abajo hacia arriba. ¿Cuál es la parte más caliente de la llama? Los alumnos deberán comparar a m bas llamas y decir cuál de ellas contiene la zona más caliente. B. Cerrar la toma de aire. Sostener un tubo de ensayo con su fondo exactamente encima de la llama. Sobre el vidrio puede 2.1 Química depositarse carbón. ¿Es el carbón no quemado ,lo que dra a la llama su cdoración amarilla? ¿Se obtiene el mismo efecto espolvoreando sobre la llama carbón en polvo? 46 C. Poner en el interior de un tubo de ensayo de 100 por 16 mm, sujeto a modo de retorta, naftaleno hasta una altura de 2 c m (ver el dibujo). Sostener el termómetro can su bulbo dentro del naftaleno. Calentar suavemente el tubo de ensayo con llama baja, vigilando atentamente la lectura del termómetro. ¿Cual es la temperatura de fusión del naftaleno? Cuando éste se funda, interrumpir el calentamiento y dejarlo enfriar. ¿A qué temperatura se solidifica nuevamente? Con un tubo de ensayo y un termóme- 2.1 Quemando el gas del cono interno de la llama C. Abrir nuevamente d orificio de toma de aire. ¿Se deposita carbón en el tubo de ensayo. sostenido sobre esta llama? El aire, al mezclarse con el gas hace que la combustión sea más rápida y eficiente. ¿Qué ocurre en el cono interno, más frfo? Sostener en 10 llama una astilla de madera de modo que pase a través del cono interno. ¿Qué parte de la astilla se quem a ? Poner uno de los extremos de un-trozo de tubo en el cono interior de la Ilama, en la forma que isdica el dibujo. El gas que sale por el otro extremo ¿puede encenderse? ¿Es posible proyectar un mechero que proporcione una llama más caliente? Determinación aproximada del punto de fusión tro, limpios, repetir la experiencia e m pleando ácido esteárico o cualquier otra sustancia cuyo punto de fusión 3ea inferior a 100" C, si la lectura del termbmetro es hasta 110" C. 2.3 Un procedimiento más exacto para la determinación del punto de fusión Colocar una cantidad m u y pequeña de D. Efectuar el mismo estudio con la llama de una vela y con ,ia de una lámpara de naftaleno en un tubo capilar cerrado en alcohol. &Cuáles son sus partes más ca- uno de sus extremos (este tubo capilar lientes? ¿Contienen dichas llamas partí- puede prepararse con un trozo de tubo de culas de carbón no quemado? ¿Existe en vidrio). Atese el tubo capilar con su exellas un cono interno de gases no quema- tremo cerrado a un termómetro, en la form a que ilustra la figura, por medio de una dos? banda de goma y caliéntese sobre un tripode un recipiente con agua. La banda Identificación de sustancias puras de goma puede confeccionarse cortando 2.2 Comparación de los puntos de fusión un trozo de tubo de goma. El termómetro del naftaleno y del ácido esteárico puede usarse para revolver el agua, aseEl naftdeno (balitas contra la polilla) es gurándose previamente de que esta no peuna sustancia adecuada para esta expe- netrará en el interior del tubo capilar. riencia. Su punto de ebullición es de 80,2" Auméntese lentamente el calor observan- 47 2.6 Química do la temperatura de fusión del naftaleno, la que se anotará. Luego, dejar enfriar el tubo y tomar nota de la temperatura de solidificación del naftaleno. Obtener el promedio .de ambos valores. iCuá1 de los dos experimentos, al parecer, permite calcular con mayor exactitud el punto de fusión? Repetir la última experiencia empleando ácido esteárico. 2.4 Las impurezas afectan el punto de fusión de una sustancia Mezclar con d naftaleno un poco de ácido esteárico, haciéndolo de este m o d o impuro. Observar la variación del punto de fusión. Las impurezas lo hacen descender. mergido en el agua. Agregar algunos gránulos o astillas para impedir ,latrepidación durante el hervor. Calentar el agua con llama m u y baja hasta el punto de ebullición. Leer la temperatura que indica el termómetro. ¿Se observa alguna diferencia en la lectura si el termómetro toca el fondo del tubo? ¿Cómo explicaría esto el alumno? B. Proponer a los alumnos que determinen si el punto de ebullición del agua depende de la cantidad de dicho líquido presente. 2.6 Punto de ebullición de líquidos inflamables A. ¿Qué otros líquidos incoloros conocen los alumnos? Algunos de ellos son sumamente inflamables, por ejemplo, el alcohol y la acetona. Para calentarlos deberá e m plearse un procedimiento distinto. E n primer lugar, poner el alcohol o acetona en un tubo de ensayo, hasta una altura de 2 cm y sumergir el termómetro en el líquido. Hervir luego cierta cantidad de agua, manteniendo alejado el tubo de ensayo y luego verter el agua caliente en un recipiente, cuidando que el nivel sea más alto que el del alcohol dentro del tubo de ensayo (ver la figura). Revolver el alcohol suavemente con el termómetro,atendiendo a la lectura del mismo. ¿Cuál es el punto de ebullición del alcohol? LPueden los alumnos explicar por qué es 3eguro este método para determinar el punto de ebullición de líquidos inflamables? B. Otro método seguro cuando se emplean pequeñas cantidades de líquidos inflamables, es el siguiente: se cierra uno de los - 2.5 Punto de ebullición del agua A. Colocar un poco de agua en un tubo de ensayo, sosteniendo el termómetro. com o lo muestra la figura, con el bulbo su- B 2.6 Química extremos de un trozo de tubo de vidrio de aproximadamente unos 8 c m de largo, con un diámetro de 2 o 3 cm. E n su interior se coloca una pequeña cantidad del líquido que será objeto de la determinacibn, y un tubo capilar, uno de cuyos extremos se habrá soldado -similar al usado para la determinación del punto de fusión-, con el extremo cerrado hacia arriba y el abierto dentro del líquido (observar la figura). El tubo con el líquido y el tubo capilar, se aseguran entonces al bulbo del termbmetro mediante una banda de goma. Este se sostiene dentro de un recipiente con agua, que puede calentarse suavemente en la llama de un mechero de Bunsen. A medida que se eleve la temperatura saldrán burbujas lentamente del tubo capilar, pero al llegar al punto de ebullicibn, las burbujas comenzarán a salir súbitamente como una corriente continua. Leer la temperatura que indica el termómetro, dejar enfriar el agua, y leerla nuevamente cuando cese la corriente de burbujas. El punto de ebullición es el promedio de ambas lecturas. Determinar apl-icando este método al del benceno. 2.7 Punto de ebullición de una mezcla de dos líquidos Los puntos de ebullición del benceno y del etanol no difieren mucho. Determinar mediante el método descripto los de algunas mezclas, en distinta proporción, de benceno y etanol. Discurrir con los alumnos acerca de la posibilidad de identificación de una sustancia pura mediante sus puntos de fusión o ebullicion. 2.8 La presión afecta el punto de ebullición Poner un poco de agua en un tubo de ensayo provisto de un ramal lateral o un orificio que comunique con el exterior a través del tapón. Colocar algunos gránulos en el agua para detener la trepidación del hervor. Humedecer el tapdn portador del termómetro antes de fijarlo en el tubo (ver la figura). Calentar fuertemente la malla metálica haciendo hervir el agua. ¿Qué temperatura se lee en el termómetro? Interrumpir el calentamiento y conectar en A una bomba de agua. Cuando 48 el agua cese de hervir poner en pleno funcionamiento dicha bomba. Volver a-coloCar el mechero de Bunsen y calentar n u e vamente. ¿Cuánto ha variado la presión en el interior del tubo? ~ C u á ies ahora la temperatura de ebullición del agua? Reducción de la presión del agua en ebullición A a la bomba de agua B gránulos para evitar la trepidación del hervor A Kenia es un país del Afnca oriental. En la costa de Mombasa, el agua hierve a 100" C,pero en Nairobi, lo hace por debajo de los 95" C. ¿Puede explicar la causa de este fenómeno? 2.9 Comparación del diferente grado de solubilidad de las sustancias en el agua Diversas sales, elegidas en los estantes del laboratorio servirán para demostrar su distinto grado de solubilidad en el agua. Tomar muestras de 5 g de cada una de ellas y tratar de disolverlas en 15 cm3 de agua, en un tubo de ensayo. ia solubilidad de las sales puede consultzirse en formularios y está expresada en función de la cantidad de granos solubles en iOOg de agua a una temperatura determinada, por lo general, 20" C. Cada tubo de ensayo debe taparse y agitarse vivamente durante el mismo tiempo. Esta experiencia demostrará que la solubilidad es una de las características particulares de una sustancia. Las empleadas pueden incluir azúcar, sal coman, nitrato de potasio, sulfato de calcio, etc. 2.10 Estudio del efecto de la temperatura en la solubilidad La solubilidad del bicromato de potasio es de aproximadamente 5 g/100 g en agua fría y de alrededor de 95g/100 g en agua 49 Química caliente. Es una variación m u y grande, que puede demostrarse de la siguiente manera: preparar 50 cm3 de solución saturada de bicromato de potasio, aproximadamente a 60" C. Verter la solución transparente en un vaso limpio y mantenerla a una temperatura de 40" C hasta que hayan cesado de formarse cristales. Verter entonces ia solución clara de este recipiente en un tercer vaso, limpio, evitando que pasen cristales dentro de este Último. Dejar enfriar la solución a la temperatura ambiente. A medida que se va enfriando se formarán más cristales. El experimento demuestra que una solución saturada contiene menos cristales disueltos cuando su temperatura es baja que cuando ésta es más elevada. 2.11 Determinación de la solubilidad de una sustancia en agua a una temperatura dada Colocar en un vaso 50 cm3 de agua y agregar polvo de hornear (hicarbonato de sodio), en forma gradual, revolviendo continuamente (como variante puede emplearse sulfato de potasio) . Revolver hasta que dicha sustancia no se disuelva más, es decir, hasta obtener una solución saturada. Determinar la temperatura de la misma. Pesar una cubeta de evaporación limpia y verter en la misma cierta cantidad de la solución saturada, transparente, y pesarla nuevamente para obtener la masa de dicha solución. Cuidadosamente evaporar la solución hasta su desecación. Pesar otra vez, y calcular la masa de bicarbonato de sodio disuelta. D e dichas pesadas puede deducirse tambien la casa de agua. D e este modo se puede &icular la solubilidad del polvo de hornear en gra*mos por cada 100-g de agua, a una temperatura determinada. 2.12 Investigando el efecto de la dimensión de las partículas en la solubilidad Comparar la velocidad de disolución de partículas de sal gruesa con las de sal fina común o de cristales grandes de sulfato de cobre con k de partículas finas, molidas de la misma sustancia. Agregar 4 g de sal gruesa en un tubo de ensayo 2.14 lleno hasta la mitad de agua y 4 g de sal fina común en un segundo tubo con igual cantidad de agua. Revolver o agitar a m bos tubos en la misma f c m a y durante el mismo tiempo. Detenerse peribdicamente al cabo de algunos segundos para observar la cantidad de sal no disuelta que queda en cada tubo. Las partículas pequeíias se disolverán antes que las grandes. 2.13 Estudio de diferentes tipos de solventes La solubilidad de la sal común y el iodo en tres solventes: agua, alcohol y cloruro de carbono (IV) demostrarsi la eficacia de los mismos. Llenar tres tubos de ensayo hasta un tercio de su altura; uno con agua, otro con alcohol metílico comercial y el tercero con cloruro de carbono (N). Con una espátula agregar alrededor de 1 g de sal a cada uno.de ellos, luego, tapar y agitar. Se observará que la sai se disuelve fácilmente en el agua, menos fácilmente en el alcohol y m u y poco en el cloruro de carbono (IV). Preparar otros tres tubos de ensayo con los mismos solventes, pero, empleando esta vez cantidades m u y pequeiias de iodo -sólo unos pocos cristales- e igual cantidad del mismo en cada solvente. Se obtendrán resultados m u y diferentes. El cloruro de carbono (IV) disolverá más iodo, y el agua menos. 2.14 Densidad de un sdlido La densidad de un sólido -por ejemplo, un elemento, un compuesto o un mineral- es la razón entre su masa y su volumen. La masa se determina fácilmente mediante .la balanza. Si 'el sólido es insoluble en agua, su volumen puede deducirse del agua que desplaza, independientemente de su forma. Llenar de agua hasta k mitad un vaso graduado. Tomar nota de 10 lectura. Sumergir el sólido en el agua y anotar la nueva lectura. La diferencia entre ambas lecturas es el volum e n del sblido. A continuación y a título de ejemplo, se enumeran algunas sustancias de interés para el químico con sus respectivas densidades (en g cm-3): Azufre, 2,O; cuarzo, 2,6; calcita, 2,7; cobre, 8 3 plomo, 11,4;los minereles como la 2.14 50 Químia malaquita, casiterita y cerusita no tienen una densidad uniforme, dado que contienen cantidades variables de cuarzo, feldespato y otros minerales (ver también los experimentos 2.286, 2.287 y 4,9). 2.15 Densidad de un líquido El tolueno, el cloruro de carbono (IV) y el bromoformo son líquidos cuyo estudio es interesante. El feldespato y el cuarzo flotarán en el bromoformo, cuya densidad es de 2,9 g cm-3. Pesar un recipiente p e queño con el líquido en su interior. Verter el líquido en una probeta graduada para determinar su volumen. No importa si algunos de los líquidos se adhiere a las paredes del recipiente que lo contiene. Con ayuda de la balanza hallar la masa del recipiente y, partiendo de ésta, calcular la masa del liquido trasvasado a la probeta graduada. Obtener la densidad dividiendo la masa del líquido por su volum e n (ver los experimentos 2.286 y 2.287). el tiempo como el representado en el albujo. Se advierte en 'el mismo que la temperatura, en el punto de fusión, no desciende tan rápidamente. ¿Pueden explicar r2.16 Solidificación del naftaleno liquido Energía necesaria para transformar a los sólidos en líquidos y a éstos en vapor 2.16 Investigación de la energía calorífica de la transformación de un líquido en sólido E n los climas cálidos, el naftaleno es una sustancia adecuada para este estudio. Se halla en estado líquido por encima de los 80,2"C. En climas fríos es m á s conveniente el benceno, pues se requiere hielo para enfriarlo por debajo de su punto de fusión, de 5,5" C. Poner cierta cantidad de naftaleno molido dentro de un tybo de ensayo de 100 X 16 mm, hasta una altura de 6 c m y calentar suavemente hasta que se haya fundido. Colocar un termómetro dentro del naftaleno. Suspender el calentamiento cuando la temperatura haya alcanzado aproximadamente 95" C. Tener a m a n o un reloj o cronómetro contador de segundos. Revolver el naftaleno suavemente con el termómetro mientras 5e enfría. Registrar la temperatura cada 15 segundos. Continuar efectuando las lecturas durante aproximadamente 6 minutos. Trazar un gráfico de la temperatura y $ 1 , . , , , , , 3 4 5 6 7 c 0 1 2 tiempo en minutos los alumnos por qué el enfriamiento se retrasa algunos segundos cuando se alcanza el punto de fusión? 2.17 Calor específico de un líquido y calor de evaporación Este experimento pueden llevarlo a cabo los alumnos utilizando agua, y el m e s tro empleando etanol, tricloroetano o tetracloroetano. Lo esencial es disponer de una fuente de calor constante, protegida del efecto de las corrientes de aire. A. Colocar un mechero de Bunsen con llama de aproximadamente 5 c m de altura, debajo de un frasco o vaso que con- 51 Quimica tenga una masa de líquido conocida. U n volumen conveniente es de alrededor de 50 cm3. La instalación para el experimento se ilustra en el dibujo (obsérvense las pantallas de protección contra las corrientes de aire, en torno del aparato). Colocar un termómetro dentro del líquido, registrando cade 15 segundos la elevación de la temperatura. Trazar el gráfico de la temperatura en función del tiempo. La porción más recta del mismo que pasa 0 través de los puntos registrados (descartando los últimos), presenta una pendiente, en función de la cual puede calcularse el aumento promedio de la temperatura, por minuto. Supongamos que todo el calor pasa al líquido. La cantidad de calor absorbida por el recipiente es comparativamente m u y pequeña. El número de calorías por minuto absorbidas por el líquido se podrá calcular entonces, multiplicando la masa de éste por su calor específico y por el aumento de la temperatura por minuto (ver también los experimentos 2.135 y 2.136). Determinación del calor requerido para evaporar un líquido A pantallas contra las corrientes de aire 2.19 quido durante un número de minutos determinado, puede calcularse fácilmente procediendo como en la primera parte del experimento. ¿Pueden los alumnos hacer una evaluación de la cantidad de calor requerida? Luego del bervor, retirar el mechero, dejar enfriar y determinar la masa de líquido evaporada. Los resultados obtenidos hasta ahora, permiten calcular la cantidad de calor necesaria para transformar cierta masa de líquido en vapor. ¿Cuántas calorías son necesarias para convertir 18 g de agua o 46 g de etanol, etc., en vapor? Estas expresarán el calor de vaporización del líquido. Aplicación de los puntos de fusión y ebullición, y la solubilidad y densidad a problemas relativos a la separación de sustancias, de las mezclas de que forman parte 2.18 Separación del estaño de una mezcla de estaño y carbono Preparar una mezcla de estaño y carbono empleando limaduras o pequeños trozos y carbón de ieña triturado. Pueden emplearse pequeños fragmentos de soldadura de estaño, aunque en su composición s610 entra un 66 por ciento de estaño, siendo lo restante plomo. El uso del plomo es otra alternativa. Las 'latas estañadas' no sirven, dado que son de hierro cubierto por una capa superficial, m u y fina, de estaño. El estaño se funde a 232" C y el carbono a 3.730" C. Calentar la mezcla en un crisol, revolviéndola con u n trozo de madera hasta que se funda el estaño formando u n líquido, debajo del carbón de leña. Verter el estaño sobre una tela de amianto u otra superficie a prueba de calor, manteniendo con ayuda del trozo de madera, al carbón dentro del crisol. C o m o alternativa, el estaño podría verterse en un molde de yeso ,deParís, ya preparado. B. Sin modificar lla llama ni la posición de las pantallas, dejar hervir el líquido durante cierto tiempo (para el agua, es conveniente diez minutos, y para los líe quidos más volátiles, solamente cinco). La cantidad de calor suministrada al lí- 2.19 Separación por sublimación Separar el iodo de una mezcla formada por algunos cristales del mismo y cloruro de sodio. Calentar la mezcla en uI141 CUbeta de evaporacibn cubierta por un em- Química 2.19 budo, en la forma que se ilustra en el dibujo. El iodo se sublimará en las paredes frías del embudo. 52 friar el tubo colector y calentar la tinta en el mechero de Bunsen con 1larr.i m u y 2.19 Sublimación del iodo B l 2.20 Separación por destilación Esta experiencia consiste en separar el agua de la tinta común. Los alumnos deberán entender que se trata de un proceso de evaporación del agua, m á s volátil, que se transformará en vapor, seguido de una condensación de éste, nuevamente en agua, en otro recipiente. Para destacar bien la scparación, es importante el empleo de baja. Los alumnos podrán observar el 1ímite visible entre las zonas caliente y fría en su desplazamiento desde el tubo hervidor o frasco cónico, a lo largo del tubo colector. Al cabo de algunos minutos, se observarán en este último unas gotas de un líquido incoloro, identificable com o agua por la acción del sulfato de cobre anhidro. Cuídese de que la tinta no forme espuma o salpique el interior del tubo. 2.21 Separación del petróleo crudo por destilación fraccionada El petróleo crudo puede fácilmente separarse en tres o cuatro fracciones, cada una de las cuales posee interesantes propiedades combustibles y lubricante. Para la experiencia se puede obtener un sustituto del petróleo crudo mezclando proporciones adecuadas de aceite usado para automóviles, petrbleo, parafina, aceite lubricante liviano, diese1 oil y u n poco de vaselina. Armar el tubo de ensayo de vidrio resistente, el tubo de salida y los cinco pequeños tubos de ignición en la forma que se observa en el dibujo. Utilizar, si es posible, un termómetro de 0°-3600C, en cuyo caso, será más conveniente emplear un tubo de ensayo provisto de un ramal lateral, como el ilustrado en la figura B, en lugar del común representado en el dibujo A. Poner en el interior del tubo aproximadamente 4 cm3 de petrbleo crudo, al que deberá agregarse lana de amianto o virutas para evitar el - Condensación del vapor una solución coloreada, como la tinta. Poner a hervir en un recipiente 5 o 10 c m 3 de tinta, junto con algunas virutas o gránulos. El recipiente puede ser un frasco cónico o un tubo hervidor. Colocarle un tap6n provisto de un tubo de salida acodado en su parte media, que comunique con un tubo de ensayo, en la forma indicada en el dibujo A, o en un tubo en form a de U, como se muestra en el B. En- 53 Química 2.23 Recolección de las fracciones del petróleo crudo borbolleo del >hervor. Colocar cinco pequeños tubos de ignición para recoger las fracciones. Calentar el petróleo m u y suavemente. Recoger en el primer tubo alredor de 10 gotas de la destilación; luego, 10 gotas en el segundo tubo, etc. A medida que la destilación progresa el punto de ebullición del petr6leo restante es m á s elevado y, por consiguiente, se requiere más calor del mechero de Bunsen. Disponer las fracciones en orden de temperatura de destilación creciente. Se deberá poder efectuar las siguientes observaciones: 1. El color cambiará, desde incoloro ha+ ta amarillo. 2. Aumentará la viscosidad disminuyendo la fluidez. 3. Las fracciones de alta temperatura serán m á s difíciles de quemar que las de baja. 4. Las fracciones de alta temperatura deberán arder con más hollín en sus llamas que las de baja temperatura. Para quemar las fracciones, proporcionarán recipientes adecuados las tapas de botellas, una vez retirado el corcho de su interior. Luego de obtenidas las fracciones, al cabo de este experimento; ¿podrían los alumnos identificar cada una de ellas con vistas a su empleo, c o m o petróleo, parafina, diesel oil y aceite lubricante? ¿Qué destino darían al residuo negro que quedó en el interior del tubo de ensayo? Si se ha empleado un termómetro con lectura de O" a 360' C, las diversas fracciones se habrán recogido en niveles térmicos verificables: (a) hasta 80" C; (b) entre 80" y 120" C; (c) entre 120" y 180" C y (d) entre 180" y 220" C. C o m o los alumnos saben que las sustancias puras se pueden identificar mediante sus puntos de ebullición ¿podrían suponer que todas las fracciones obtenidas son sustancias puras? Proponerles que se inform e n sobre el particular en las refinerías de petróleo. 2.22 Separación de sal y arena Preparar una mezcla de sal y arena. Colocar aproximadamente 2 cm3 de la misma en un tubo de ensayo de 100 X 16 m m . Agregar alrededor de 5 cm3 de agua agitando hasta que la sal se haya disuelto. Verter el contenido del tubo en un papel de filtro sostenido por un embudo suspendido a su vez, mediante un soporte, sobre una cubeta para evaporación. Lavar el tubo de ensayo con un poco de agua, agregando ésta al papel de filtro. La arena quedará e n el papel, de donde podrá recogerse una vez seca. La sal puede extraerse del filtrado calentando el evaporador hasta eliminar el agua. 2.23 Extracción de aceite de nueces Colocar dentro de un mortero doce nueces molidas, o trozos de nuez de coco picados. Agregar 20 cm3 de acetona o 01cohol metilico. Moler las nueces en el sol- 2.23 Química vente lo más finamente posible, durante algunos minutos. Luego, verter el líquido en un tubo de ensayo y filtrarlo recogiéndolo en un recipiente evaporador. Colocar éste en un lugar al sol durante 5-10minutos o, si no hay sol, sobre un v- con agua caliente durante 15 minutos. El solvente se evaporará dejando el aceite extraído de las nueces. 2.24 La cromatografía como técnica de separación A. Juntar algunas hojas y pasto. Dejarlas secar. Romperlas o cortarlas en pequeños trozos y colocarlos en un mortero. Agregar 5 cm3 de acetona o alcohol, molerlos bien, con el solvente, hasta obtener una solución de color verde oscuro. (No se agrega mucho solvente porque la solución debe ser lo más concentrada posible.) Cortar una tira de papel de filtro lo suficientemente larga como para poder suspenderla en un tubo de ensayo sin que llegue a tocar el fondo del mismo. EFpleando un gotero fino poner una gota de la solución concentrada sobre un punto de la tira situado a 1 c m por encima del fondo, como puede observarse en la figura A; agitar con suavidad para que se seque rápidamente. Luego, agregar otra gota en el mismo lugar; secarla, y agregar más gotas, dejando siempre secar la anterior antes de colocar una nueva. La idea consiste en obtener una mancha pequeña y concentrada de las sustancias coloreadas procedentes de las hojas y el pasto. Seguidamente poner 1 cm3 de solvente en un tubo de ensayo. Colgar dentro del mismo la tira de papel absorbente con su extremidad apenas sumergida en el solvente y con la mancha A, bien por encima del nivel de éste, c o m o puede apreciarse en 54 el dibujo. Por atracción capilar, el solvente ascenderá por el papel de filtro, Ilevando consigo las sustancias cdoreadas 0 lo largo de cierta extensión, que dependerá de la distribución de éstas entre el papel y el solvente. El cromatograma presentará una banda superior anaranjada, de xantófila y una inferior, verde, de clorofila. Si se emplea como sdvente benceno o toheno, se observará también una banda de carotina entre las otras dos. B. Las tintas de color, particularmente la negra, contienen por lo general varios colorantes. Estos pueden separarse mediante una cromatografía en papel, empleando el dispositivo del experimento anterior. Colocar una gota pequeña de tinta negra en el punto A; suspender el papel de filtro en una mezcla de acetona y alcohol, alcalinizada con algunas gotas de hidróxido ,de amonio. Ensayar con otros sdventes. Debe abtenerse una buena separación de los colores. 2.25 Determinación de la cantidad de gas en solución en una muestra de agua Llenar totalmente con agua un balón e insertarle un tapón provisto de un tubo de salida, lleno también por completo de agua (una forma sencilla de lograrlo es colo- cando el tapón mientras se mantiene sumergido en el agua todo d aparato, en una pileta). Armar el dispositivo en la forma ilustrad,a en el dibujo y calentar el balón con un mechero de Bunsen. Las burbujas del gas desprendido del agua pasarán al tubo 'de ensayo. Proseguir hasta que hierva 1?1 contenido del balón. D e un 55 Química litro de agua se extraerá aproximadamente medio tubo de ensayo de gas, separado de la soluci&n por el calentamiento. 2.26 Separación de dos Iiquidos no miscibles de diferente densidad Las mezclas adecuadas, con sus densidades d, en g c m 3 son: (a) agua y benceno (d=0,88); (b) agua y cloruro de carbono (IV) (d=1,59) y (c) agua y mercurio (d=13,6). Los recipientes adecuados para separar un líquido del otro pueden ser: una bureta o un trozo de tubo ancho, provisto de un tapón y uq tubo de goma con un broche, en la forma que se ve en el dibujo. U n solo cristal de iodÓ agregado a (laas mez- 2.28 La arena de las playas frecuentemente está formada por partículasde cGarzo mezcladas con otras partículas más pesadas, como la ilmenita o circón. En el bromoformo, cuya densidad es de 2 3 g cm-3, flotarán las partículas de cuarzo, en tanto que las más pesadas se hundirán. Agregar, en un tubo de ensayo que contenga 3 c m de su altura de bromofonno, un poco de arena. ¿Se observa alguna separación entre el cuarzo y los minerales más pesados? ¿Flota el vidrio en el bromoformo? ¿Se pueden encontrar algunas prticulas pétreas que se hundan en él? La misma sustancia puede voiver a usarse en m u chos experimentos. No tirarla. El efecto del calentamiento en las sustancias Cuando una sustancia se somete a la acción del calor pueden observarse diversos Cambios. Puede fundirse, hervir, transformarse en una nueva sustancia, modificarse durante el calentamiento pero volver a su estado original al enfriarse, cambiar de color, de volumen, aumentar su masa o no experimentar cambio en la misma. clas (a) o @)hará más claramente visibles las capas de benceno y cloruro de carbono (N). Agitar la mezcla y verterla en un recipiente separado. Esperar hasta que aparezca un límiEe definido entre a m bos líquidos; trasvasar la capa más pesada al interior de un vaso colocado debajo. 2.27 Separación de dos sólidos por diferencia .de densidad E n la industria, los diamantes (densidad aproximada 3,3 g cm-3) se separan del feldespato y del cuarzo haciendo flotar a estos Qltimos en un barro acuoso de óxido magnético de hierro, de densidad adecuada. El bromoformo no es una sustancia m u y común en los laboratorios escolares pero, si se dispone de ella, el siguiente experimento es m u y interesante. 2.28 Sustancias que incorporan a sí mismas algo tomado del aire A. Limpiar un trozo de cobre laminado de aproximadamente 3 c m cuadrados. Calentarlo sosteniéndolo con unas tenazas. Sobre el mismo se formará una sustancia de color negro ¿proviene ésta de la ilama?, ¿se ha incorporado al cobre algo proveniente del aire?, ¿procede dicha sustancia negra del interior del cobre? ¿Se pueden proyectár algunos experimentos que respondan a estos interrogantes? Si se emplea una superficie mayor de cobre, jse podrá verificar si su masa varía al calentarlo? B. U n experimento con magnesio. Limpiar aproximadamente 25 c m de cinta de magnesio, cortarla en trozos de 1 c m de k r go y colocarla en un crisol con tapa. Pesar el crisol con la tapa y el magnesio y ponerlo sobre un triángulo de tubos cerámicos sostenido por un trípode. Calentar, suavemente ai principio y luego lo m á s fuertemente posible. Sostener la tapa cer- Química 2.28 ca del crisol con unas tenazas. El magnesi0 se oscurece exactamente antes de COmenzar a fundirse. Al primer indicio de .combustión, colocar la tapa al crisol y retirar el mechero de Bunsen. Levantar la tapa aproximadamente cada 4 segundos para permitir que penetre más aire. Tratar de que no se produzcan escapes de h u m o blanco de óxido de magnesio. Cuando la combustión del magnesio haya cesado, levantar la tapa y retirarla,con precaución y calentar de nuevo fuertemente el crisol, teniendo la tapa preparada por si el magnesio comenzara a arder nuevamente. Dejarlo enfriar, y una vez frío, pesar el crisol con la tapa y su contenido. ¿Ha aumentado la masa del magnesio? ¿De dónde proviene dicho aumento? 2.29 Recogiendo y pesando los productos gaseosos de la combusti6n Los productos sólifdos resultantes de la combustión son fácilmente pesables pero, ¿cómo hacerlo con los productos gaseosos? Para determinar si una vela toma alguna sustancia del aire, es menester pesar los productas gaseosos. La cera de 10 bujía, por ser un hidrocarburo, al quemarse se transforma en vapor de agua y bióxido de carbono. Una mezcla granular de calcio y soda cáustica absorberá ambos gases. Disponer el aparato en la forma que ilustra la figum. E n primer lugar deberá pesarse el dispositivo completo y luego poner en fun- 56 cionamiento la bomba filtrante que aspirará el aire sobre la vela. Encender ésta dejándola arder durante 5 minutos. Luego apagarla y desconectar la bomba de agua. Una vez frío, pesar todo el aparato nuevamente. ¿Se ha incrementado su masa? ¿Tomaba la bujía oxígeno del aire durante la combustión? ¿Se debe el aumento de la masa al vapor de agua absorbido del aire e introducido en el aparato? A los alumnos ,les agradará repetir el experimento de control, sin encender la vela, haciendo circular aire con la bomba de filtrado a través del aparato, con igual velocidad y durante el mismo tiempo. Durante el experimento, la vela habrá perdido masa por sí misma, pero el aumento de la masa en el tubo en U debido a los productos gaseosos absorbidos deberá 5er mayor que la pérdida experimentada por la bujía. 2.30 Sustancias que pierden masa al ser calentadas A. Pesar un tubo de ensayo que contenga permanganato de pobsio hasta una altura de 1 c m y colocarle un tapón de algodón en rama en su boca para impedir la salida de partículas sólidas durante el calenta- 0 2.50 El permanganato de potasio emite gas miento (ver el dibujo). Calentar el tubo y pesarlo nuevamente. ¿Ha perdido masa? ¿Qué ha ocurrido con ella? B. Ensayar calentando de la misma manera carbonato de cobre. ¿Ha perdido m a sa? ¿Qué ha sido de ella? A a la bomba de filtrar B mezcla de gránulos sueltos de cal y soda cáustica 2.31 Algunas sustancias al ser calentadas no ganan ni pierden masa Calentar en un tubo'de ensayo & i d o de cinc, seco, de la misma forma que en el experimento anterior. ¿Se observa disminución o aumento de su masa? 2.33 Química 57 2.32 Observación del efecto del calor en los cristales de sulfato de cobre Moler algunos cristales de sulfato de cobre y colocarlos dentro de un tubo de ensayo seco, hasta una altura de 4 cm. Preparar el dispositivo ilustrado en el dibujo. Calentar suavemente el tubo. ¿Qué observan los alumnos? 6% deposita vapor en las partes más frías? ¿Cambia el COior de azul a blanco? ¿Se recoge líquido en el tubo receptor? ¿Se puede identificar dicho líquido determinando su punto de ebullición? Cuando todos los cristales de sulfato de cobre hayan virado al blanco, y una vez frío el tubo, sosteniéndolo con la mano, verter el líquido nuevamente sobre los cristales blancos. ¿Ha reaparecido el color azul? ¿Ha habido reabsorción de calor? Una forma de registrar lo ocurrido en esta reacción, es la siguiente: sulfato de cobre azul + calor e sulfato de cobre blanco (anhidro) + agua Se trata de un cambio reversible. Los aiumnos podrían discurrir y examinar si los experimentos anteriores sobre calentamiento de sustancias implicaban cambios reversibles. Cómo preparar, recoger y ensayar algunos gases 2.33 Hidrógeno A. Poner algunas granallas de cinc, o cinc laminado procedente de la carcasa de una 2.52 Recolección del producto del calentamiento de cristales de sulfato de cobre A agua fria en el vaso pila seca agotada, en un tubo hervidor, agregar 2 gotas de solución de sulfato de cobre y armai el dispositivo ilustrado en la figura. Una variante del embudo en form a de cardo de A, es una jeringa, como en la figura B. Pueden obtenerse jeringas en desuso en los hospitales y clínicas. Verter ácido sulfúrico molar (ver en el Capítulo primero) por el embudo sobre el cinc, hasta llenar el tubo del mismo. C o m o variante: agregar un poco de ácido sulfúrico con ayuda de una jeringa. E n este caso, el gas no podrá escapar a través de la jeringa, de manera que no es necesario llenar con ácido el tubo de la misma. Descartar los primeros dos o tres tubos de ensayos de hidrógeno, porque contendrán aire desplazado. PRECAUCI~N: Si se emplea un recipiente de capacidad mayor que la de un tubo de ensayo puede producirse una explosión peligrosa al inflamarse el gas, particularmente si está mezclado con aire. Recoger unos cuantos tubos de ensayo de gas y cerrarlos con un tapón. Probar con el tercer tubo de ensayo, sosteniendo una cerilla o astilla encelldida sobre la boca del mismo, inmediatamente después de retirar el tapón. El hidrógeno puro se inflamará con un suave chasquido ('pop') . El hidrógeno nunca deberá secarse empleando ácido sulfúrico concentrah. B. El hidrógeno arde en el aire formando vapor de agua. Cuando se lo enciende en 2.33 Recolección del gas hidrdgeno 2.33 58 Química un tubo de ensayo seco ¿se observa vapor O rocío en las paredes del mismo? C. Investigar si el hidrógeno es más liviano que el aire, trasvasando dicho gas a un tubo de ensayo colocado encima del primer tubo y debajo del mismo. Con una cerilla encendida verificar dónde se encuentra el hidrógeno. inflar algunas burbujas de jabón sosteniendo el tubo de salida del aparato en una solución de detergente o jab6n. Las burbujas de hidrógeno se elevarán en el aire, aportando una nueva prueba de la baja densidad de dicho gas. 2.34 U n pequeño generador de hidrbgeno E n la figura A se muestra un aparato sencillo para generar hidrógeno. A, es un tubo hervidor en cuyo fondo se han practicado agujeros (éstos pueden hacerse calentando en la llama de un mechero de Bunsen el fondo del tubo de ensayo y una varilla de vidrio hasta el rojo. Fundir la varilla de vidrio con la parte del tubo en la que se quiere practicar el agujero, arrancándola luego con lo que se desprenderá un trozo de vidrio del tubo hervidor. Romper el mismo y redondear los bordes en una llama viva. Practicar en el tubo tres o cuatro agujeros similares). Poner en el interior del tubo algunas granallas de cinc y un tapón provisto de un tubo de salida con broche de presión, en la form a ilustrada. Sumergir el mismo en un tubo hervidor con perforaciones B &ido sulfúrico diluido c cinc D broche de presión con tornillo A tarro de dulce que contenga solución molar de ácido sulfúrico a la que se habrán agregado algunas gotas de solución de sulfato de cobre. Al abrir el broche, el ácido entrará en A reaccionando con el cinc y, al cerrarlo, la presión ejercida por el hidrógeno generado forzará al ácido a salir de A, a través de los agujeros, cesando la reacción. Para impedir que pasen pequeños trozos de cinc a través de 10s perforaciones se cubrirá el fondo del tubo con lana de vidrio. Y 2.35 Oxígeno A. El oxígeno puede prepararse con seguridad por descomposición de una solución de peróxido de hidrógeno, que se vende comúnmente en los comercios de A Obtención de oxígeno productos químicos o droguerías. Colocar en el interior de un frasco de unos 100 cm3 de capacidad, alrededor de 20 cm3 de peróxido de hidrógeno agregando dos esespátulas de bióxido de manganeso y fijando en dicho recipiente ún tubo de salida. El oxígeno se desprenderá en forma de burbujas pudiendo recogerse en !la forma ilustrada en la figura. B. El oxígeno'es incoloro e inodoro. iC6mo saber si el tubo de ensayo contiene oxígeno? Preparar un trozo de alambre de nicrome dándole la forma que se observa en la figura, con una pantalla en uno de sus extremos. Al otro extremo se le dará forma de anillo colocándose en el mismo un poco de lana de acero. Calentarla en la llama del mechero de Bunsen, hasta el rojo vivo y seguidamente, introducirla rápidamente en uno de los tubos de ensayo con oxígeno. Luego, colocar en la argdla un pequeño trozo de carbón de 59 Química 2.37 geno empujará el aire hacia arriba y poleña, encenderlo en la llama del mechero e introducirlo con rapidez en otro tubo. drá recogerse (ver el dibujo). de ensayo con oxígeno. Finalmente, pasar A. Llenar con el gas cuatro tubos de enla argolla por azufre en polvo, encenderla sayo y taparlos. Debajo del agua, retirar en el Bunsen e introducirla en el oxígeno. el tapón de uno de ellos. ¿Cuál es el gra¿Que ocurre con estas tres sustancias? do de solubilidad del cloruro de hidrógeno? B. Sostener junto a la boca de un tubo de ensayo que contenga cloruro de hidrógeno un trozo de algodón en rama humedecido en hidróxido de amonio. La nube blanca de cloruro de amonio facilitará la identificación del cloruro de hidrógeno. B Soporte para quemar sustancias ¿Qué se observa cuando se introduce en un tubo de ensayo que contiene oxígeno una astilla de madera o un trozo de piolín encendidos? C. Agitar un tubo de ensayo que contenga dicho gas y agua, para obtener una solución de cloruro de hidrógeno. Ensayar la misma con un indicador de ácidos y bases (ver el experimento 2.44). Hacer reaccionar con dicha solución un poco de magnesio. ¿Se puede recoger y ensayar el hidrógeno procedente de esta reacción? 2.37 Amoniaco A. Poner en un tubo de ensayo una mezcla de hidróxido de calcio y cloruro de 2.36 Cloruro de hidrógeno Poner cierta cantidad de sal gema (cloru- amonio, hasta una altura de 4 cm. Llenar ro de sodio) en un frasco para filtrado de un tubo en U con trozos de aJxido de cal100 cm3 (la sal gema produce menos es- cio mezclado con algodón en rama (para p u m a que 10 sal fina). Agregar con cui- impedir que el tubo 5e obstruya). Instalar dado ácido sulfúrico concentrado por el el aparato en la forma que muestra el diembudo cardo’. El gas cloruro de hidró- bujo y calentar suavemente el tubo de ensayo. El óxido de calcio deseca al gas amoníaco. Comprobar si el tubo receptáculo está lleno, sosteniendo en su boca un trozo de papel tornasol rojo. Recoger varios tubos de ensayo de amoníaco y taparlos. El procedimiento empleado para recogerlo indica que dicho gas es más liviano que el aire. Obtención de cloruro de hidrógeno B, Llenar un frasco con amoníaco. Colocarle un tapón provisto de un tubo en la forma ilustrada (idealmente el extremo del tubo debería terminar en forma de pico rociador). Calentar suavemente el frasco para que el gas se expanda un poco y sostenerlo boca abajo introduciendo el pico en el agua. Al cabo de algunos inctmtes, el agua surgirá del pico hacia el interior del frasco. 2.38 Químic? i h 60 n A 2.37A Preparación del amoníaco A trozos de óxido de calcio 2.38 Bióxido de carbono Para producir el gas bióxido de carbono pueden emplearse muchas reacciones. Una buena fuente la proporcionan fragmentos de mármol u otra piedra formada por carbonatos, tratada con ácido diluido. El gas no es tan soluble como para recogerse por desplazamiento de agua (como vimos antes, en la obtención del hidrógeno). Com o alternativa puede recogerse bióxido de carbono por desplazamiento de aire en frascos en la forma ilustrada en el diagrama (i). Para comprobar si el frasco está lleno aproximar a su boca una astilla encendida o una cerilla. Si en la entrada, la llama se extingue como en (ii), es porque está lleno. Cubrir la parte su- 2.37B Experimento de la fuente perior del recipiente con un trozo de carton para impedir la difusión del gas. Verificar la densidad del bióxido de carbono ‘vertiendo’el gas en otro frasco y colocando a éste arriba o abajo, con relación al primer recipiente. Comprobar dónde se halla el gas empleando una astilla encendida. Nota: La presencia del bióxido de carbono puede confirmarse por el hecho de que el agua de cal se vuelve lechosa cuando dicho gas pasa a través de ella. 2.39 El arte culinario y el bióxido de carbono Los alumnos deberán comprender que la finalidad del polvo de hornear es producir pequeñas burbujas de bióxido de carbono. Estas expanden las pastas, tortas o m a sas haciéndolas ligeras y agradables para comer. Las células de la levadura producen el mismo efecto en la fabricación del pan, aunque dicho proceso requiere más n (i) Obtención de bióxido de carbono (ii) Forma de comprobar cuándo el recipiente está lleno 61 Química 2.4 1 ¿Qué es la herrumbre? con agua destilada. Estos clavos estarán en contacto con el agua y con el aire y constituirán el experimento de control. Tubo 2: En el fondo de un tubo seco poner algunos trozos de cloruro de calcio anhidro o de silica gel y también do3 clavos. Colocar en su boca un tapón de algodón. Los clavos estarán en contacto con el aire, pero no con la humedad. Tubo 3: Hervir un poco de agua durante algunos minutos para eliminar el aire en solución y verterla en un tubo de ensayo cuando todavía esté caliente. Sumergir en el agua dos clavos. En la superficie del agua caliente colocar un poco de vaselina o algunas gótas de aceite de oliva. La vaselina se fundirá formando una capa hermética al aire, solidificándose al enfriarse el agua. Los clavos estarán en contacto con el agua pero no con el aire. Tubo 4: Cubrir dos'clavos hasta la mif.id con agua que contenga en solución un poco de sal común. Estos estarán en contacto con agua, aire y sal. Tubo 5: Envolver parte de un elavo en un trozo de lámina de cinc y colocarlo dentro del tubo, casi sumergido en agua de la canill'a.+ Tubo 6: Envolver parcialmente un clavo en un trozo de papel de estaño, colocarlo dentro del tubo y agregar agua de la canilla, en la mismta forma que en el tubo 5. Tubo 7: Enrollar en un clavo un trozo de alambre de cobre y colocarlo en el interior de un tubo procediendo de la misma manera que con los tubos 5 y 6. Colocar los 7 tubos en una gradilla y dejarlos durante varios dí,as. ¿Qué conclusiones extraen los alumnos con respecto a *las causas que originan la herrumbre? ¿Qué metal es más refractario al óxido; el cinc, el cobre o el estaño? 2.40 iCu&l es la causa de la herrumbre? Tomar 7 tubos de ensayo y 11 clavos limpios. Preparar los tubos de la siguiente forma: Tubo 1: Colocar dentro del tubo dos clavos limpios y cubrirlos hasta la mitad 2.41 ¿Aumenta la masa del hierro durante la formación.de herrumbre? Póngase en ,equilibrio un trozo de hierro sobre el filo de un cuchillo, con ayuda de una pesa de bronce o de una piedra, en la forma que ilustra el dibujo. Déjese ex- tiempo. El polvo de hornear (o bicarbonato de sodio, NaHCO,) reacciona con ácidos como el láctico, de la leche agria, produciendo bióxido de carbono. Los 'polvos de hornear' comerciales frecuentemente contienen un ácido sólido que reacciona con el bicarbonato de sodio únicamente cuando es humedecido. A. Poner un poco de polvo de hoknear en el agua. ¿Es bióxido de carbono el gas desprendido? ¿Lo es el gas que se desprende cuando se pone en el agua bicarbonato de sodio? En un tubo de ensayo hágase reaccionar polvo de hornear con vinagre (ácido acético), o con jugo de limón. El gas producido ¿es bióxido de carbono? ¿Qué clase de sustancia es el jugo de limón? B. Preparar una solución 'de azúcar y llenar con la misma un recipiente, hasta la mitad. Agregar una cucharada de levadura, y dejar reposar durante 2 o 3 días. Construir un dispositivo para observar el burbujeo, que se conectará en la boca del frasco tal como se indica en la figura. ¿Se desprende algún gas de la levadura? ¿Se acumula bióxido de carbono en la parte superior del frasco? Reacción de la levadura en solución azucarada 2.41 Química 62 c quinto del volumen de aire, lo que indica que el oxígeno se ha consumido al herrumbrarse el hierro. El residuo gaseoso no se inflamará al aproximársele una astilla encendida (ver también los experimentos 2.318 y 4.538). Extractos coloreados procedentes de flores, c o m o indicadores de ácidos y bases puesto al aire hiimedo o en el antepecho de una ventana durante algunos días y obsérvese el efecto que produce la herrumbre sobre el brazo m á s largo de la palanca. 2.42 Determinar qué se combina con el hierro durante la formación de herrumbre Humedecer con ,agua el interior de un tubo de ensayo y echar en 61 la medida de una espátula de limaduras de hierro, rotándoio horizontalmente para que las limaduras se dispersen y adhieran a las paredes. C o m o variante; insertar hasta el fondo del tubo un tapón de lana de acero humedecida. Invertir 'el tubo de ensayo en un recipiente lleno de agua hasta m á s o menos un tercio de su altura. Usar ei pico vertedor del vaso para apoyar el tubo, c o m o lo india (la figura. Los nivelmes del agua en el interior y exterior del tubo deben ser iguales y marcarse sobre el mismo. Dejar el tubo en dicha posición durante algunos días. El hi'erro se oxidará, elevándose el nivel del agua en el interior del tubo hasta finalmente detenerse. Agregar nuevamente agua en el vaso hasta igualar ambos niveles, interior y exterior. Se comprobará que se ha disipado un 2.43 Extracción de sustancias coloreadas de las plantas Seleccionar algunas flores de colores brillantes, como la buganvilla purpiirea y roja u hojas coloreadas. Exprimir o mo!er una de dichas flores u hojas en un mortero con una mezcla preparada con 2 cm3 de acetona y 2 cm3 de etanol. Por este medio se extraerá la materia coloreada que pasará al solvente. Filtrar y recoger lo filtrado. Repetir la operación con una o dos flores de diferentes colores. Conservar estas soluciones coloreadas para usarlas como indicadores en el experimento siguiente. 2.44 Empleo de extractos vegetales como 'indicadores' de la acidez o alcalinidad de las sustancias Poner una mancha de ,extractocoloreado de flores sobre un papel de filtro y dejarla secar. Colocar sobre la misma una gota de jugo de limbn. ¿Se observa algún cambio de color? Elegir otros jugos 'agrios' de frutas, jugos envasados y vinagre y realizar el mismo experimento. Estas son sustancias ácidas. ¿Qué cambio de color se observa con ácido clorhídrico diluido? Los colores tligeramente diferentes obtenidos parecen indicar que algunas sustancias son m á s ácidas que otras. Poner un poco del filtrado original sobre otro trozo de papel de filtro; una vez seco ¿cuáles son los colores producidos por el bicarbonato de sodio, la soda para lav'ar,el agua de cal y una solución diluida de hidróxido de sodio? ¿Son éstas sustancias alcalinas o ácidas? ¿Producen todas ellas el mismo color? H e m o s visto que los extractos vegetales actúan como indicadores, informando si una sustancia es ácida o básica, y en qué medida. Agregar algunas gotas de solu- 63 Química ción de bicromato de sodio a 1 cm3 del extracto de flores indicador, en un tubo de ensayo y luego, el jugo de un limón, observando el cambio de la coloración. Ensayar el mismo experimento con agua dme cal y el indicador, seguido de ácido clorhídrico. ¿Qué ocurre? ¿Se puede obtener el color original agregando más agua de cal? ¿Cuántas veces puede camb'ar de cotor el indicador antes de que ,el tubo esté lleno? El tornasol -un extracto de líquenes- es otro indicador de origen vegetal. Los químicos preparan un indicador universal en forma de solución, o bien desecado, en papel de filtro. Este no soiamente indica si una sustancia es ácida o básica, sino también su grado de acidez. Los alumnos pueden estudiar los efectos del indicador universal1 en todas las soluciones mencionadas. Para evitar el uso del n o m bre de un color como índice de acidez, se emplea una escala numérica desde O a 14, denominada escala del pH, la que no obstante ser originalmen'teuna expresión m a temática cuantitativa, puede usarse simplemente para indicar 'el grado de acidez o alcalinidad, como un número comprendido entre dichas cifras. La acidez es una propiedad de las soluciones cuyo p H es inferior a 7. Aquell'as cuyo p H es mayor que 7 son alcalinas, o básicas, y las que tienen p H igual a 7 no son ácidas ni básicas: son neutras. Investigar el p H del agua &es neutra? E n el frasco o paquete del indicador universal se hallará una tabla en la que se indican los colores y valores del p H asociados a los mismos. Las variaciones de coloración de un indicador universal simple pueden ser similares a las siguientes: Color número de PH Rojo 1-3 4-5 6 7 8 Anaranjado Amarillo Verde Azul Indigo Violeta Acido/Base m u y ácido débirmente ácido m u y débilmente ácido neutro m u y débilmente b&sicO 9-10 débilmente básico 11-14 m u y básico Usar dos gotas de indicador universal en 10 cm3 de solución a ensayar. 2147 Crecimiento de los cristales 2.45 Observación del crecimiento de los cristales Los cristales de tiosulfato de sodio crecen rápidamente a partir de una solución acuosa sobresaturada. La fórmula de dichos cristales es Na,S20, 10H,O. Calentándolos, estos cristales se disuelven en parte de su agua de cristalización. Poner cristales de tiosulfato de sodio en un tubo de ensayo hasta una altura de 3 o 4 cm. Agregar 1 o 2 gotas de agua. Calentar suavemente hasta que los cristales se hayan disuelto. Parecerán 'fundirse'. Luego, dejar enfriar. N o es probable que los cristnles se formen a menos que se deje caer en la sdución un pequeño cristal semilla de tiosdfato de sodio. U n a vez hecho esto, los cristales comenzarán a crecer extendiéndose rápidamente a toda la solución. La observación de SU crecimiento desde un punto central, es fascinante. Si los alumnos tienen el tubo en sus manos mientras se produce la cristalización ipodrán agregar algún otro comentario? 2.46 Observación del crecimiento de los cristales de naftaleno a partir de su fusión Poner un poco de naftaleno sobre un portaobjetos de vidrio. Sostenerlo sobre una llama hasta que los cristales se fundan. Colocar un cubreobjetos sobre el líquido y dejarlo enfriar. Observar el crecimiento de los cristales con una lupa. A veces éstos crecerán simultáneamente desde varios puntos, lo que originará la fohación de 'límites' en los lugares de encuentro. Los alumnos pueden intentar dibujar la forma del límite entre los cristales en formación y la fusión. Es sorprendente observar los cristales a través de filtros de polaroid. 2.47 Cristales con diferentes formas Determinar experimentalmente las concentraciones correctas de Isis siguientes sales en soluciones acuosqs que formarán cristales cuarldo se las coloque sobre u n portaobjetos de microscopia. Las soluciones demasiado concentradas producirán un 2.47 Quimica cúmulo de cristales con excesiva rapidez. Las soluciones adecuadas se conservarán tibias en un vaso con agua caliente, en el curso de la investigación. Seguidamente se enumeran a título de ejemplo, diferentes tipos de cristales: A D C E F A B c D E F regular (ciibico) tetragonal ortorrómbico hexagonal monoclínico triclínico Cristales cúbicos: Cloruro de sodio y cloruro de potasio. Cristales tetragonales: sulfato de níquel, nitrato de potasio, sulfato de cinc. Cristales monoclínicos: clorato de potasio, sulfato de sodio. Cristales triclfnicos: sulfato de cobre. Los cristales octaédricos se forman cuando cristaliza el cloruro de sodio en soluciones alcalinas de urea o hidróxido de amonio. Una mezcla de cloruro de sodio y alumbre, en solución, origina cristales con forma de embudo. Observar estos cristales colocando 2 o 3 gotas- de solución concentrada, tibia, sobre un portaobjetos de microscopio, mirándolos con un vidrio de aumento o con el microscopio. 2.48 Estudio de las dos formas distintas de los cristales de azufre Las dos formas cristalinas del azufre, rómbica y monoclínica, se pueden formar en una solución de xilol. Dicha sustancia es 64 inflamable, pero puede calentarse con seguridad en un tubo hervidor de Pyrex SObre llama baja. Hierve aproximadamente a la temperatura de 140" C, según la proporción de isómeros. Temperatura superior a la de los puntos de fusión y de transición del azufre. C o m o variante puede emplearse como solvente el tolueno, pero, dado que es mucho m á s volátil y también inflam,abie deben adoptarse grandes precauciones para evitar que su vapor arda. El punto de ebullición del tolueno es dc 111" C, también por encima de la temperatura de transición del azufre monoclínico y rómbico, que es de 95" C. Disolver el azufre molido en xild caliente, dejando un exceso de azufre en el fondo. Al enfriarse, la solución puede enturbiarse pero, poco después, se solidificará. El azufre del fondo y largos cristales con forma de agujas de azufre monoclínico, crecerán hacia arriba a través de la solución. Dejar que enfríe. Puede presentar aún coloración amarillo pálido, debido a la solución saturada remanente, de azufre rómbico. Verter sobre un portaobjetos de microscopio una o dos gotas de la solución clara. Se desarrollarán cristales de azufre rómbico y su forma, distinta de la de los cristales monoclínicos podrá observarse con la ayuda de una lupa. 2.49 Crecimiento de grandes cristales (a) El punto de partida para el crecimiento de grandes cristales es un cristal 'semilla' que deberá tener una longitud entre 0,5 9 0,8 cm. Estos pueden prepararse mediante la evaporación lenta de aproximadamente 30 cm3 de solución saturada en un cristalizador de vidrio. Secar los cristales seleccionados como semillas y atarlos con un hilo de algodón. Previamente, deberán lavarse las manos para mantenerlas limpias de impurezas,.que afectarían fácilmente las dimensiones y forma de los cristales. Colgar el cristal semilla, de un alambre doblado como en la figura, a unos 5 c m por sobre el fondo de un frasco y llenarlo con una solución de la sal, ligeramente por debajo del punto de saturación, antes de colocar el cristal en la posición indicada. 65 2.51 Química (b) Otra forma de sostener un cristal semilla, que también proporciona una montura para el mismo durante el crecimiento, consiste en colocarlo en el extremo de un tubo de vidrio. Tomar un trozo de tubo del largo conveniente y de A B cubierta de genero sujeta con un alambre cristal semilla aproximadamente 3 m m de diámetro y calentarlo en la llama hasta que su extremo se ablande lo suficiente para estrechar su orificio apretándolo con unas pinzas o brusdas. U n a vez frío, dejar caer en el mismo los cristales semillas hasta que uno de ellos quede aprisionado en el agujero. Se lo asegurará en su lugar dejando caer otros cristales sobre el mismo. Hecho esto, colocar el tubo de tal forma que el cristal semilla en su extremo quede sumergido en la solución. Comenzará entonces a crecer. Si lo hace en forma desproporcionada o en la superficie se desarrollan pocos cristales, colocar la tapa al recipiente durante algún tiempo, lo que producirá la disolución de los cristales pequeños. Si el cristal no estuviera suspendido, será conveniente darlo vuelta frecuentemente para que el crecimiento sea igual en todas sus caras. Si el crecimiento del cristal tiene lugar en un cristalizador, el líquido puede ‘ascender’ por las paredes del mismo, lo que puede impedirse frotando con vaselina la parte superior interna, próxima al borde. Puede aumentarse la evaporación, colocando el frasco con el cristal en crecimiento sobre una lata, en cuyo interior se habrá instalado una lamparita de 15 vatios. También acelerará el proceso de cristalización una corriente de aire producida mediante una pantalla, sobre la superficie de la solución Los cristales desarrollados en soluciones acuosas pueden conservarse sumergidos en cloruro de carbono (IV), benceno u otro líquido similar. También pueden preservarse recubriéndolos con barniz transparente. 2.50 Cúmulos de cristales para exhibir Un capullo de cristales. Embeber trozos de carbón de leña, ladrillo o porcelana no vitrificada en una solución saturada de cloruro de sodio y mantenerlos cubiertos por el líquido, agregando solución saturada, durante un período de dos semanas. Transcurrido ese lapso, mezclar con la solución de cloruro de sodio un poco de coIorante azul de Prusia, o tinta, agregando el mismo a los trozos de carbón vegetal. Dejar luego evaporar hasta 5u desecación. Se formarán capullos de cristales. Agregando distintas sustancias colorantes podrá producirse variedad de colores. Corona de cristales. D e un trozo de lata de conservas, recortar una corona y atarla con un pedacito de alambre*en la form a que ilustra la figura, envolviéndola luego con tiritas de t@la de algodón. Sumergirla por completo en una solución de bicromato de potasio y luego dejarla secar. Sobre la tela se formarán cristales semillas. Preparar una solución saturada de bicromato de potado a 80” C y sumergir la corona en la misma durante aproxima- damente un día. Se formarán cristales rojos, que lucirán en hermoso despliegue, sobre la corona. Si ésta es pequeña sólo se requerirá una reducida cantidad de bicromato de potasio. 2.51 Cómo partir cristales Si se dispone de cristales de calcita o de cloruro de sodio, pueden partirse de la siguiente manera: Procurarse una hojita de afeitar del tipo ’ 2.51 Química 66 tiempo antes de que se perciba el lento hormigueo de las partículas. Elegir una pequeña y centrar en ella la atención. Se observará que aunque al principio parece estar siempre en un mismo lugar, en realidad se desplaza continuamente en todas direcciones. La causa de este fenómeno reside en que desde todas las direcciones recibe golpes de las moléculas de agua, mucho más pequeñas e invisibles. U n modelo que, aunque no m u y exacto puede ayudar a los alumnos a comprender lo que están observando, puede hacerse utilizando una cubeta en la que se hayan colocado numerosas cuentas pequeñas y livianas y, en medio de ellas, una bolita grande. Las cuentas pequeñas representan a las moléculas de agua y la bolita grande a una partícula de grafito en suspensión, o de pasta dentífrica. Nuestro modelo no es a escala, dado que, en la naturaEl mineral denominado galena (sulfuro leza, la menor partícula visible, aun con de plomo) se encuentra en cristales cúbi- el auxilio del microscopio, contiene alrecos que se parten fácilmente según tres dedor de 1010 o 1011 átomos. Cuando se planos de fractura que forman ángulos sacude la cubeta, las cuentas pequeñas rectos entre sí. Las micas presentan a golpean desde todas las direcciones a la menudo un hermoso clivaje y pueden di- bolita grande. E n este caso, las fuerzas vidirse en numerosas hojas flexibles m u y se anulan al cabo de poco tiempo y el resultado es que la bolita se desplaza con delgadas. movimientos m u y pequeños, pero retorna al mismo lugar. L a materia en forma de partículas. SU movimiento, número y dimensiones B. Llenar un vaso con agua de la canilla y proyectar en su interior luz solar con 2.52 Movimiento browniano ayuda de una lente. Se podrán observar A. El gráfico coloidal (obtenible comer- las particulas de materia sólida en suscialmente bajo el nombre de Aquadag) O pensión en el lugar donde está situado el la pasta dentifrica (que contiene partícufoco de los rayos luminosos. las de óxido de magnesio) pueden e m plearse para observar el movimiento de partículas m u y pequeñas, pero visibles, en 2.53 U n gas más pesado que el aire que se difunde hacia arriba suspensión en los líquidos. Poner una goA. Llenar un frasco con bióxido de a r ta pequeña de Aquadag en u n portaobjeto de microscopia y revolver sobre la mis- bono e invertirlo sobre otro similar, lleno m a agua destilada hasta que se torne casi de aire. Luego de un momento, separar los totalmente incolora. C o m o alternativa, frascos, verter un poco de agua de cal efectuar la misma operación con pasta en el de abajo y sacudirlo. Esta se tornadentífrica (sólo se requiere una ínfima rá lechosa indicando que el bióxido de cdrproporción de ésta en el agua). Colocar bono, por ser el gas más pesado ha caído un cubreobjeto y poner la preparación en el frasco inferior. Repetir el experisobre la platina del microscopio. Iluminar mento, pero esta vez colocando el bióxido lateralmente y observar con el objetivo de de carbono en el frasco inferior e invirmayor aumento. Puede transcurrir cierto tiendo sobre éste el que contiene aire, en representado en el dibujo. U n bisturi de los empleados en biología será también m u y adecuado. Apoyar la hoja sobre el cristal con su cara paralela a los planos de las caras opuestas A y B. Con un martillo pequeño, dar un golpe neto en la hojita. Tratar de partir el cristal aplicando la menor fuerza posible. Este se escindirá por su plano de simetría. Si la hoja no está correctamente dirigida, el cristal se desmenuzará en lugar de dividirse en dos partes. 2.56 Química 67 T L/ 0 2.53 Difusión hacia arriba del gas pesado, bióxido de carbono la f o m que ilustra el dibujo. Si ambos frascos se mantienen en dicha posición alrededor de 5 minutos, cierta cantidad de bióxido de carbono pasará por difusión al frasco superior. La prueba de agua de cal demostrará la presencia de bióxido de carbono en el recipiente’ superior. Debido al mismo fenómeno, pasará también algo de aire al frasco de abajo. 2.54 Comparación de la velocidad de difusión de los gases amoníaco y cloruro de hidrógeno El aparato para la experiencia está representado en el dibujo. El tubo largo de vidrio debe estar en posición horizontal, con tapones en ambos extremos. Empleando unas pinzas largas o unas bruselas, introducir un trozó de algodón en rama en ácido clorhídrico y otro en hidróxido de amonio, ambos concentrados, escurrir el exceso de iíquido e introducir simultáneamente, en la medida de lo posible, el trozo de algodón con amoníaco en uno de los extremos y en el otro el fragmento con ácido. Cerrar con los tapones ambas extremidades del tubo. Al cabo de un rato buscar cuidadosamente el anillo blanco que se formará donde el gas amoníaco y el cloruro de hidrógeno se encontraron luego de haberse difundido en el aire, uno en dirección del otro. El amoníaco es el gas menos denso, por lo que el anillo _ . 2.64 Una carrera de difusión A tubo de vidrio de 1 metro de longitud y 2 c m de diámetro B algodón en rama impregnado en solución concentrada de amoníaco c algodón en rama impregnado en solución concentrada de ácido clorhídrico blanco de cloruro de amonio se formará m á s cerca del extremo del tubo que contiene cloruro de hidrógeno que del correspondiente ,al amoníaco. 2.55 Difusión de líquidos A. Colocar un cristal de bicromato de potasio o de bicromato de amonio en el fondo de un vaso con agua. U n a forma de hacerlo es introduciendo un tubo de vidrio en el interior del VISO, de manera que toque el fondo y dejando caer el cristal por el interior del tubo. Tapar el extremo del mismo con el dedo y revolver suavemente, dejando el cristal e n el interior del vaso. Al cabo de m u y poco tiempo, el COlor del cristal disuelto se habrá difundido completamente en el agua. B. Llenar un frasco m u y pequeño con una solución fuerte de permanganato de potasi0 y colocarlo destapado dentro de u n recipiente más grande. Llenar éste con cuidado, vertiendo el agua por uno de sus costados, hasta que el nivel de la misma cubra la boca del frasco pequeño. Dejarlo así durante algunos días. La solución de permanganato de potasio 5e difundirá por completa, uniformemente, en el agua. 2.56 Investigando la materia en forma de partículas Poner un cristal de permanganato de potasio en el interior de un tubo de ensayo. 2.56 Química Agregar 1 cm3 de agua y disolver el cristal por completo, agitando vivamente el tubo, tapando su boca con el dedo pulgar. Agregar luego agua hasta completar un volumen total de 10 cm3. Se obtendrá así una dilución ‘a 10 veces’. Poner estos 10 cm3 de solución color púrpura en un vaso de 100 cm3 y llenarlo con agua. Se tendrá ahora una dilución ‘a 100 veces’, Llenar con la misma un tubo de ensayo de 10 cm3 y tirar el resto. Diluir nuevamente esta solución en el vaso a 100 cm3. Se obtendrá ahora una dilución ‘a 1000 veces’, ¿cuántas veces podrá diluirse la solución en un factor de 10 hasta que su coloración palidezca tanto que sea apenas visible? El factor de dilución final demostrará que si la materia está constituida por partículas, las dimensiones de éstas deben ser m u y pequeñas. 2.57 Determinación del tamaño aproximado de una molécula Elegiremos una molécula de aceite porque su densidad es inferior a la de agua, y flotará en la superficie de la misma sin disolverse. Si ésta es lo suficientemente grande, cabe suponer que el aceite, m á s liviano, se extenderá sobre ella formando una capa de una molécula de espesor, denominada capa monomolecular y no formará pequeños ‘conglomerados’ de moléculas. Si 5e conoce el volumen del aceite y la superficie cubierta por el mismo, podrá calcularse el espesor de la capa m o nomolecular,dividiendo el volumen por el V I A B capa de aceite polvo sobre la superficie del agua área. Para el experimento se requiere una cubeta que deberá tener no menos de 30 c m cuadrados, para no reducir la película de aceite. Espolvorear la superficie del agua con polvo m u y fino, como por ejem- 68 plo, talco. Al verter el aceite en el agua, éste empujará al polvo hacia los bordes, y el área cubierta por el aceite será fáciimente visible (ver el dibujo). Para determinar el volumen del aceite, verter cn la cubeta uno liviano (lo mejor será un producto liviano de la destilación del p e tróleo) . Establecer el volumen de cincuenta gotas haciendo pasar el aceite gota a gota a través de una bureta y contando éstas. Dejar caer una gota más sobre un trozo de plástico. Tocar esta gota de aceite con la extremidad de una varilla de vidrio y luego tocar con ésta la superficie del agua, previamente preparada. El aceite se extenderá y podrá medirse en form a aproximada el área cubierta por el mismo. Finalmente es menester estimar la fracción de aceite retirada por la’punta de vidrio, lo que puede hacerse aproximadamente, retirando con ésta fracciones sucesivas de una gota hasta consumirla totalmente. Hecho esto, podrá calcularse el volumen del aceite depositado en el agua y efectuar una estimación del espesor de la capa. Este resultará probablemente del orden de 106mm,que será por lo tanto, el diámetro aproximado de una molécula de aceite. 2.58 Estudio de una suspensión de partículas E n un tubo de ensayo, mezclar, agitando, agua y tierra procedente de un suelo arcilloso. Dejar que se asiente y observar en la parte superior la capa de humus, debajo de ésta, la suspensión turbia de arcilla, y en el fondo las partículas pequeñas de roca y minerales. Filtrar el líquido. Los alumnos comprobarán que el filtrado está aún turbio, debido a que las partículas de arcilla han pasado a través del papel de filtro. LComprenden los alumnos por qué razón las partfculas en suspensión no se asientan, aun después de varios días? Las dimensiones de las partículas coloidales oscilan entre aproximadamente 1 mp y 100 mp (1 mp es 1 milimicrón o 10-amm). Dividir el filtrado en dos porciones, en sendos tubos de ensayo, separando uno de ellos como control. Al otro, agregarle algunas gotas de solución de cloruro de ba- 69 Química rio o de alguna sal de aluminio. Observar lo que ocurre al cabo de media hora y de una hora. El mismo efecto tiene lugar cuando la arcilla en suspensión en el agua de un río se mezcla con las sales procedentes del agua del mar. E n muchas regiones cálidas, la sal cristaliza en piletas construidas sobre el lecho arcilloso, cerca de la desembocadura de los ríos. Conductividad eléctrica de las sustancias 2.59 Sustancias sólidas conductoras de la electricidad Para las experiencias sobre la conductividad, los alumnos deberán emplear un aparato como el que se ilustra en la figura. La fuente de corriente continua pueden ser pilas secas conectadas en serie, que suministren una tensión de 6 voltios. La A fuente de corriente continua de 6 voltios B electrodos lámpara, que deberá ser de baja potencia indicará el paso de la corriente. Los electrodos podrán ser de carbón o de acero y se podrían montar, tal vez, en un soporte de madera, a través de tapones de corcho o goma, de m o d o que estén separados uno de otro a una distancia fija. A. Para comprobar la conductividad de sustancias sólidas se establecerá un buen contacto entre la superficie de estas y a m bos electrodos (primero deberá limpiarse la superficie del sólido). Los alumnos podrán confeccionar una lista de todos los metales que puedan conseguir. Todos ellos son conductores de la electricidad, como así también el carbon, idescubrirán que los s6lidoc no metálicos, como los plásti- 2.60 el naftaleno, la cera, el azúcar, el cloruro de sodio y el azufre no son conductores de la electricidad? COS, B. El vidrio puede ser conductor. Calentar bien una varilla de vidrio hasta que? comience a ablandarse y probar con el aparato en la parte caliente y blanda. El vidrio en estado de fusión es un buen conductor de la electricidad (ver también el experimento 2.155). 2.60 ¿Qué líquidos conducen la electricidad? A. E n primer término ensayar con líquidos obtenidos de sustancias en fusión. Fundir las siguientes, calentando suavemente y con las debidas precauciones, pues de lo contrario podrían inflamarse y arder: #azufre,cera, naftaleno, material de polietileno, estaño, plomo y, si 5e puede obtener, una sal de bajo punto de fusión, como por ejemplo, el bromuro de plomo (se funde a 488" C) o el ioduro de potasi0 (punto de fusión, 682' C). Comprobar la conductividad de la fusión introduciendo en ella los electrodos y esperando un momento hasta que éstos hayan alcanzado la misma temperatura. Esta precaución asegura que los electrodos estén en contacto con la porción liquida de la sustancia y no con partes solidificadas. Raspar y limpiar los electrodos entre una y otra prueba. B. Ensayar con etanol (o alcohol metiliCO), acetona, cloruro de carbono (IV), vinagre y soluciones de azúcar, de sulfato de cobre (II), de cloruro de sodio y con otras sustancias disueltas en agua. Limpiar y secar los electrodos después de cada prueba. C. Comprobar la conductividad del agua destilada pura, poniendo los electrodos en el interior del vaso que la contenga. Los alumnos verificarán que la lamparita n o se enciende, porque el agua pura no es conductora de la electricidad. Gradualmente, disolver en la misma algunos cristales de sal común: ¿Qué ocurre con la lamparita a medida que la sal se disuelve? ¿Podrán ahora los alumnos clasificar las sustancias según los siguientes grupos: 2.60 Química (a) las que son conductoras en estado sólido y las que no lo son; (b) las que conducen la electricidad en estado líquido y las que no la conducen; (c) las que son conductoras cuando están disueltas en agua y las que en dicho estado no lo son? Materiales de construcción 2.61 Preparación de aleaciones de plomo y estaño El plomo y el estaño deberán ser normalmente puros. El estaño se funde a 232°C y el plomo a 327" C. Pesar trozos de plom o y estaño para preparar cuatro aleaciones: al 20 %, 40 %, 60 "/o y 80 5h de estaño. Las cifras indican el porcentaje de estaño en el peso de la aleación. Para cada una, colocar las cantidades correctas de plomo y estaño en un crisol o en un tubo de ensayo de Pyrex. Cubrir las metales con un poco de carbón vegetal m o lido, para impedir su oxidación y calentarlos hasta que se hayan fundido. Revolver la mezcla con una astilla de m a dera para activar la disolución de los metales. El metal fundido se verterá seguidamente dentro de un molde. Se puede construir un molde apropiado pasando una mecha por la rosca de una tuerca, de manera que quede un orificio liso de aproximadamente 0,6 c m de diámetro, y cortando luego la tuerca en dos mitades con una sierra para metales (ver el dibujo). Atar ambas mitades unidas, con un alambre para fundición y colocarlas sobre un trozo de amianto. Verter con mucho cuidado el metal fundido en el molde hasta llenarlo. Mientras se vierte apartar con una astilla al carbón. U n a vez que se haya enfriado, retirar ambas mitades de la tuerca dejando libre la aleación. 70 2.62 C ó m o determinar si las aleaciones de plomo y estaño son más duras que los metales puros Fundir las cuatro aleaciones y los dos metales puros descriptos en el experimento precedente y rotularlos con el porcentaje de su composición. Procurarse un punzón de metal con buena punta y un tubo metálico o plástico en el cual entre el punzón holgadamente. El tubo debe tener un largo aproximado de 1 m . Su finalidad es guiar al punzón mientras éste c'ae libremente sobre la superficie de la aleación (ver la figura). La punta aguda del punzón hará un pequeño agujero en la superficie de la aleación. Cuanto m á s blanda sea ésta, mayor será aquél. Midiendo el diámetro del orificio dejado por el punzón puede establecerse una comparación de la dureza relativa de cada aleación. La aleación de estaño al 60 c/c será la m á s dura, y se comprobará que los metales puros son menos duros que estas aleaciones. El diámetro del orificio puede medirse satisfactoriamente con un calibre con vernier y empleando una lupa. 2.63 ¿En qué medida la aleación afecta el punto de fusión de los metales? (a) Fundir las cuatro aleaciones y los dos metales puros descriptos en el experimento 2.61 y verter algunos glóbulos de cadr 71 Química metal sobre una tela de amianto. Roturar cada grupo de glóbulos con la composición metálica correspondiente. (b) Seguidamente preparar un trozo de hierro cuadrado de aproximadamente 12 c m de lado y 0,2 o 0,4c m de espesor. Marcar el centro y trazar un hexágono como se muestra en la figura. E n cada vértice de éste perforar una pequeña concavidad. Todas deben ser de iguales dimensiones y hallarse a igual distancia del centro. Perforar agujeros pequeños en los cuatro vértices del cuadrado; pasar a través de éstos un alambre y suspender horizontalmente de un soporte la placa metálica. Con tiza marcar las seis depresiones de acuerdo con la siguiente distribución: 1, plomo puro; 2, 20 % de estaño; 3, 40 % de estaño; 4, 60 % de estaño; 5, 80 $4 de estaño y, 6, estaño puro. (c) Elegir bolitas procedentes de los glóbulos obtenidos en (a) que coincidan con la composición de 1 a 6 arriba indicada, y poner cada bolita en la concavidad que corresponda (observar la figura). La placa metálica deberá calentarse exactamente en su centro, de manera que Ile- gue a cada bolita la misma cantidad de calor. Pinchando cada una de ellas con una astilla de madera podrá apreciarse fácilmente si se han fundido, y cuando 10 estén todas, se quitará metal fundido de las más grandes, con la ayuda de una astilla de madera para que todas tengan iguales dimensiones. Cuando las bolitas se hayan fundido, retirar la llama del m e chero de Bunsen y dejarlas enfriar. La primera en cristalizar será la de plomo puro cuyo punto de fusión es el más elevado. Conseguir un reloj con segundero. Poner en marcha éste (o bien anotar Ia hora) cuando se solidifique el plomo y repetir la operación al solidificarse cada 2.64 una de las aleaciones de estaño puro. Los resultados pueden tabularse de la siguiente forma: Metal o aieación liernpo en segundos transcurrido entre la solidificación Y la de la aleación Solidificación del plomo puro Cero segundos Solidificación 20 % de .. . segundos después estaño del plomo Solidificación 40 % de ... segundos después estaño del plomo etc. etc. O Eo 2: rns «)% 60% 8oz Cornposici6n de la aleaci6n ,sI ,mLD W 6n3 P (d) Confeccionar un gráfico con los resultados (ver la figura). Admitiendo que la aleación que demora m á s tiempo en solidificarse después del plomo, es la que tiene punto de fusión m á s bajo, de los dos últimos experimentos se extrae la conclusión de que la aleación de m á s bajo punto de fusión y también la m á s dura es la que contiene alrededor del 60 % de estaño. 2.64 Efectos del calentamiento en agujas de acero Conseguir algunas agujas de coser de 4 a 5 c m de largo. Están fabricadas con aleaciones de hierro y carbono, pero la proporción de este último es m u y pequeña. Si se trata de doblar alguna, se comprobará que es dura y elástica. A. Recocido. Calentar la aguja al rojo brillante. Sostenerla verticalmente en la llam a y luego levantarla, retirándola fuera de la misma m u y lentamente, empleando en dicha operación alrededor de un minuto. U n a vez frío, tratar de doblarla. Será blanda y fácilmente doblable alrededor de un lápiz. 2.64 Química B. Templado. Calentar la aguja al rojo brillante y cuando win está caliente sumergirla por completo en agua fría. Tratar ahora de doblarla: será quebradiza y se romperá fácilmente en pequeños trozos. C. Revenido. Ni la a,guja blanda ni la quebradiza son útiles. Por lo tanto, deberá restituírsele SU dureza y elasticidad. Calentar y templar una aguja, como antes, hasta transformarla en un ejemplar duro y quebradizo. Limpiarla cuidadosamente y pulir su superficie con tela esmeril. La aguja deberá calentarse ahora m u y suavemente hasta que aparezca en su superficie una capa de óxido azul oscuro. Este color indicará la temperatura de temple de la aguja. U n a vez fría, tratar de doblarla. ¿Tiene la dureza y elasticidad originales? Las propiedades de este acero al carbón dependen de la disposición de los átomos de carbono con respecto a los de hierro, El recocido, templado y revenido, tienen por efecto alterar esta distribución de una manera específica. Para esta experiencia, pueden emplearse en vez de agujas, ciertos tipos de hojas de afeitar. 2.65 Comparación de la resistencia del barro, arcilla y ladrillos de arena Localizar un lugar de suelo arcilloso o de barro. Si éste se encuentra seco deberá mezclarse con agua. Para hacerlo, colocar dentro de un recipiente adecuado o en un tazón plástico, 350 cm3 de agua. El m e jor metodo consiste en moler la arcilla seca hasta pulverizarla, y luego trabajarla con agua hasta obtener una pasta espesa y fluida. Amasarla entre los dedos hasta que desaparezcan los grumos. 'Habrá alcanzado el grado correcto de consistencia cuando forme una pasta espesa y flexible con tendencia a adherirse a sí misma más que a los dedos. Extender entonces la arcilla o barro m u y uniformemente sobre una superficie plana, formando una plancha de 1,5 c m de espesor, y luego, con un cuchillo limpio y mojado, cortar 3 o 4 ladrillos del mismo tamaño. Conseguir también un ladrillo, adquiriéndolo a un contratista de obras. El estudio de estos ladrillos comprende: (a) verificar si se producen rajaduras; (b) si se des- 72 prende material de 14a superficie cuando se la frota con el dedo seco; (c) si se desprende al frotar con el dedo húmedo; (d) comprobar la resistencia de los pequeños ladrillos de 5 X 10 X 1,5 cm, apoyando sus extremos sobre los bordes de dos mesas y aplicando una carga en su centro, lo que puede lograrse con la ayuda de pe- sas o, en el caso de los ladrillos m á s fuertes, suspendiendo de los mismos un balde en el que se irá echando arena hasta que el ladrillo se rompa. Tanto las pesas como el balde deberán suspenderse cerca del suelo, en la forma que ilustra la figura, de manera que la distancia a recorrer en la caída sea corta. 2.66 Fabricación de ladrillos empleando cemento Confeccionar 5 cajas con papel rígido o cartulina, de 1,5 c m de profundidad, 5 c m de ancho y 10 c m de largo. Asegurar los bordes con cinta engomada o broches (ver el dibujo). E n estas cajas se puede moldear un ladrillo de cemento, del mismo tamaño que los de arcilla. La superficie in- terna de las cajas deberá unt-r. a se con un poco de aceite o grasa. Conseguir de un constructor un poco de cemento portland, fresco. A. Construcción de un ladrillo con cemento y agua. Mezclar el cemento con agua 73 Química hasta obtener una pasta espesa y llenar con ella la caja, alisando la superficie superior al nivel del papel. El ladrillo deberá ‘fraguar’ en pocos minutos, pero tardará varios días en ‘endurecerse’.El ‘fraguado’ es el cambio desde el estado de fluidez hasta el de material rígido, cuya superficie, sin embargo, puede marcarse con un clavo. Por ‘endurecer’, se entiende adquirir 13 dureza de una piedra. B. Ladrillo de cemento, arena y agua. Mezclar 1 parte de cemento en polvo con 3 partes de arena limpia. Amasar con agua hasta formar una pasta espesa y verterla en la caja de papel. Emparejar la superficie y dejar que fragüe y endurezca. C. Ladrillo de cemento, arena, pedregullo y agua. Hacer un ladrillo como antes usando 1 parte de polvo de cemento, 1 de arena, 3 de pedregullo limpio y agua. Moldear el ladrillo y dejar fraguar y endurecer. Esto es un ladrillo de hormigón. D. Ladrillo de cemento, cal, arena y agua. Los constructores adquieren cal viva y la mezclan con agua en la obra, en el m o mento de su empleo, para obtener hidróxido de calcio. Mezclar 1 parte de cemento, 5 de cal apagada, del tipo usado por los constructores (hidróxido de calcio), y 2 de arena y preparar una pasta agregándole agua. Moldear un ladrillo y dejarlo endurecer. Proponer a los alumnos que identifiquen los diversos tipos de ladrillos e m pleados en su vecindad. Podrán confeccionar una tabla con las características y uso de los mismos. E n una población las paredes de las casas pueden estar hechas con barro o arcilla mediante la mezcla de una cantidad adecuada de tierra con agua. Este material puede haberse aplicado en forma de revoque sobre una pared formada por varillas entrelazadas o bien haberse empleado en la confección de ladrillos de barro para la construccidn de las paredes. Las de este tipo sufren daños durante las fuertes lluvias. A veces, las paredes están recubiertas interior y exteriormente por un revoque preparado con cemento y arena. La estructura principal de un edificio moderno en una ciudad se construye generalmente de cemento ar- 2.68 mado, recubierto por un revoque de cemento y arena, de superficie m u y áspera. La superficie suave del revoque interior de los edificios se obtiene empleando un revoque preparado con cal. 2.67 U n experimento con yeso de París Este es sulfato de calcio hidratado. Cuando se lo mezcla con agua formando una pasta, ésta fragua rápidamente y se expande. Se emplea como material exoelente para moldeado. Poner en un vaso 4 cm3 de agua y agregar lentamente yeso de París en polvo, con una espátula. Proseguir agregando hasta que el mismo aflore exactamente sobre la superficie del agua. El yeso absorbe el líquido, por lo que al terminar la operación sólo habrá una capa de agua m u y fina por encima del mismo (de aproximadamente 1 mm). Revolver bien la mezcla y cuando comience a espesarse, verterla en un molde de papel y e m parejar la superficie de la misma manera como se procedió con los ladrillos del experimento anterior. Dejar fraguar durante un día. Estudiar la superficie y resistencia de estos ladrillos en forma similar a la efectuada con los de barro y arcilla. El yeso de París no se emplea frecuentemente como material de construcción, pero el sulfato de calcio, como yeso (CaSO, 2H,O), se emplea en la preparación del cemento portland. Electrdlisis de fusiones y soluciones acuosas 2.68 Electrólisis de una fusión Son m u y pocas las sales adecuadas para esta experiencia, con bajo punto de fusión. Lo posee el bromuro de plomo y si puede obtenerse, podrá realizarse un interesante experimento de electrólisis. En cuanto al bromuro de potasio, su punto de fusión (682” C) puede ser demasiado elevado para fundirse fácilmente. El aparato a emplearse está representado en la figura. El bromuro de plomo se fundirá en un vaso pequeño, de vidrio resistente de 50 o 100 cm3 o en un crisol. U n listón de madera con dos agujeros separados entre sí 2 cm, servirá de soporte a los electrodos de carbón. Conectar mediante broches cocodrilo ambas varillas completando el circuito con una lamparita de linter- 2.68 74 Química na para indicar el paso de la corriente, y una batería, también para linterna, de 6 o 12 voltios, o varias pilas conectadas en serie. Los electrodos pueden rotularse, indicando el positivo y el negativo, cilindro abierto, de vidrio, de aproximadamente 8 c m de altura y 2,5 c m de diámetro. U n frasco pequeño, al que se le haya cortado el fondo puede servir igualmente. El cilindro estará provisto de un tarugo de g o m a con dos agujeros portadores de sendos electrodos de carbón con cables de conexión a la batería o Iumte de pomina de lápiz tarugo de g o m a c conducto de malla para blindaje D junta soldaea E alambre de cobre F fuente de poder de 6 voltios c. c. G dos tubos de ensayo de 75 x 10 m m sujetos con de m a A B U vaso o crisol de 100 cm3 B soporte de madera para los electrodos c fuente de poder de 6 voltios c. c. A Los únicos iones presentes en esta fusión son los del bromuro y el plomo. Se percibirá fácilmente al bromo dirigirse hacia el electrodo positivo, que es el ánodo. El hecho de que el bromo aparezca solamente en el electrodo positivo ayuda a comprender la existencia de un ión bromuro negativo. El plomo posee un punto de fusión más bajo y mayor densidad que el bromuro de plomo, y por lo tanto aparece en estado de fusión en el fondo del vaso. Al cabo de 10 o 15 minutos de electrólisis podrá observarse que en el electrodo negativo (el cátodo) se acumula un pequeño glbbulo de plomo. Decantar con cuidado en otro crisol, el bromuro de plomo fundido. La corriente eléctrica habrá descompuesto al bromuro de plomo, cristalino, en gas bromo y plomo metálico. der de 4 a 6 voltios, C.C. Si se emplea corcho, previamente deberá hacérselo estanco, cubriendo toda la superficie del fondo, en torno de los electrodos y en el borde de vidrio, con cera de Faraday u otra cera suave similar. Los electrodos pueden ser barras de carbón procedentes de pilas secas o minas de lápiz. También han resultado adecuados como electrodos los soportes de aleación del filamento en espiral de las lámparas eléctricas. Los electrodos deberán prolongarse alrededor de 2 c m hacia el interior del c i h 2.69 Electrólisis de la solución acuosa de dro y también 2 c m por debajo del mismo una sal para efectuar las conexiones a la batería. Los alumnos deberán comprender que en C o m o las minas de lápiz son frágiles, si las soluciones acuosas existen generalmen- se las emplea, será mejor fijar los electe cuatro iones: dos procedentes del agua trodos de la siguiente manera: Soldar un y dos de la sal disuelta. Los productos se- trozo de alambre de cobre, grueso, B 4 c m rán gaseosos o bien metales, que se de- de conducto de alambre de cobre trenzado para blindaje. Practicar dos agujeros positarán sobre el electrodo negativo. El aparato ilustrado en la figura se ar- en el tarugo de g o m a con una mecha de m a fácilmente. Está compuesto por un 1 m m (1/32 de pulgada). Insertar desde 75 Química arriba el alambre de cobre en el agujero y empujarlo a través del tarugo hasta que el cable trenzado penetre un poco en el agujero. E n el núcleo de este alambre para blindaje se podrá insertar con seguridad la mina de lápiz. Luego, empujar el alambre de blindaje con la mina, dentro del tarugo hasta que el electrodo quede sujeto firmemente por éste. Cortar entonces el alambre de cobre sobrante. Realizar la misma operación con el otro electrodo. Preferentemente, los alumnos prepararán las soluciones, para destacar el hecho de que, en las mismas están presentes el agua y una sal. Verter la solución en el cilindro de vidrio y luego llenar con la misma los dos tubos de vidrio pequeños e invertirlos con cuidado sobre los electrodos. Estos estarán conectados con una fuente de corriente continua, segura, con una lamparita pequeña en serie. Aumentar el voltaje hasta que ésta se encienda indicando el paso de corriente. Cuando esto ocurra, eliminar la lamparita del circuito cerrando el interruptor, como puede apreciarse en el dibujo, con lo cual el flujo de corriente será mayor. Los tubos recogerán el gas que se produzca y podrán verificarse las propiedades del mismo. Empleando electrodos de carbón podrán obtenerse los siguientes resultados: A. Electrólisis del agua. El agua pura no es conductora de la electricidad. Por esta razón, se agregan al agua, en la pila electrolítica, 2 o 3 cm3 de ácido sulfúrico diluido o de solución diluida de sulfato de sodio. Conectar la pila a la fuente de corriente continua y atender a la aparición de burbujas gaseosas en ambos electrodos. Si no se observa ninguna, agregar un poco más de ácido o de solución de sulfato de sodio. Al cabo de 5 o 10 minutos deberá haberse producido suficiente hidrógeno y oxígeno gaseosos como para detectarlos. ¿Pueden elos alumnos anticipar en cuál de los electrodos aparecerá cada uno de dichos gases? B. Electrólisis de soluciones de sales iónicas. La mayoría de las sales iónicas pueden usarse satisfactoriamente en la electrólisis. Las concentraciones de 1 M O 2.71 menos son adecuadas (ver e1 Capítulo primero). El ioduro de potasio producirá iodo en el ánodo y gas hidrogeno en el cátodo. El sulfato de cinc originará una masa esponjosa de cinc en el cátodo y gas oxígeno en el ánodo. El acetato de plomo depositará plomo sobre el cátodo y producirá gas oxígeno en el ánodo. (Si la solución de acetato de plomo está turbia, deberán agregarse algunas gotas de ácido acético.) El cloruro de sodio dará gas hidrógeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo. El sulfato de cobre, depositará cobre en el cátodo produciendo oxígeno en el áriodo. Reacciones químicas 2.70 U n a reacción entre dos elementos E n los experimentos precedentes existen ejemplos de este tipo de reacción, como la que se produce entre el oxígeno y el carbono, entre el oxígeno y el azufre o ontre el oxígeno y el cobre. El presente experimento es una reacción entre el hierro y el azufre. Mezclar la medida de una espátula de azufre, con una cantidad similar de limaduras de hierro. Calentar una pequeña porción de dicha mezcla en papel de amianto o dentro de una tapita m e tálica, de botella, a la que previamente se le habrá quitado la junta de corcho. Tener en cuenta que dicha reacción necesita calor al comienzo, pero, una vez iniciada prosigue sin necesidad de calentar más. Ensayar el producto resultante, que es sulfuro de hierro (11). ¿En qué medida difiere de los'elementos originales? El cobre o cinc en polvo reaccionarán con el azufre, aplicando el mismo procedimiento descripto para el hierro. Precaución: Emplear pequeñas cantidades porque las reacciones son por lo general enérgicas. 2.71 Reacciones entre iones en soluciones acuosas U n a reacción entre iones es fácilmente observable debido a la precipitación de una sal insoluble. U n manual de fórmula suministrará los datos acerca de la solubilidad de las sales. C o m o ejemplos de sa- 2.71 76 Química les coloreadas insolubles, se pueden mencionar el cromato de plata, ioduro de oro y carbonato de cobre. Para obtener éstas, deberá mezclarse en tubos de ensayo soluciones acuosas diluidas de ,lascales que se indican seguidmamente en las columnas 1 y 2. E n cada una de las reacciones, dos iones, uno por cada sal, formarán un precipitado insoluble, indicado en la columna 3. estos metales es probablemente el m á s adecuado. Los alumnos deberán estar c0pacitados para intercambiar ideas acerca de la actividad comparativa de los metales que intervienen en este experimento. 2.73 Observaciones sobre la reacción del sodio con el agua Verter una fina capa de kerosene, de alrededor de 2 a 3 m m de espesor, sobre a 1 S (a) nitrato de plata (ag) + cromato de potasio (ag) 3 cromato de plata (s) (b) nitrato de plomo (ag) + ioduro de potasio (ag) 3 ioduro de plomo (s) (c) sulfato de cobre (ag) 4- carbonato de sodio (ag) 3 carbonato de cobre (s) [(ag) solución acuosa; (s) sólido.] = - = La forma habitual de escribir dichas ecuaciones podría ser la siguiente: 2Ag+(ag) Pbz+(ag) Cu?+(ag) + + + CrO+(ag) 214ag) CO,Z-(ag) --f Ag2Cr04(s) --+ --+ PbIds) CuCO,(s) Los alumnos deberán es-r capacitados para aplicar los datos del manual de fórmulas, sobre la solubilidad, para obtener precipitados de ioduro de plata, sulfato de bario,hidróxido de hierro (111) , y otros. 2.72 Desplazamiento del cobre en una solución acuosa de iones de cobre Para desplazar el cobre de una solución de iones de cobre, poner aproximadamente 10 cm3 de solución molar de sulfato de cobre en un vaso pequeño. Limpiar un poco de cinta de magnesio y cortarla en trozos de 0,5 c m de largo, agregándolos uno a uno a la solución de sulfato de cobre. La reacción resultante puede ser enérgica. A medida que el ión cobre es desplazsdo por el magnesio, desaparecen gradualmente los depósitos de cobre metálico y el color azul. ¿Produce calor esta reacción? Cuando la solución se haya tomado incolora, decantarla del polvo rojo de cobre depositado en el fondo del vaso. Recoger el cobre y ponerlo a secar. ¿Cómo pueden los alumnos verificar que es cobre y no magnesio? La forma usual de escribir la ecuación es: Mg(s) + Cuz+(ag) --+Mgz+ (ag) 4- Cu(s) Los alumnos repetirán el experimento tratando de desplazar el metal cobre empleando los metales cinc e hierro. El polvo de la superficie del agua, en el interior de un tubo de ensayo. Dejar caer un pequeño trozo de sodio de 3 o 4 m m en el kerosene..El sodio se hundirá en el kerosene y flotará en el agua. La capa de kerosene deberá ser lo suficientemente delgada com o para permitir que el sodio sobresalga de la superficie. La reacción entre el sodio y el agua es mucho m á s lenta de lo que hubiera sido si a aquél se lo hubiera sumergido directamente en ésta. Será interesante observarla a través de una lupa sostenida lateralmente (nunca desde arriba), ver la figura. sodio capa de querosene c lupa D agua A B Observaciones: 1. El metal sodio es m á s liviano que el agua, pero m á s pesado que el kerosene. 2. U n a petpefia superficie de sodio reac- 2.75 Quin iica 77 ciona súbitamente provocando la aparición de una corriente de burbujas. ¿Es la corriente mencionada, en uno de los lados, la que origina el movimiento? 3. La forma irregular del sodio varía, transformándose en esférica. ¿Se ha fundido el sodio debido al calor originado por la reacción? -su punto de fusión es de 98" C-. 4. Debajo del sodio se producen variaciones en la refracción y reflexión de ,la luz. ¿Se está disolviendo algo en ei agua? 5. U n h u m o tenue en la zona donde el sodio sobresale por encima del kerosene parece indicar una ligera reacción con el aire. 6. ¿A qué gas pertenecen las burbujas? ¿Puede recogerse suficiente cantidad del mismo como para demostrar que se trata de hidrógeno? de cinc y colocar dicha solución entre dos electrodos de carbón. Conectar éstos a la fuente de 5 a 20 voltios, corriente continua y el cinc se depositará rápidamente sobre el cátodo (ver también los experimentos 2.33 y 2.34). 2.75 Preparación de bióxido de azufre A. U n método simple para preparar con fines demostrativos bióxido de azufre, consiste en quemar el azufre en el aire, lo que puede hacerse colocándolo en un recipiente de porcelana, quemándolo y r-ogiendo el gas resultante por medio de un embudo. Dicho gas se aspira, entonces, hacia el interior de un frasco que contenga agua (observar la figura). fl 2.74 Desplazamiento del hidrógeno de ácidos, empleando otros metales Verter uno de los ácidos indicados en la tabla que se reproduce a continuación, en varios tubos de ensayo, hasta una altura de aproximadamente 5 cm. Poner en cada uno de ellos un trozo de lámina de distintos metales y observar la evolución del hidrógeno comparando las diferentes velocidades de formación delas burbujas. Repetir el procedimiento empleando otro ácido. Metal Acido clorhidrico Acido sulfúrico a 3M a 3M Magnesio Aluminio Cinc (ver nota) Hierro Estaño Plomo Cobre m u y rápido lento moderado m u y lento ninguno ninguno ninguno rápido ninguno lento m u y lento ninguno ninguno ninguno Nota. Si los alumnos desean recuperar el cinc una vez cesada la reacción, pueden primero obtener cristales de sulfato de cinc por evaporación de la solución. Disolver en agua los cristales incoloros de sulfato 2.75A Preparación del bióxido de azufre por combustión A hacia el evacuador B. El gas puede prepararse también en un generador que permita que los ácidos sulfúrico o clorhídrico, diluidos, goteen lentamente sobre el sulfito de sodio. El ácido está contenido en un embudo cardo y un robinete controla el paso del mism o sobre el sulfito de sodio, en el interior de un frasco adecuado. El bióxido de azufre producido puede recogerse en recipientes para gases, tapados con discos de cartulina con un orificio en su centro para el paso del tubo comunicante (ver la figura B). 2.76 Química 78 B. El generador utilizado en el experimento 2.75 B, es un accesorio adecuado para suministrar bióxido de azufre en forma continua para el blanqueo de flores y otros vegetales. En ese caso, el gas pro. cedente del generador se hace pasar a través de un recipiente que contiene al vegetal y el exceso del mismo es absorbido por agua (ver la figura siguiente). El color de la planta blanqueada puede regenerarse fácilmente poniendo a la misma en una solución de peróxido de hidrógeno. Este experimento puede realizarse c o m o introducción a los procesos de reducción y oxidación. 2.75B Preparación del bióxido de azufre en un generador 2.77 Reacción del magnesio con el bióxido de carbono Llenar un recipiente para gases con bióxido de carbono en la forma descripta en el experimento 2.38. Sostener con unas pin2.76 Reducción empleando el bidxido de zas un trozo de cinta de magnesio, limpia; azufre encender el magnesio en la llama del m e A. Agregar 10 cm3 de solución de perman- chero de Bunsen y sumergirlo en el gas de ganato potásico de 0,l M y 10 c m 3 de SO- bióxido de carbono. El magnesio continualución de ácido sulfúrico diluido, de 3 M, rá ardiendo. Los alumnos podrán argüir a 200 cm3 de agua que contenga bióxido que para poder quemarse, el magnesio esde azufre. La solución irá decolorándose tá tomando el oxígeno del bióxido de cargradualmente a medida que el bióxido bono. Si este razonamiento es correcto, de azufre reaccione con el perm,wganato. deberá hallarse carbono en el recipiente El experimento puede prolongarse aún más de vidrio. ¿Pueden los alumnos encontrar si se agrega, revolviendo, una solución de partículas de carbono en éste? Si resulta0,25 M de cloruro de bario, lo que hará ra difícil, el agregado de un poco de ácido que la solución se torne ‘lechosa’ debido sulfúrico eliminará el óxido de magnesio a la formación de sulfato de bario. y todo resto de dicho elemento, no quemado, haciendo más visible el carbono. Blanqueo de flores 2.78 U n método sencillo para titular ácidos y bases Medir con exactitud 20 gotas de un ácido diluido, como por ejemplo, vinagre, y ponerlas en un tubo de ensayo. Agregar una gota de indicador (tanto el anaranjado de metilo como la fenolftaleína, son adecuados). A esta mezcla de ácido e indicador, agregarle, gota a gota, una base diluida, contando las gotas. Dentro del error experimental y siempre que se emplee el mismo cuentagotas, para neutralizar las 20 gotas de ácido se requerirá el mismo número de gotas. U n a pipeta provista de una perilla de g o m a proporcionará un go- 79 Qufmica ter0 satisfactorio. Si se conoce la concentración del ácido será posible estimar la concentración de la base, comparando el niímero de gotas de aquél y de ésta, que reaccionan exactamente. 2.79 Fabricación de jabón con grasas El jabón puede hacerse partiendo de mu.chos aceites y grasas. La reacción consiste en un doble desplazamiento que comprende a una base fuerte, como el hidróxido de sodio y grasas. (a) Obtener del carnicero un poco de grasa animal. Hervirla en agua y el aceite se separará en la superficie. Una vez fría, la grasa se solidificará y podrá separarse del agua. Fundirla nuevamente y cernirla a través de varias capas de tela. (b) Pesar primero la grasa y luego, aproximadamente la tercera parte de su peso de hidróxido de sodio en gránulos o escamas y disolverlo en agua. Tener cuidado de no tocar ni el hidróxido de sodio sólido ni su solución, porque es sumamente cáustico. Calentar la grasa en una cacerola o artesa de hierro y, una vez fundida, agregarle despacio la solución de hidróxido de sodio revolviendo constantemente. Dejar que la grasa con el hidróxido de sodio hiervan aproximadamente durante 30 minutos, revolviendo frecuentemente. (c) El siguiente paso consiste en pesar cierta cantidad de sal común (cloruro de sodio), Se requiere aproximadamente el doble del peso del hidróxido de sodio e m pleado en (b). Luego de haber hervido durante 30 minutos, agregar la sal a 12 mezcla, revolviendo, y dejarla enfriar. El jabón formará una capa en la parte superior. Separarlo del líquido situado debajo, fundirlo y verterlo en cajas de fósforos, donde se solidificará nuevamente en pequeñas barras. Los alumnos podrán comparar la eficiencia de este jabón con la del tipo comercial. 2.82 calor y es posible hacerlo trabajar en nuestro provecho. Durante la reacción los iones han perdido el calor que hemos ganado. A la inversa, cuando el agua que contiene a los iones se enfría, son éstos los que han ganado dicha energía, en tanto que el agua ha perdido una cantidad equivalente. 2.80 Reacciones que liberan energía calorífica A. Poner en un tubo de ensayo 1 c m de altura del polvo blanco sulfato de cobre anhidro. Sujetar un termómetro con el bulbo en el interior del polvo. Agregar agua, gota a gota. Registrar las variaciones de la lectura termométrica. B. Echar aproximadamente 10 c m 3 de solución acuosa de sulfato de cobre en un tubo de ensayo grueso o en un vaso pequeño. Colocar un termómetro con el bulbo en el interior de la solución. Agregar magnesio en polvo (o cinta), poco a poco, hasta que desaparezca el color azul. ¿Qué variaciones experimenta la lectura del termómetro? Precaución: La reacción es enérgica; no efectuarla en una botella tapada. C. En un tubo de ensayo grueso, agregar a un poco de agua, ácido sulfúrico concentrado, gota a gota, deslizándolas por el costado del tubo. Después de echar cada gota, revolver suavemente con un termómetro. ¿Qué. variaciones experimenta la lectura del mismo? La energía de las reacciones quimicas 2.81 Reacciones que enfrían la zona circundante Poner 10 cm3 de agua en un tubo de ensayo (ver el dibujo). Verificar 'la temperatura del agua. A continuación, disolver en el agua alrededor de 2 g de nitrato de potasio. La temperatura descenderá aproximadamente 9" C, lo que significa que las partículas en el proceso de su disolución han absorbido energía en forma de calor, del agua circundante. Puede obtenerse un resultado similar empleando cloruro de potasio, en lugar de nitrato. El siguiente grupo de reacciones incluye iones en solución acuosa. Cuando aumenta la temperatura del agua que contiene a dichos iones, en reacción, se gana este 2.82 Medición del calor de una reacción de neutralización Di.solver en agua, 40 g de hidróxido de sodio en gránulos, completando la solución 80 Química 2.82 cobre, y hierro o cinc, pueden producirse reacciones adecuadmas para esta experiencia, no m u y enérgicas ni con excesivo desprendimiento de calor. Si el metal e m pleado es el cinc, puede escribirse la siguiente ecuación: Zn(s) + CuS+(ag) -+ Zn?+(ag) + CU(S) El empleo de una botella de polietileno para la reacción impide cierta pérdida de calor. C o m o alternativa puede usarse un recipiente de vidrio aislado con polietireno expandido. Los materiales que se requieren son: una botella de polietileno de aproximadamente 50-100 cm3, provista de tapón y termómetro; 0,2M de solución acuosa de sulfato de cobre; hierro (o cinc) en polvo hasta 500 cm3. Será esta una solución de y medios para preparar muestras de apro2~ (ver ei Capítulo Primero). Preparar ximadamente 0,5 g; una probeta graduada también 500 cm3 de solución de 2M de para medir porciones de 25 cm3. ácido clorhídrico. Dejar enfriar ambas soPoner en la botella 25 cm3 de solución luciones a la temperatura ambiente. U n a acuosa de sulfato de cobre. Volver a covez frías, tomar nota de su temperatura. locar el tapón, invertir la botella y agitarla Luego, agregar rápidamente el ácido a la suavemente (ver la figura). Tomar nota base y revolver con un termómetro. Ano- de la temperatura de la solución. Poner la tar la temperatura máxima de la reacción. botella hacia arriba, en posición normal, El aumento debe ser de a!rededor de 13" C. retirar el tapón y agregar 0,5 g de cinc C o m o al agregar una solución a la otra en polvo. (Esta cantidad está en exceso. se habrá duplicado el volumen de agua, Es aproximadamente el doble de la requela solución final contendrá un mol de iones OH-(ag) que al reaccionar con 1 mol de iunes H+(ag) , formará 1 mol de moléculas de agua. Para el cálculo, debemos suponer que el calor <específico,moderadamente débil, de esta solución, es igual al del agua, es decir, de 1 cal por grado Celsius. Por consiguiente, el calor de neutralización o Comprobando el aumento de la temperael de formación de 1 mol de moléculas de tura de reacción de la solución agua 0 partir de llos iones es de 13.000 calorías o 13 kcal g-ecuaciónA. C o m o lqs rida para la solución de sulfato de cobre, partículas en reacción pierden energía ce- de manera que después de la reacción, diéndola a la solución, la variación de debe sobrar un0 parte.) Colocar el tapón, dicha energía puede escribirse de la si- invertir el frasco y agitarlo suavemente, guiente forma: anotando la temperatura máxima que inAH 13 kcal g-ecuación-1 (AHsig- dique el termómetro. La elevación de la nifica 'diferencia de calor'). temperatura deberá ser la misma si se emplean 25 cm3 o 50 cm3 o 1.000 cm3 de 2.83 Determinación de la energía calorí- solución de 0,2M de sulfato de cobre. fica liberada por una reacción con Para una solución de lM, el aumento de la temperatura deberá multiplicarse por 5. desplazamiento de cobre Entre una solución de 0,2M de sulfato de Por consiguiente, el calor de la reacción l.83 =- Química 81 2.85 para 1 g-fórmu!a de cristales de sulfato de cobre, será: 5 X incremento de la temperatura x 1.000 calorías. C o m o las partículas que reaccionan pierden energía cediendda a la solución, la variaci6n de la energía puede escribirse: = -5 X incremento de la temperatura, kcal g-ecuación-1 Repetir el experimento usando 0,5 g de hierro en*polvo o en limaduras. Esta cantidad se halla, nuevamente, en exceso para que el sulfato de cobre se consuma totalmente. Los incrementos de la temperatura obtenidos p a m un$asolución de 0,2M son por lo general1 del orden de 9" a 10" C para el cinc y de 6' a 7" C para el hierro. Energía eléctrica de las reacciones químicas E n el experimento que sigue, el metal cinc se transformará en iones de cinc y los iones de cobre, en ,cobre metálico: Zn(s) + Cul+(ag) --+Znl+(ag) + Cu(s) Se trata de una transferencia de electrones del metal cinc al ión cobre. Para obtener energía se debe hacer pasar a los electrones del cinc al cobre a través de un conductor externo. El potencial o voltaje, reflejará la mayor actividad del cinc con respecto al cobre. El flujo de corriente dependerá de la duración y velocidad de la reacción. 2.84 Energía eléctrica producida por el desplazamiento del cobre por el cinc Poner en un vaso un poco de solución acuosa, concentrada, de sulfato de cobre. Conectar la lámina de cobre al terminal positivo de u n voltímetro con lectura de hasta 5 voltios, y al otro terminal, una varilla (u hoja) de cinc. Sumergir ambos metales brevemente en la solución de sulfato de.cobre y tomar no:a de las variaciones del voltímetro. Se plantearán las siguientes preguntas: ¿Cuál es la lectura máxima? ¿Qué le ocurre ei la varilla de cobre y qué a la de cinc? ¿Por qué el voltaje desciende hasta cero al cabo de poco tiempo? cinc cobre c flujo de electrones v voltímetro A B 2.85 Construcción de una pila de Daniell En el experimento precedente, el cobre al depositarse sobre d cinc interrumpe la reacción. Para impedir que esto ocurra, en la pila de Daniell se emplea un recipiente poroso. A. Poner dentro de un recipiente poroso solución acuosa de 0,5M de su'fato de cinc. Dentro del vaso que contiene a dicho recipiente colocar una solución acuosa, concentrada de sulfato de cobre, llenándolo hasta el mismo nivel de la solución de sulfato de cinc. Dar forma cilíndrica a una lámina de cobre y colocarla dentro del vaso que rodea al recipiente poroso (ver (la figura). Conectar el cobre al terminal positivo de un voltímetro con lectura de 1 a 5 voltios, y al terminal negativo la varilla de cinc e introducirla en la solución de sulfato de cinc. ~Cufii es la lectura del voltímetro? B. Reemplazar el voltímetro por una lamparita de 1,5 v. ¿Se enciende? Intercalar en ei circuito un amperímetro para medir la intensidad de !a corriente. ¿Puede hacerse variar la corriente acercando al cobre al cinc o modificando la superficie de la lámina de cobre? C. Si no se puede conseguir un recipiente poroso es igualmente efectivo un puente salino entre ambas soluciones. Este puede prepararse llenando un tubo de vidrio en forma de U con aproximadamente 1 M de solución acuosa de nitrato de potasio espesada con agar. Disponer la pila en la forma que muestm el dibujo y estudiar el 2.85 Química 82 C Empleo de iin puente salino cobre en solución de sulfato de cobre cinc en solución de sulfato de cinc puente salino V voltímetro Empleo de u n recipiente poroso A varilla de cinc B lamina de cobre c recipiente poroso v voltímetro voltaje, el efecto sobre la 1amparJla y la corriente. 2.86 Investigación del orden del potencial del electrodo, entre los metales En la práctica, los valores prec:soc del potencial del electrodo se deducen de comparaciones efectuadas con la pila de hidrógeno bajo condiciones establecidas. Pueden obtenerse valores comparativos m u y buenos empleando como patrones cobre y solución de su!fato de cobre. Sobre la superficie de una lámina de cobre, m u y limpia, se deposita un papel de filtro,empapado pero sin llegar a chorrear, en solución de sulfato de cobre, en la form a que muestra el dibujo. Se abrocha o suelda al cobre un trozo corto de alambre, que se conectará al terminal positivo del voltímetro (de 1 a 5 voltios). Se abrochan fuertemente a la muestra de metal unas pinzas cocodrilo, conectadas mediante un alambre corto al terminal negativo del voltímetro. Limpiar la superficie de la muestra metálica y apretarla firmemente contra el papel ,absorbente.Anotar el voltaje correspondiente a este metal. Antes de ensayar con otro metal, limpiar nuevamente el cobre con tela de esmeril fino y reemplazar el papel absorbente con uno nuevo. Si la lectura del voltímetro no es estable, verificar que: la superficie del cobre esté limpia; que lo esté la superficie del i:?e:al; que e! papel absorbente contenga suficiente solución de sulfato de cobre; que exista buen contacto e!éctrico entre la muestra del metal y el broche cocodrilo y que el metal esté firmemente apoyado sobre el papel absorbente. Si el voltaje inicial es elevado y luego desciende, anotar el valor más alto. El voltaje cae a medida que se forma un depósito sobre el metal. Si al comienzo es bajo y asciende, esperar a que llegue a su Q / muestra del metal lámina de cobre limpia c papel de filtro empapado en solución acuosa de sulfato de cobre v voltímetro A B valor máximo. Esto ocurre particularmente con el aluminio porque este metal está generalmente cubierto por una película de óxido que se elimina mejor por medios químiccs. Debido a este óxido, el valtaje es bajo al comienzo y aumenta a medida que la capa se disuelve gradualmente. Si se sumerge brevemente al aluminio en ácido clorhídrico concentrado y se lo 83 Química presiona contra el papel de filtro, el valor que se obtendrá para este metal será más preciso. Los metales magnesio, estaño, plomo, hierro, cinc, aluminio y plata pueden ser ensayados por los alumnos. El calcio,sodio y litio, pueden serlo, en condiciones seguras, por el maestro. 2.87 Construcción de un acumulador de plomo Un recipiente adecuado para este objeto, es una taza de material plástico, un tarro pequeño de dulce o un vaso de 250 cm?. Es conveniente que dicho recipiente tenga tapa para impedir el secado por evaporación, cuando la batería no se use. Se requieren dos hojas delgadas de plomo lamipapel absorbente plomo c terminales A B / ‘C / 2.88 El acumulador se encuentra ahora listo para ser cargado con electricidad, lo que puede lograrse mediante un cargador para baterías de 6 voltios o con cualquier fuente de corriente continua de bajo voltaje que proporcione aproximadamente 10 amperios. Conectar el terminal positivo del cargador con el positivo del acumu!ador. Sólo con unos pocos minutos de carga, éste podrá encender una lamparita de 1,5 voltios. Si se tiene la precaución de cargar siempre al acumulador en la forma descripta, cuanto m á s veces se cargue y descargue, tanto m á s eficiente será. Suministrará corriente suficiente para hacer funcionar un motor eléctrico pequeño, de 1 voltio. Si se le coloca la tapa cuando no se utiliza, la batería se mantendrá en buenas condiciones de uso durante varios meses. 2.88 Construcción de una pila seca A. Armar una pila en la forma que se indica en la figura, empleando una varilla de carbón y cinc laminado colocados en una solución de 1 M de cloruro de amonio. La reacción es compleja, pero puede considerarse simplemente como un desplazamiento de iones positivos del amonio. Emplear un voltímetro para identificar los terminales positivo y negativo. investigar el valtaje generado y el flujo de corriente a través de un circuito externo. ¿Hay corriente suficiente como para encender una lamparita de 1,5 v? nado de 40 c m de largo y aproximadamente 10 c m de ancho. C o m o terminales se necesitan dos tiras de plomo de alrededor de 2 c m de ancho y 14 c m de largo. Estas piezas de plomo requieren una prolija B. Verter un poco de solución de cloruro limpieza con lana de acero. de amonio en un cristalizador (u otro reLas hojas largas de plomo se doblarán cipiente playo) hasta una altura de aprofuertemente apretadas sobre las tiras m á s cortas, para que hagan buen contacto eléctrico. Los extremos sobresalientes servirán como terminales. Preparar un ‘sandwich’ con bandas alternadas de lámina A B de plomo y papel absorbente (ver el dibujo). Una vez hecho, enrollarlo bien apretado, atándolo exteriormente con una o A carb6n dos bandas elásticas y colocarlo dentro B cinc c NH.+(ag) de la taza o recipiente, con los terminales v voltímetro hacia arriba. Marcar ambos terminales, indicando el positivo y el negativo. El rollo se cubrirá con una solución de sulfato de ximadamente 2 cm. Agregar 1 c m de indisodio, que se preparará disolviendo 40 g cador de fenolftaleína. Sujetar la varilla de cristales de sulfato de sodio anhidro en de carbón y el trozo de cinc laminado por 200 cm3 de agua. medio de pinzas cocodrilo unidas a los 2.88 Química cables conductores. Unir los alambres para establecer contacto eléctrico. Sumergir el carbón y el cinc en la solución y mantcnerlos dentro de la misma durante varios minutos. Observar cualquier cambio que se produzca en torno de los electrodos. Si se dispone de un trozo de pirolusita (óxido sólido de manganeso [NI), reemplazar al carbón con éste y repetir el experimento. 83 Mezclar 4 g de negro de carbón con 10 g de óxido de manganeso (IV). Revolverlos con un poco de solución de cloruro de amonio hasta obtener una pasta espesa (con la consistencia de la arcilla blanda). Esto requiere cierto tiempo. Cortar papel absorbente para confeccionar un cilindro que irá en el interior del recipiente de cinc. Poner sobre este papel la mezcla de carbón, óxido de manganeso (IV) y cloruro de amoC. Varias pilas conectadas entre sí reci- nio, comprimirlo en forma de cilindro y enben el nombre de batería. Estudiar las ba- volver alrededor del mismo el papel absorterías secas comerciales, del tipo utilizado bente de manera que entre ajustado en el en las radios, linternas, y lámparas re- recipiente de cinc. Una vez colocado denlámpago para fotografía. El voltaje que tro de 1 envase, verter con cuidado un suministran las pilas es habitualmente de poco de solución de cloruro de amonio 1,5 voltios. La corriente máxima variará entre el papel y el cinc, para asegurar un según el tipo. Las corrientes pueden estu- buen contacto entre ambos. Prensar la diarse empleando un amperímetro con lec- mezcla e n el interior de la carcasa, firtura hasta 10 amperios. Las baterías para memente, para que quede compacta y firadios están concebidas para suministrar nalmente, prender un broche cocodrilo con pequeñas corrientes durante largos perío- su conexión en el recipiente de cinc y la dos. U n amperímetro conectado a través pila estará lista. Podrá encender fácilmente de los terminales de una de estas baterías, una lamparita de 1,5 voltios. Verificar el puede indicar una corriente de 4 amperios, voltaje y la corriente obtenida. El carbón mientras que si se lo conecta a los de una es uno de los factores que afecta a la pila de linterna, indicará corrientes de 5 a corriente suministrada por la pila, dado 6 amperios. Las baterías para lámparas que tiende a reducir la resistencia interna relámpago que deben suministrar corrien- de ésta (ver también el experimento 2.150). tes m u y intensas durante periodos m u y breves, darán valores superiores a los 2.89 Observación del movimiento de los , mencionados si se las conecta directamente iones cobre y cromato al amperímetro, el cual en todos los casos El cromato de cobre es un compuesto inmencionados actúa en corto circuito. tegrado por dos iones coloreados; el ión \ D. Para construir una pila 'seca' se re- cobre, positivo, verde azulado, y el ión quieren los siguientes materiales: cromato, negativo, anaranjado. El movi1. Un envase de cinc, que puede ser de miento de estos iones coloreados hacia chapa de cinc curvada en forma cilín- los electrodos puede observarse fácilmendrica o bien, el procedente de una pila te. Será necesaria una fuente de poder de en desuso, debidamente limpio. Cubrir 20 voltios, corriente continua. El aparato el fondo de dicho recipiente con un puede verse en el dibujo. trozo de papel absorbente. El cromato de cobre puede prepararse 2. Carbón del tipo m á s refinado. Es el del siguiente modo: llamado negro de carbón o negro de Se forma un precipitado sólido cuando acetileno. se agrega a 100 cm3 de solución de 1 M,üe 3. El oxidante: dxido de manganeso (IV). cromato de potasio, 100 cm3 de solución 4. U n a barrita cilíndrica de carbón pro- de 1 M de sulfato de cobre. El cromato de cedente de una batería en desuso. cobre sólido se filtra rápidamente emplean5. Broches cocodrilo y cables para conec- do un embudo de Buchner, un frasco y tar firmemente a la barrita de carbón bomba de filtrado. Se lava con agua desy al cinc. tilada y luego se trasvasa del embudo de 6. Una solución acuosa de cloruro de Buchner donde se disuelve en una cantiamonio. dad mínima de ácido clorhfdrico diluido a 85 2.90 Quimica la concentración usual. Para aumentar su densidad, se disuelve en ia solución de cromato de cobre, la mayor cantidad posible de urea, para lograr que aquélla form e una capa separada, más densa, debajo de la solución de ácido clorhídrico. Llenar primero el tubo en forma de U hasta un tercio del borde, de ácido clorhídrico diluido y iluego, mediante una pipeta llena de solución de cromato de cobre, colocando el extremo de la misma en el fondo del tubo en U, descargar suavemente la solución de cromato, de m a - electrodo negativo. La solución electrolítica conductora es retenida por una tira de papel de filtro, formando sandwich entre dos portaobjetos de microscopio. Barras de carbón hacen las veces de electrodos conduciendo a la corriente a través del papel de filtro, en la forma que ilustra el dibujo. Si se emplea una fuente de poder de corriente continua de 10 a 20 voltios es mejor utilizar el ancho de ,los portaobjetos. Si se emplea el largo total de éstos, se requiere mayor voltaje. Cortar en primer término una banda de papel de filtro de alrededor de 1 c m de ancho y mojarla apenas en agua de la canilla, de manera que quede hilmeda pero no m u y mojada. L a solución que contiene ion- coloreados, por ejemplo C U ~ +o Coz+ se extiende a lo largo de una marca hecha con lápiz. La aplicación de los iones a lo largo de dicha marca, con un tubo capilar fino, exige paciencia y cuidado por parte de los alumnos. El dispositivo distribuidor representado en el dibujo puede ser de manejo m á s fácil. Doblar una tira de papel de filtro de 1 c m de ancho sobre un trozo fino de material plástico, de manera que forme una mecha rígida. Esta se introducirá como una cuña en un corcho hendido y se introduce en el tubo 2.89 Desplazamiento de los iones A fuente de 20 voltios C.C. B ácido clorhídrico c límite D solución de cromato de cobre nera que empuje al ácido clorhídrico hacia arriba, formando una capa separada debajo de éste, retirando luego la pipeta con cuidado para evitar la mezcla. Los electrodos de carbón deben estar en contacto con el ácido clorhídrico y conectados a la fuente de corriente continua de aproximadamente 20 voltios. Al cabo de algunos minutos podrá observarse fácilmente la coloración verde del cobre, en el lado negativo y anaranjada del cromáto en el positivo. Los límites de estos iones coloreados se desplazarán m u y lentamente hacia los electrodos. 2.90 U n método simple para demostrar el movimiento de los iones Este experimento ilustra el movimiento de los iones positivos coloreados, hacia el A dos portaobjetos R trazo efectuado con lápiz c papel de filtro corcho hendido mecha varilla delgada de material plastico o solución que contiene el ión coloreado D E F de ensayo pequeño, que contiene 0 10s iones en solución. Antes de emplear el dispositivo distribuidor, tocar con la mecha un poco de papel secante para quitar 2.90 Química el exceso de solución, y luego tocar levemente sobre la marca hecha con lápiz. La tira de papel de filtro se encuentra entonces formando un sandwich entre los dos portaobjetos con sus extremos envolviendo las barritas de carbón. Los portaobjetos se mantienen unidos con ayuda de dos broches. Las barritas de carbón se conectan a la fuente de poder de 20 voltios, corriente continua. Después de a!gunos minutos, el ión coloreado se verá desplazarse hacia el electrodo negativo. Una sustancia que puede emplearse como sustituto es el permanganato de potasio, en cuyo caso será el ión coloreado permanganato el que se desplazará hacia el electrodo positivo. Determinación de las causas que afectan a la velocidad de reacción 2.91 La velocidad de reacción es mayor cuanto más pequeñas son las partículas Romper, con ayuda de un martillo, pedacitos de mármol, clasificándolos en 3 o 4 tamaños: (a) polvo grueso; (b) trozos de dimensiones aproximadas a la mitad de un grano de arroz; (c) trozos como granos de arroz; (d) trocitos de mármol del tam a ñ o original. Poner en una gradilla 4 tubos de ensayo de 100 x 16 m m . Pesar aproximadamente 2 g de trocitos de cada grado colocándolos separadamente en cada uno de los cuatro tubos. Conseguir cuatro globos e inflarlos varias veces para estirarlos. Poner 5 cm3 de solución común de ácido clorhídrico dentro de cada globo y deslizar la boca de los mismos sobre las de los tubos de ensayo cuidando de que no se derrame ácido en el interior de éstos, en la forma que muestra el dibujo. U n a vez colocados los globos volcar el ácido de los mismos en el interior de los tubos, en forma simultánea y observar qué globo se infla con mayor rapidez y cuál es el que lo hace con mayor lentitud. Las partículas m á s pequeñas producirán bióxido de carbono en tiempo m á s breve. C o m o alternativa pueden emplearse en este experimento, en lugar de trocitos de mármol, cinc en granallas, en láminas y en polvo, haciéndolo 86 reaccionar con ácido (precaución: se produce hidrógeno. Ver el experimento 2.33); o aluminio laminado y en polvo. Los alumnos podrían pensar en otras sustancias que reaccionen, susceptibles de emplearse com o alternativa. E n lugar de globos pueden usarse bolsas de material plástico, pero se requiere especial cuidado para ajustarlas a los tubos de ensayo. En lugar de recoger el gas en un globo o en una bolsa plástica, el procedimiento m á s exacto consistiría en recogerlo en una bureta invertida sobre el agua comparando el volumen del gas liberado por unidad de tiempo por cada uno de los grados de fragmentación del mármol. Otro procedimiento preciso consiste en poner en una balanza un frasco cónico, que contenga los trocitos de mármol y el ácido y registrar cada medio minuto la pérdida de peso experimentada. El bióxido de carbono es un gas pesado y la mayoría de las balanzas acusará la pérdida de masa a medida que se produce el gas, 2.92 El aumento de concentración de los reactantes incrementa la velocidad de la reacción La reacción entre el tiosulfato de sodio y el ácido clorhídrico puede durar un tiempo considerable. En la misma se produce azufre que enturbia la solución. Puede determinarse la velocidad de reacción estableciendo el #tiempo requerido para que la solución alcance cierto grado de turbidez. En este caso puede definirse dicho grado como el momento en el cual una cruz negra dibujada debajo del recipiente en el que se produce la reacción, deja de ser visible cuando se lla observa a través de la misma, desde arriba, tal como lo ilustra el dibujo. E n este experimento es variable la concentración del tiosulfato de sodio, en tanto que se mantiene constante la concen- 87 Química tración del ácido. El etiosulfato de sodio, empleado en fotografía, puede adquirirse bajo el nombre de 'hiposulfito'. Preparar 500 cm3 de solución acuosa que contenga 20 g de tiosulfato de sodio. Se requieren además, 2M de ácido clorhídrico. El ácido diluido de uso corriente tiene por lo general dicha concentración. Verter, con ayuda de una probeta, 50 cm3 de solución de tiosulfato de sodio en un vaso de 100 cm3. Colocar éste sobre una cruz negra dibujada sobre una hoja de papel. Agregar 5 cm3 de ácido y anotar el tiempo indicado por el segundero del reloj. Revolver el ácido en la solución y anotar el instante en que la cruz deja de ser visible a través del azufre en solución. Repetir el experimento empleando una concentración menor de tiosulfato. Tomar 40 cm3 de solución de tiosulfato y agregarle 10 cm3 de agua destilada, revolver y luego agregar, como antes, 5 cm3 de ácido. El tiempo requerido para que la cruz se vuelva invisible deberá ser mayor que el del experimento anterior. Repetir la experiencia empleando 30, 20 y 10 cm3 de tiosulfato mezclados con 20, 30 y 40 cm3, respectivamente de agua destilada. Los alumnos podrán representar el experimento mediante un gráfico de la concentración de la solución de tiosulfato y el tiempo de reacción. Los valores de la concentración pueden tomarse en función del volumen de la solución empleada originalmente. Dado que I/tiempo (recíproca del tiempo) es la medida de la velocidad de reaccion, también podrían confeccionar un gráfico tomando las concentraciones de tiosulfato en función de Utiempo. 2.94 La ecuación de la reacción puede esrribirse de la siguiente forma: Na2S,0, (ag) + 2 HCl(ag) -+ --Z HZO(1) f SO-(g) + S(S) solución acuosa; 1 líquido; g (ag sólido). gas; s = = = 2.93 Investigando el efecto de la ternperatura sobre la velocidad de reacción La reacción del experimento 2.92 puede emplearse igualmente para investigar el efecto de la temperatura. Comenzar con una solución m á s débil. Poner en un vaso de 100 cm3, 10 cm3 de solución de tiosulfato de sodio y mezclarlos con 40 cm3 de agua. Emplear esta concentración para todos los experimentos de la serie, variando la 'temperatura de la solución. C o m o en el a s o anterior agregar 5 cm3 de ácido tomando nota del tiempo de iniciación y temperatura de la solución. Registrar el instante final cuando la cruz negra situada debajo del vaso deja de ser visible. Repetir el experimento calentando cada vez la solución hasta 3" C;40" C; 50" C y 60" C. La temperatura real de la reacción debe tomarse después de haber agregado los 5 cm3 de ácido al comienzo de cada experimento. La reaccidn es más rápida cuanto m á s elevada es la temperatura. Los alumnos pueden confeccionar un gráfico de la temperatura de reacción en función del tiempo requerido para que la cruz negra se vuelva invisible. C o m o en el caso anterior, el mismo podría registrar la temperatura en función de l/tiempo. 2.94 Efecto de la catálisis sobre la velocidad de reacción En esta reacción, la variable es la sustancia empleada como catalizador en la descomposición de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno. Este puede adquirirse habitualmente en droguerías o farmacias como decolorante del cabello. Armar el aparato en la forma que ilustra la figura, con la bureta llena de agua como para un experimento común con desplazamiento de agua; 2 cm3 de peróxido de hidrógeno a 20 volúmenes, alcanzarán casi a llenar la bureta. Pesar 1 g de cada una de las siguientes sustancias: óxido de 2.94 Química cobre (11) ; óxido de níquel; óxido de manganeso (IV) y óxido de cinc. Colocar en el frasco 50 cm3 de agua y agregar 2 cm3 de solución de peróxido de ,hidrógeno. Agregar 1 g de óxido de cobre. Inmediatamente colocar al frasco el tapón con el tubo de salida. Anotar el volumen de oxígeno liberado con intervalos de 15 segundos. Los alumnos pueden trazar un gráfico del volumen de oxígeno producido cada 15 segundos en función del tiempo de reacción. Repetir el experimento usando como catalizadores los demás óxidos. Los alumnos confeccionarán un gráfico para cada experiencia; ahora podrán cambiar ideas acerca de por qué se emplea generalmente como catalizador en esta reacción el óxido de manganeso (IV). Asimismo, tratarán de descubrir alguna evidencia de que el catalizador no ha resultado afectado por la reacción y de que la catálisis tanto puede acelerar como retardar una reacción. Descomposición de moléculas grandes en otras m á s pequeñas 2.95 Descomposición del almidón en azúcar El almidón puede reconocerse por el color azul intenso que forma cuando se lo pone en contacto con una solución de iodo. Es ésta una prueba m u y sensible. El azúcar no reacciona con el iodo pero 88 reduce al cobre (11) de la solución de Fehling a óxido de cobre (1) lo que también constituye una prueba de gran sensibilidad. El almidón no reacciona con la solución de Fehling. La saliva contiene una enzima catalizadora que transforma al almidón en azúcar. El experimento siguiente estudia el desarrollo de dicha reacción. Poner aproximadamente 10 cm3 de solución diluida de almiddn en un tubo de ensayo y agregarle 1 cm3 de saliva. Con la ayuda de un gotero, extraer 2 o 3 gotas, con intervalos de 2 minutos y ponerlas sobre un azulejo blanco, bien limpio, cuidando que no se mezclen. El gotero deberá lavarse bien entre una y otra prueba. Poner sobre cada una de las gotas un poco de solución de iodo. La intensidad decreciente del color azul indicará que el almidón se está consumiendo. Verificar las cantidades crecientes de azdcar al mismo tiempo que se efectúa la prueba correspondiente al almidón. Para ello, poner 2 o 3 gotas de la mezcla en reacción, en un tubo de ensayo pequeño; agregar 3 cm3 de solución de Fehling y calentar la mezcla casi hasta alcanzar el punto de ebullición. La prueba pondrá en evidencia que la cantidad de azúcar aumenta. La enzima de la saliva, por lo tanto, está descomponiendo al almidón en azúcar, cuya molécula es más pequeña. enzima C,;HI:?O,; un azúcar simple ___f 2C2H,0H + 2COZ etanol 2.96 Descomposición del etanol en eteno (etileno) impregnar con etanol un trozo de algodón en rama o lana de amianto y empujarlo hasta el fondo de un tubo de ensayo de vidrio resistente. Hacia la parte media del tubo amontonar pequeños fragmentos de porcelana no vítrea y colocarle un tubo de salida para recoger el gas eteno en un recipiente con agua, en la forma que ilustra el dibujo. Tener preparados 3 tubos de ensayo para recoger el gas. Calentar primero fuertemente los trozos de porcelana porosa y luego, calentar suavemente el algodón en rama para pro- 89 Química ducir un poco de vapor de etmanol. Este irrumpirá sobre los trozos de cerámica porosa caliente originándose gas eteno y vapor de agua. A diferencia del etanol, el eteno es insoluble en agua y podrá recogerse en tubos de ensayo. Ensayar 3 muestras del mismo: (a) quemando eteno; 2.98 poliestireno conectando el tubo de salida en la forma que indica el dibujo. El tubo de ensayo recolector deberá enfriarse totalmente con agua fría, porque los vapores son nocivos. Calentar suavemente el tubo de ensayo que contiene el perspex. El polímero se fundirá produciendo vapores que se recogerán en el tubo receptor. Se controlara cuidadosamente el calentamiento para facilitar que la totalidad de los vapores se condensen en dicho tubo. El producto obtenido será líquido, lo que indica que el polímero fue disociado por la acción del calor en moléculas más pequeñas. Dicho líquido no se solidificará a menos que se emplee un catalizador, sustancia de la que por lo general no disponen los laboratorios escolares. n algodón en rama impregnado en etanol B material poroso o trozos de porcelana no vitrificada c gas eteno A (b) agitándolo con algunas gotas de solución diluida de,permanganato de potasi0 alcalinizado con una solución dse carbonato de sodio (el color debe desaparecer); (c) mezclándolo por agitación, con un poco de agua de bromo (nuevamente desaparecerá el color). Si los alumnos realizan este experimento tendrán cuidado de desconectar el tubo de salida al interrumpir el calentamiento para evitar que se produzca succión de agua sobre la cerámica porosa caliente. 2.97 Disociación de un polímero en motécuias pequeñas Los experimentos 2.95 y 2.96 ilustran la disociación del almidón sólido en azúcar sólida y luego la del etanol, líquido, en gas eteno. Por lo general, a la temperatura ambiente las moléculas más pequeñas son gaseosas o líquidas y las más grandes son sólidas. El perspex y el poliestireno son polimeros sólidos que pueden disociarse mediante el calor formando moléculas más pequeñas. Poner en un tubo de ensayo de vidrio reforzado algunos trozos de perspex o de ll 2.97 Transformación de moleculas grandes en moleculas pequeñas A perspex o poliestireno B tubo receptor c agua fría D líquido recogido 2.98 Estudio de tos elementos comunes existentes en tos alimentos A. Reunir trozos pequeños de alimentos diferentes, tales como, queso, pan, harina, azúcar, hojas, maíz. Calentar un trozo o porción de cada uno de aproximadamente las dimensiones de un grano de arroz, en una tapa de lata o en el tapón metálico de una botella, sosteniéndolo con unas tenazas. ¿Qué residuo queda en la tapa? ¿Es carbón? B. Calentar en un tubo de ensayo chico, pequeñas cantidades de alimentos junto 2.98 90 Química con óxido de cobre. Este cederá oxígeno a los mismos. Probar el gas en el tubo de ensayo con agua de cal, extrayendo cierta cantidad de¡ mismo con ayuda de una pipeta provista de una pera de goma y haciéndolo burbujear en el agua de cal. ¿Se condensa, además, agua sobre las partes más frías del tubo? C. Poner en un tubo de ensayo una pequeña cantidad de alimentos molidos junto con la medida de 3 espátulas de cal y soda cáustica; mezclarlos bien y luego calentarlos como se indica en el dibujo. gún USO posible de las sustancias condensadas en A? n ] 2.99 Carb6n y gas combustible procedentes de la madera B agua para disolver los gases solubles c mezcla no compacta de cal y soda cáustica para absorber el vapor de agua Construcción de moléculas 2.98C Detección del nitrógeno existente en ciertas sustancias alimenticias A sustancia alimenticia en una mezcla de cal y soda cáustica B papel tornasol húmedo ¿Se huele amoníaco en la boca del tubo? ¿Qué coloración adquiere el papel tornasol? Si en la presente reacción, los alimentos dan origen al gas amonio ¿comprenderán los alumnos que el nitrógeno del mismo procede de dichas sustancias? 2.100 Extracción de caseína de la leche Separar un poco de leche de su crema y colocar.100 cm3 de la misma dentro de un vaso. Calentar hasta alrededor de 50' C y agregarle ácido acético o vinagre hasta que la caseína termine de separarse. Retirar el coágulo de caseína y exprimirlo con los dedos hasta eliminar todo el 1íquido, luego amasarlo hasta que tome una consistencia gomosa. La caseína es una proteína polimérica que contiene átomos de nitrógeno. Endurece si se pone en una solución de formalina. Se puede moldear y fabricar con ella botones. 2.99 Obtención de un gas combustible de la madera Preparar el aparato indicado en la figura. Calentar aserrín en un tubo de ensayo de vidrio fuerte, suavemente al principio y luego intensamente, hasta llevarlo casi hasta el rojo. Al cabo de un momento el gas que saldrá por el pico podrá encenderse. El gas de madera es combustible. El aserrín se calienta sin aire, en el interior del tubo de ensayo y el residuo es carbón. ¿Pueden los alumnos sugerir al- 2.101 Una resina de urea-formaldehído Poner en un tubo ,hervidor2 cm3 de solución de formaldehído al 40 c/c y agregar aproximadamente 1 g de urea, revolver hasta obtener una solucíón saturada y agregar una o dos gotas de ácido sulfúrico concentrado. La mezcla endurece súbitamente al transformarse sus moléculas en otras mayores: retirarla y lavarla cuidadosamente. Es un polímero de condensación. 91 2.105 Calor y temperatura 2.102 Una resina de formaldehído-resorcinol Colocar 5 cm3 de solución de formaldehido al 45 $2 en un vaso pequeño. Agregar 2 g de resorcinol y mezclarlo con mucho cuidado con el formaldehído. Agregar al- gunas gotas de ácido clorhídrico concentrado y revolver. La mezcla endurecerá de inmediato al aumentar las dimensiones de las moléculas. Extraer la resina resultante y lavarla prolijamente. Se trata también de un polímero de condensación. Calor y temperatura El calor como energía 2.103 Elevación de la temperatura como consecuencia de la absorción de energía calorífica La cantidad de energía en forma de calor absorbido por diferentes cantidades de una misma sustancia, depende de sus m a sas respectivas. Poner en un vaso que contenga agua caliente un perno grande, de hierro, y un clavo chico, para que se calienten a igual temperatura.Llenar dos vasos con masas idénticas de agua a la mism a temperatura. Seguidamente, poner el perno en uno de ellos y el clavo en el otro. Al cabo de un minuto verificar la temperatura del agua de cada vaso. La diferencia en la cantidad de calor que poseen ambos objetos explica la de la temperatura del agua de ambos vasos (ver la figura). 2.104 Transformación de la energía cinética en energía calorífica Envolver un trozo p e q w ñ o de plomo laminado, de 5 cma de superficie por 1 m m de espesor, alrededor de una de las extremidades de un pedazo de alambre de hierro, calibre 20, de 25 c m de largo (ver la figura). Sujetando el alambre por el otro extremo, apoyar el plomo sobre un yunque (puede servir igualmente un trozo de un kilogramo), golpearlo con un martillo varias veces, en rápida sucesión. La temperatura se elevará, si la masa del plom o no es mayor que la indicada. Dilatación 2.105 Experimento de la argolla y el tornillo Conseguir un tornillo para madera, grande, y un pitón del tipo de argolla con tornillo, a través del cual pase ajustada la cabeza del tornillo para madera (también puede confeccionarse un aro de alambre grueso). Atornillar cada uno de estos elementos en los extremos de sendas varillas de madera, de m o d o que las partes metálicas sobresalgan por lo menas 2,5 c m (ver el dibujo). Calentar durante cierto tiempo la cabeza del tornillo en la llama y tratar de pasarla a través de la argolla. Mantener caliente el tornillo y calentar en la llama, al mismo 1" 2.105 Calor y temperatura tiempo, la argolla. Tratar ahora de hacer pasar la cabeza del tornillo por el interior de ésta. Mantener el tornillo en la llama, para conservarlo caliente y enfriar en agua fría la argolla e intentar pasarlo nuevamente. Luego, dejar enfriar el tornillo y probar otra vez. 2.106 Dilatación de un sólido sometido a la acción del calor Procurarse un trozo de caño de cobre de aproximadamente 2 m de largo. Ponerlo sobre una mesa y fijar uno de sus extrem o s mediante una prensa a tornillo. Colocar debajo del otro extremo del caño un trozo de aguja de tejer o un rayo de rueda de bicicleta que hará las veces de rodillo con una de sus extremidades doblada en ángulo recto. Una varilla delgada de aproximadamente 1 m de longitud fijada con lacre al rodillo, indicará cualquier movimiento del caño apoyado sobre aquél (ver la figura). Si se sopla en form a mntinuada en el interior del tubo, por el extremo fijo, el dispositivo detectará la dilatación del caño producida por el aliento caliente. Luego se hará pasar vapor de agua a través del mismo observando el movimiento de la varilla indicadora. Para no dañar la superficie de la mesa convendrá poner encima de la misma y debajo del caño de cobre, una hoja de amianto. Realizar el mismo experimento empleando distintos tipos de caños. caño de cobre prensa c aguja de tejer o rayo de rueda de bicicleta D aguja indicadora de madera de balsa A B 2.107 Varilla bimetálica Dos tiras de hierro y bronce unidas entre sí por medio de remaches, al ser calentadas se curvarán debido a su distinta 92 dilatación. Hacer íos agujeros con un clavo y pasar a través de los mismos pequeñas tachuelas que harán las veces de remaches (ver la figura). Otra manera de asegurar las tiras entre sí consiste en cortarlas con pequeñas aletas espaciadas a intervalos iguales, que luego se doblarán entrelazándolas. 2.108 Dilatación de los líquidos Preparar dos o tres frascos de remedios similares, provistos de tapones y tubos. Llenarlos con líquidos de distinta viscosidad y sumergirlos en una cacerola con agua aliente (ver la figura). La elevación de los líquidos en el interior de los tubos permitirá apreciar las diferentes velocidades de expansión. 2.109 Dilatación y contracción de un 1íquido Poner en un frasco un poco de agua coloreada y colocarle un tapón con una perforación y un tubo de vidrio que penetre en el interior del líquido y se prolongue hacia arriba entre 30 y 60 c m (ver la figura). Si se vierte agua caliente sobre el frasco, el agua coloreada se elevará en el tubo y descenderá si se vierte agua fría. 2.110 Examen cualitativo de la dilatación del aire Encerrar aire en un frasco poniendo una pequeña gota de aceite en el interior del tubo de vidrio (ver el dibujo). Al calentar suavemente con ia mano se elevará la temperatura lo suficiente como para hacer ascender la gota. Sumergir luego el frasco, primero en agua fría y luego en agua tibia (no caliente). E n lugar de frascos pueden usarse tubos de ensayo de vidrio, provistos de tapones y tubos capilares. 2.111 La dilatación del aire A. Ajustar el tubo de un globo de goma sobre el cuello de un frasco. Calentarlo suavemente con la llama de una vela o de una lámpara de alcohol. B. Inflar parcialmente un globo. Sostenerlo sobre una plancha caliente o exponerlo un rato al calor del sol y observar el resultado. 93 2.113 Calor y temperatura A A B B alcohol agua a 60" C Termómetros 2.112 ¿Podemos confiar en nuestra per- 2.109 cepción de la temperatura? Llenar tres cacerolas: la primera, con agua a la temperatura m á s alta que la m a n o pueda soportar; la segunda con agua helada; la tercera con agua tibia. Sumergir las dos manos en el agua tibia y dejarlas durante medio minuto. La temperatura del agua tibia, Aparece la misma para las dos manos? ¿parece caliente, fría o ni caliente ni fría? Sumergir en seguida durante u n minuto la m a n o izquierda en el agua m u y caliente y la m a n o derecha en el agua heiada. Secarse rápidamente las manos y sumergir las dos en el agua tibia. ¿Qué sensación se experimenta en la m a n o derecha?, ¿las sensaciones son las mismas que cuando ambas manos estaban en el agua tibia al comenzar el experimento? ¿Qué conclusiones se pueden extraer con respecto a nuestra percepción de la temperatura? 2.113 ¿Cómo funciona un termómetro? Llenar un frasco con agua teñida con tinta. Cerrarlo con un tapón perforado atravesado por un tubo de vidrio de unos 30 c m de largo, empujándolo hasta que el agua suba 5 o 6 c m en el tubo. Colocar el frasco sobre una fuente de calor, en un trípode, y observar el nivel del agua a medida que se calienta. El agua, que se dilata m á s que el vidrio, asciende en el tubo. Observando con atención se podrá notar que en el momento preciso en que 2.113 Calor y temperatura se empieza a calentar, el nivel del agua desciende antes de comenzar a subir. Esto se debe a que el vidrio del recipiente comienza a dilatarse antes de que el agua alcance la misma temperatura. 2.114 Construcción de un termómetro de alcohol Para construir un termómetro de alcohol sencillo, pero lo suficientemente preciso en la mayoría de los casos, conviene emplear un trozo de tubo de vidrio de 20 a 30 c m de largo y de alrededor de 5 m m de diámetro exterior y m á s o menos 1 m m de diámetro interior. En primer lugar se deberá soplar un bulbo de aproximadamente 1,5 m m de diámetro exterior (observar la figura). Luego se invertirá el tubo introduciendo el extremo abierto en el alcohol, calentando el bulbo y enfriándolo alternadamente, sacudiéndolo después de cada calentamiento para que el alcohol aspirado descienda hasta el bulbo. Mediante este procedimiento se llenará el termómetro con alcohol, cuidando de extraer las burbujas de aire. Seguidamente se introducirá el bulbo en agua a 60" C, temperatura ligeramente por debajo del punto de ebullición del alcohol, extrayendo el exceso de alcohol a medida que desborda por la parte superior. Luego se soldará el extremo abierto del tubo en una llama caliente. Precaución: Para cerrar el tubo deberá procederse con mucho cuidado. Calibrar luego el termómetro colocándolo en agua a distintas temperaturas conocidas. 94 indicará exactamente dicha temperatura, sólo a nivel del m a r o cuando el barómetro indique una presión de 760 m m de mercurio. Sacar el termómetro del vapor, dejarlo enfriar durante algunos minutos y sumergirlo en un recipiente con hielo fundente. Verificar entonces en qué m e dida la lectura se aproxima a O" C o 32"F. 2.116 U n termoscopio sencillo Se puede construir este aparato con botellas o bombillas eléctricas a las que se haya quitado el fondo (ver la figura). Ta- par las dos bombillas con corchos atravesados cada uno por un tubo de unos 15 c m de largo. Introducir el extremo inferior de los tubos en corchos planos y, después de haber abierto orificios a una distancia aproximada de 22 c m en una tablita adecuada, que servirá de base, encolar los tubos en posición vertical y unirlos con un tubo de caucho. Retirar una de las bombillas y ennegrecer la otra a la llama de una vela. Verter agua u otro lfquido en el tubo en U así formado hasta una altura de 7 c m por encima de la base. Poner de nuevo en su sitio la bombilla de vidrio limpio y hundir m á s o menos el tubo, de m o d o que el nivel del líquido sea el mism o en ambos tubos. Colocar una vela encendida entre las dos bombillas, a igual distancia de cada una de ellas y observar el resultado. 2.115 Contrastado de un termómetro La graduación de un termómetro se establece a partir de dos puntos invariables: la temperatura del vapor desprendido por el agua hirviente y la temperatura del hielo en fusión. Colocar un termómetro en el vapor de agua, exactamente sobre la superficie del agua hirviente. Dejarlo durante varios minutos y verificar la aproximación con que indica 100°C o 212°F. Conductividad Nota: Si la región donde se encuentra es m u y alta, la temperatura del vapor de 2.117 C ó m o pueden reducirse .laspérdidas agua en ebullición podrá ser bastante inde calor ferior B 100"C o 212"F, a causa de la Conseguir cuatro latas grandes de iguales menor presión atmosférica. El termómetro dimensiones y cuatro m á s pequeñas, tam- 95 2.120 Calor y temperatura bien iguales. Colocar tres latas pequeñas dentro de tres grandes y distribuir material aislante alrededor de las primeras. E n torno de una, colocar papel de diario desmenuzado; alrededor de la otra, aserrín, y en la tercera, corcho molido (si fuera necesario, estos materiales aislantes podrán reemplazarse por otros). E n el interior de la cuarta lata g m n d e colocar la pequeña lata apoyada sobre dos corchos. Poner tapas de cartón a las latas, provistas de un agujero para pasar un termómetro. Luego, llenar cada una de las latas pequeñas, hzsta la misma altura, con agua próxima al punto de ebullición. Verificar la temperatura del agua de cada lata, repitiendo dicha operación con intervalos de aproximadamente 5 minutos y establecer, en función de la menor rapidez de enfriamiento, cuál de los m a teriales empleados es el mejor aislante térmico. Podrá confeccionarse un gráfico de la temperatura en función del tiempo, trazando las curvas de enfriamiento correspondientes a cada uno de los casos. 2.118 Conductividad de una malla metálica Calentar un trozo de malla metálica sosteniéndolo sobre una llama de alcohol o de gas. Se observará que la llama no atraviesa la malla porque el calor es dispersado por los hilos metálicos. Si en la habitación se dispone de gas, colocar un m e chero bajo un trípode y cubrirlo con una malla metálica. Abrir la llave de paso del gas y encenderlo por encima de la pantalla. Se observará que el gas arde solamente por encima de la misma, pues la malla metálica, al dispersar el calor impide que el gas que está debajo de ella alcance su temperatura de inflamación. Esta observación inspiró a Sir Humphrey Davy la idea de la construcción de una lámpara de seguridad para los mineros, que evitara las explosiones producidas por la ignición del grisú en las minas de carbón. 2.119 Un modelo de lámpara de Davy Los clásicos experimentos sobre la conductividad de una malla metálica pueden reproducirse mediante una lámpara de Da- vy improvisada (ver la figura). U n a vela encerrada en un cilindro de malla metálica no puede encender un chorro de gas proyectado sobre el cilindro por medio de un tubo de goma. Puede emplearse c o m o base un zócalo de madera o plastiiina. Ad- vertencia: No dejar correr el gas duwnte períodos prolongados. Dispersar el gas vertido ventilando la habitación. 2.120 C ó m o extinguir la llama de una vela con una espiral de cobre Colocar sobre la llama de una vela pequeña una espiral de alambre grueso, de cobre o aluminio (ver la figura). ¿Por qué se extingue la llama? Puede apagarse si se la priva de oxígeno; sin embargo, en este caso, el oxígeno llega fácilmente a la llama. Cesa de arder porque el alambre conduce el calor m u y rápidtamente, alejándolo de la llama y haciendo descender la temperatura por debajo del punto de 1Jignición, lo que demuestra que el cobre o el aluminio son buenos conductores del calor. Por otra parte, si la llama fuera grande, produciría demasiada energfa calorífica para que ésta pudiera ser arrebatada por la espiral; particularmente si se la calienta antes del experimento, la Ilam a no podrá reducirse lo suficiente como para extinguirse. 2.121 Calor y temperatura 96 2.121 Los metales son buenos conductores del calor Poner un trozo de papel sobre la llama de una vela. Si se lo aproxima se carbonizará. Colocar sobre el papel una moneda de metal y repetir el experimento: el m e tal conducirá el calor disipándolo, dejando su forma reproducida en el papel, que no se quemará en dicho lugar. de potasio, sin revolver. Ahora, el tubo deberá sostenerse con los dedos desnudos, por su parte inferior, calentando cerca de la parte superior del mismo en la llama del mechero de Bunsen exactamente por debajo de la superficie del agua. Continuar calentando hasta que el tubo ya no pueda sujetarse con los dedos. Advertencia: Tener en cuenta que la piel de los niños puede quemarse fácilmente, aunque 2.122 Conductividad de una barra metálica algunos de ellas no experimenten en el Conseguir una barra de cobre, latón o alu- primer contacto mucha molestia. Por lo minio de 30 c m de largo por lo menos. tanto, si bien es importante que experiPoner sobre la misma gotas de parafina menten e n forma directa los cambios de fundida separadas 3 c m una de otra. Mien- temperatura es menester advertirles que tras éstas están aún blandas introducir no continúen sosteniendo el tubo cuando en ellas clavos o tachuelas. Calentar en. el calor exceda lo tolerable. El experiuna llama uno de los extremos de la ba- mento se malogrará si se emplean soporrra comprobando cómo el calor se propa- tes para los tubos de ensayo, o sus equiga por conducción a lo largo de la misma. valentes confeccionados con papel doblado. 2.123 El agua es mala conductora del calor Sostener en la m a n o un tubo de ensayo lleno de agua fria, tomándolo por la parte inferior. Calentar la parte superior en la llama de un mechero de Bunsen hasta que el agua hierva. El tubo aún podrá sujetarse con la mano, lo que demostrará que el agua es mala conductora del calor. Convección 2.124 Convección en un tubo de ensayo Llenar con agua fría un tubo de ensayo de vidrio grueso. Cuando la misma esté en reposo, dejar caer en su interior un solo cristal, m u y pequeño, de permanganato de potasio, de manera que en su trayectoria hasta el fondo del tubo coloree ligeramente el agua. El tubo deberá sostenerse con los dedos desnudos, próximos a la superficie del agua pero no por encima del nivel de la misma. Se calentará entonces en la llama del mechero de Bunsen la parte inferior del tubo hasta que ya no sea posible sostenerlo con los dedos sin protección. La llama del mechero no debe ser demasiado fuerte. Vaciar entonces el tubo de ensayo, dejarlo enfriar y llenarlo nuevamente con agua fría. Cuando ésta se encuentre en reposo agregar otra vez un cristal de colorante de permanganato 2.125 Corrientes de convección en el agua Llenar con agua fría un recipiente grande y pesarlo cuidadosamente en una balanza; luego, vaciarlo y llenarlo nuevamente con el mismo volumen exacto de agua caliente y pesarlo. Se observará que un recipiente con agua caliente pesa menos. A igualdad de volumen el agua fría es más pesada que la caliente. Al calentarse se originan corrientes de convección, ascendiendo el agua caliente por efecto de la presión del agua fria que la rodea. Esta es la causa de las corrientes de convección en el seno de los líquidos. 2.126 Otra forma de poner en evidencia las corrientes de convección en el agua Poner a un frasco de tinta o engrudo, un corcho perforado provisto de dos trozos 97 Calor y temperatura de tubo de vidrio, como muestra el dibujo. Para lograr mejores resultados conviene que uno de los trozos termine en forma de pico, como el de un gotero para remedios. Este tubo deberá atravesar el tapón prolongándose por encima del mismo aproximadamente 5 cm. El otro tubo terminará exactamente al nivel de la parte superior del tapón prolongándose casi hasta el fondo del frasco. Se llenará éste con agua bien caliente, intensamente coloreada con tinta. Luego, llenar un recipiente grande, de vidrio, como por ejemplo el de una batería, con agua m u y fría. Lavar bien el frasco de tinta' y colocarlo rápidamente en el fondo del recipiente grande. Observar qué ocurre. ¿Puede explicar el fenómeno observado? 2.127 Corrientes de convección en el aire Procurarse un disco de hojalata, delgado, procedente del fondo de un recipiente cilindricq cortar cuatro paletas en el contorno del mismo y hacerlo girar en la punta de una aguja de tejer doblada (ver la figura). Colocar el disco encima de una llama y girará rápidamente. En forma similar lo hará también una espiral de papel sostenida sobre la punta de U M aguja de tejer. Otra manera de poner en evidencia las corrientes de aire es utilizando la diferencia entre los índices de refracción del aire caliente y frío. U n a lamparita de automóvil sin reflector proyectará las 'sombras' de las corrientes de convección originadas por un calentador eléctrico. 2.129 2.128 Las corrientes de convección y la ventilación Procurarse una caja provista de ranuras para tapa corrediza y cortar un vidrio de ventana que ajuste herméticamente en las mismas. C o m o variante puede emplearse una caja común en la que pueda improvisarse la ventana hermética. Practicar cuatro agujeros en ambos extremos de la caja (ver la figura). Cada extremo repre- senta una ventana. Los agujeros en la parte superior de ia caja representan la mitad superior de cada ventana. Poner en el interior de la caja cuatro velas; encenderlas y cerrar la caja con el vidrio corredizo. Se podrá ahora estudiar las condiciones de ventilación óptimas. Cerrar las ventanas con tapones sólidos y observar las velas durante cierto tiempo. Luego, ensayar combinaciones diferentes de las aberturas: abrir la parte superior de una ventana y ia inferior de ia otra; abrir ambas partes inferiores o la parte superior de una de ellas, ¿qué combinaciones de las aberturas producen mejor ventilación? (ver también el experimento 4.120). 2.129 Tempemtura en la que ei agua alcanza su densidad múximd introducir un trozo de hielo grande en un vaso de agua. Disponer dos termómetros de manera que uno de ellos mida la temperatura cerca de la superficie y otro cerca del fondo. Se observará que el agua enfriada por el hielo cae al fondo del vaso y que este movimiento continuará hasta que la capa de agua profunda alcance aproximadamente la temperatura de 4' C. Conservará esta temperatura bastante tiempo y el agua más fria permanecerá entretanto en un nivel m á s alto, cerca del 2.129 Calor y temperatura trozo de hielo. Se puede deducir de esto que el agua a 4" C es más densa que a O" C. Este curioso comportamiento del agua representa un papel importantísirno en la naturaleza: explica por qué el agua de un estanque comienza a congelarse en la superficie y por qué la temperatura del agua profunda rara vez es inferior a 4" C (ver también el experimento 4.59). 98 tar con la lupa el papel de seda y verificar la distancia entre éste y la lupa. Aproximadamente en el punto medio de la misma colocar un espejo inclinado y buscar con la mano por encima del mismo el punto foca1 de las ondas caloríficas. Colocar en dicho punto, sosteniéndolo con el auxilio de unas pinzas, un trozo de papel de seda arrugado y comprobar si se enciende. Radiación 2.130 Transmisión del calor por radiación El calor puede transmitirse por un m o vimiento ondulatorio, aun a través del vacío: es lo que se llama irradiación. La propagación del calor por irradiación es casi instantánea. Colocar la m a n o con la palma hacia arriba bajo una lámpara eléctrica no encendida. Encender la Iámpara. ¿La sensación de calor se siente en seguida después de encendida la lámpara? El calor no podría haber alcanzado la m a no tan rápidamente, por conducción, pues el aire es m u y mal conductor del calor. Tampoco pudo alcanzarla por convección puesto que ésta llevaría el calor hacia arriba y, por lo tanto, lejos de la mano. E n realidad, el calor fue transmitido a la mano mediante ondas electromagnéticas cortas, de longitud de onda mayor que las de la luz. La irradiación propaga el calor en todas direcciones a partir de la fuente calorifica. Si se interpone un vidrio entre la lámpara encendida y la mano, que impida cualquier movimiento del aire, aun así se percibirá el calor irradiado. 2.131 Las ondas de radiación calorífica pueden enfocarse Sostener una lupa bajo la luz solar y enfocar sus rayos sobre un punto fijo, en un papel de seda previamente arrugado. Observar cómo éste se enciende debido 0 la radiación calorífica concentrada en el foco. Tratar de efectuar el mismo experimento con papel de seda ennegrecido con tinta u hollín: jse enciende m á s rápido? 2.132 Las ondas de la radiación calorífica pueden reflejarse C o m o en el experimento anterior, calen- 2.133 Paso de la radiación térmica a través del vidrio Poner la mejilla, aproximadamente a 25 c m de distancia de un agujero practicado en una hoja de amianto colocada delante de una fuente de calor (puede emplearse el Sol). Dicha hoja deberá estar al mismo nivel del elemento radiante de dicha fuente. Entre la mejilla y el agujero se colocará una placa de vidrio que luego se retirará. Tomar nota de la sensación experimentada. Puede repetirse el experimento empleando dos hojas de vidrio juntas. 2.134 L a radiación varía según la naturaleza de las superficies Conseguir tres latas de iguales dimensiones. Pintar una de blanco, interior y exteriormente y otra de negro. Dejar la tercera sin pintar, con la superficie brillante. Llenar las tres hasta la misma altura con agua caliente a igual temperatura. Verificar ésta y colocar a cada lata una tapa de cartón provista de un agujero para que pase el termómetro y colocarlas, separadas una de otra, sobre una bandeja, en un lugar fresco. Comprobar la temperatura del agua cada 5 minutos. ¿Se observa alguna diferencia en el tiempo de enfriamiento? ¿Qué superficie irradia mejor el calor? ¿Cuál es la m á s deficiente? Vaciar parcialmente las latas cuidando que el nivel del remanente sea igual en las tres y llenarlas con agua m u y fría. Verificar la temperatura y cubrirlas colocándolas en un lugar cálido o al sol, controlando la temperatura cada 5 minutos. ¿Qué superficie absorbe mejor el calor? ¿Cuál es la que lo absorbe peor? 99 Magnetismo y electricidad La cantidad de caior 2.135 Calor y temperalura: el concepto de caloría Suspender una lata que contenga 50 cm3 de agua y un termómetro, sobre la llama baja de un mechero de Bunsen o una vela. Verificar la temperatura inicial y calentar durante 2 minutos revolviendo constantemente; luego verificar la temperatura final, en grados Celsius. Vaciar el recipiente y repetir el experimento con 100, 150 y 200 cm3 de agua empleando siempre la misma llama. Se puede admitir que 1 cm3 de agua pesa 1 g, sin afectar mayormente la precisión. Calcular para cada caso el producto de la masa de agua por el aumento de la temperatura. C o m o cada m a sa de agua recibe de la llama el mismo calor, el resultado indica como unidad adecuada del calor, el que debe absorber 1 g de agua para que su temperatura se eleve 1" C; unidad que recibe el nombre de caloría-gramo. 2.138 2.136 Valor calorífico de los combustibles C o m o la cantidad de calor que desprenden los diferentes combustibles es m u y variable, resulta útil comparar sus rendimientos térmicos. Para esto 3e puede tomar como índice el número de calorías que desprende la combustión total de un gramo de sustancia. Es lo que se denomina poder calorífico. Suspender por medio de alambres una cajita metálica, de un soporte. Verter en ella 100 cm3 de agua fría y medir su temperatura. Colocar un trocito de vela sobre una tapa de lata de conservas y pesar el conjunto. Situar éste debajo de la caja y encender la vela. Agitar el agua con el termómetro y cuando la temperatura alcance los 60" C apagar la vela y pesar nuevamente la tapa con el trozo de vela. La masa de agua (en gramos), multiplicada por la elevación de la temperatura (en "C) dará el número de calorías producidas y la masa de vela consumida será igual a la diferencia entre los resultados de las dos pesadas. Conociendo estas dos magnitudes se puede calcular el poder calorífico de la vela. Magnetismo y electricidad Electricidad estática 2.137 Producción de electricidad frotando objetos Obtener un poco de polvo de corcho raspando un corcho con una escofina. Además, cortar en pequeños fragmentos un trozo de papel delgado. Tomar un peine plástico, un lápiz y una estilográfica también de plástico, un trozo de cera, un glo- bo de goma, un plato de vidrio o porcelana y otros objetos no metálicos que se encuentren 0 mano. Frotar con fuerza cada uno de estos objetos sobre los cabeHos o la piel y aproximarlos al montoncito de polvo de corcho (ver la figura). Frotarlos de nuevo y acercarlos a los trocitos de papel. Observar lo que sucede. Repetir el experimento frotando con un trozo de seda y luego con un trozo de franela. 2.138 Un peine que atrae el agua Ajustar una canilla de manera que fluya un hilo delgado de agua. Cargar eléctricamente un peine pasándolo varias veces sobre el cabello y aproximarlo a 2 o 3 c m del hilo de agua, que será atraído con fuerza por la carga del peine. 2.139 1O0 Magnetismo y electricidad 2.139 U n globo inmovilizado Inflar un globo de g o m a y frotarlo vivamente con una piel. Colocarlo contra la pared: se observará que permanece en su sitio. Repetir el experimento frotando el globo sobre los cabellos. pared. Si el aire es m u y seco se podrá oír un crepitar provocado por la electricidad estática. 2.142 Un detector de electricidad estática Cortar una tira de cartón delgado de aproximadamente Z 10 cm, plegarla por el medio en sentido longitudinal y ponerla en equilibrio sobre la punta de un lápiz como muestra la figura. La punta de éste deberá penetrar apenas en el papel, sin perfowrlo, de modo que el mismo pueda girar fácilmente. Cargar un peine frotándolo en el cabello o en iana y aproximar- x 2.140 Repulsión entre globos Inflar dos globos y atarlos con hilos de aproximadamente un metro de largo. Frotar con una piel las superficies de los mismos. Sostener ambos hilos juntos y observar cómo ambos globos se repelen. Colocar la m a n o entre ambos y comprobar qué ocurre. Aproximar uno de los globos a la ara. Repetir la experiencia con tres globos. 2.141 U n diario que queda adherido a Za pared Aplicar contra una pared la página de un diario, presionándola suavemente. Frotarla varias veces en toda su superficie, con un lápiz o con la mano. Tomar una esquina de esta hoja, atraerla hacia sí y soltarla, en la forma que ilustra la ligura. Se observará que el papel es atraído hacia la lo o uno de los extremos del detector. Observar qué ocurre y ensayar con otros objetos previamente frotados. 2.143 Indicador electrostático con una bolilla de médula vegetal Obtener un poco de médula del interior del tallo de alguna planta, dejarla secar bien y moldearla en pequeñas bolitas de 5 m m de diámetro, apretándola firmemente. Pintarlas con pintura de aluminio, grafito coloidal o pintura dorada. Atarles un hilo de seda de aproximadamente 15 c m de largo y preparar un soporte de madera para las mismas (ver 2.146 B). Observar el comportamiento de las bolillas cuando se les aproximan objetos previamente frotados con seda, piel o franela. Los dispositivos de bolillas de este tipo se denominan electroscopios. En vez de bolillas de médula pueden emplearse granos de arroz inflado o bolitas de poliestireno expandido (espuma de estireno), pelotas de 'ping-pong' o cualquier otro objeto liviano. Lo principal es transformarlos en 101 Magnetismo y electricidad conductores de la electricidad cubriéndolos con una pintura metálica. Para que la pintura de aluminio en polvo se adhiera a la superficie puede emplearse clara de huevo. 2.144 Electroscopio con bolilla de papel metálico Hacer una bolita empleando aproximadamente 6 cm2 de papel metálico procedente de un atado de cigarrillos o de un paquete de goma de mascar. Pegar a la mism a mediante adhesivo un trozo de hilo de seda o nylon de alrededor de 8 c m de largo. Atar el otro extremo a una lapicera a bolilla u otro objeto similar, aislante, y colocar la misma atravesando la boca de un tarro de dulce, de manera que la bolilla cuelgue libremente junto al mismo (ver la figura). Aproximar a ésta un cuerpo eléctricamente las hojas de papel se separarán cuando reciban una carga de igual signo. 2.146 Existen dos clases de electricidad estática A. Construir una platina giratoria, clavando un clavo largo en una base de madera. Insertar un tubo de ensayo en un agujero practicado en un corcho grande y chato. Afilar )la extremidad del clavo aguzando bien la punta e invertir sobre ésta el tubo de ensayo. Colocar alfileres en la cara 2.146A Las cargas positiva y negativa se atraen cargado eléctricamente: primero será atraída por el mismo y luego repelida. Frotar a continuacion otra lapicera plástica contra una caja de útiles o un transportador de celuloide y aproximarlo a la bolilla y dejar que ésta se cargue, luego, acercar el transportador a la bolilla cargada. ¿Qué le sugieren estos dos tipos de cargas obtenidas por frotación? 2.145 Electroscopio de hojas metálicas Para construir un dispositivo detector de cargas eléctricas se requieren: un tarro vacío, de dulce, un poco de alambre y algunos trozos de hoja de papel metálico. Para impedir las pérdidas se empleará un corcho parafinado, cera aislante o 'perspex'. Introducir en el mismo un trozo de vari'lla de bronce o de cobre con forma de L y colgar de su extremo inferior un trocito de papel de seda plegado o una tira de papel de aluminio. Si se aproxima al extremo de la varilla un cuerpo cargado 2.146 2.14SB Empleo de un electroscopio a bolilla de médula, previamente descargado 2.146 Magnetismo y electricidad superior del corcho para sujetar los objetos que se coloquen sobre la platina giratoria. Procurarse dos tubos de ensayo o varillas de vidrio, un trozo de tela de seda, dos peines de material plástico, una barrita de ebonita, un poco de lana y un trozo.de piel o franela. (a) Frotar el peine con la piel y ponerlo sobre la platina. Repetir la operación con el otro peine y aproximarlo al que está sobre la platina. Repetir la experiencia hasta asegurarse de que las observaciones efectuadas son correctas (ver la figura). 102 ebonita frotada previamente con lana. Observar que al aproximar a la bolilla, cargada negativamente una barra con ia mism a carga, la repele pero es atraída cuando se le acerca una varilla de vidrio frotada con seda, con fuerte carga positiva (ver el dibujo). Nota: El comportamiento de los objetos cargados eléctricamente, en la platina, el electroscopio y frente a la bolilla de m é dula vegetal demuestran la regla general, según la cual las cargas de electricidad estática de igual signo se repelen y las de signo contrario se atraen. (b) Frotar una varilla de vidrio con seda y colocarla en la platina. Frotar uno de los peines con la piel y aproximarlo B la varilla de vidrio. Repetir hasta estar seguro de lo observado. Cuando se frota el peine con la piel, el material plástico se carga con electricidad negativa y la piel, positivamente. Al frotar vidrio con seda, aquél se carga positivamente y la seda negativamente. B. Frotar la varilla de ebonita con un trozo de lana, aproximándola luego al electroscopio a bolilla descargado. Observar que la bolilila de médula, primero es atraída y luego repelida. E n forma similar, frotar una varilla de vidrio con un trozo de seda y acercarla a la bolilla descargada del dectroscopio, que primero será atraída y luego repelida (ver la figura). C. Cargar negativamente la bolilla de m é dula vegetal tocándola con una barra de 2.146C Empleo de un electroscopio a bolilla de medula, cargado 2.147 J 103 Magnetismo y electricidad 2.147 C ó m o producir muchas descargas de electricidad estática de una misma fuente Conseguir un trozo de aluminio de aproximadamente 24 c m de lado (puede servir una tortera de aluminio). Calentar el m e tal uniformemente en una llama y apoyar en su centro una barra de lacre o una vela de cera hasta que se funda y endurezca sólidamente, pana que haga las veces de manija (ver la figura). Si se desea una manija permanente se puede practicar un agujero en el alumhio y atornillar un mango de plástico o madera. Procurarse una cubeta o tazón de material plástico un poco m á s grande que la tortera; colocarlo sobre una mesa y frotar el fondo por su parte interna con un trozo de piel o franela durante medio minuto. A continuación colocar el aluminio sobre el plástico presionando fuertemente con los. dedos. Luego, retirar el recipiente de aiuminio y aproximar el dedo al metal: se producirá una chispa. Pueden obtenerse varias descargas procedentes del plástico sin necesidad de frotarlo nuevamente. Presionar apenas, con los dedos, el metal contra el plástico y levantarlo tomándolo por la manija. La corriente eléctrica 2.148 Pila sencilla construida con dos monedas Tomar dos monedas de distintos metales y limpiarlas bien con lana de acero o papel de lija fino. Doblar un trozd de papel absorbente o secante formando una almohadilla ligeramente m á s grande que las monedas. Mojar el papel secante en agua salada y colocar una de las monedas encima de la almohadilla y otra debajo de la misma y apretarlas entre el pulgar y el indice2 Conectar ambas monedas a los terminales de un galvanómetro sensible y observar la deflexión de la aguja. 2.149 Electricidad producida por un limón Conectar uno de los terminales de un galvanómetro sensible a un trozo de cinc procedente de la carcasa de una pila seca en desuso. Conectar el otro terminal a un trozo de cobre. Apretar un limón contra 2.151 la tabla de (la mesa, haciéndolo rodar al mismo tiempo, para romper algunas de las membranas interiores. Clavar las dos tiras de metal a través de la cáscara del limón cuidando que no se toquen entre si (ver la figura). Observar la aguja del galvanómetro. Intentar el mismo experimento empleando una patata; ¿la distancia entre ambas placas afecta la indicación del galvanómetro? 2.150 Examen de una pila seca Quitar la tapa exterior de una pila seca usada y $cortara ésta por la mitad con una sierra para estudiar su estructura. Observar que el carbón, polo positivo, se halla en el centro y que el cinc, es el polo negativo. El material situado entre ambos es el electrólito (es decir, la sustancia química que actúa sobre las placas de la pila). Comprobar cómo dicha sustancia ha corroído al cinc y que el envase de dicho metal que la contiene ha sido sellado con brea lcaliente (ver la figura). Ver también el experimento 2.88. carcasa de cinc papel absorbente barra de carbdn electrólito mezclado con material absorbente 2.151 Empleo de una pila seca para alimentar un circuito Envolver un trozo de cable rígido, de 2.151 Magnetismo y electricidad campanilla, alrededor del culote roscado de una lamparita de linterna de manera que la sujete firmemente. Curvar en forma de C la parte sobrante del cable. Apoyar la parte inferior del culote de la lamparita sobre el contacto central de la pila disponiendo el extremo libre para que por efecto de su flexibilidad haga contacto con la base de la misma. Si el contacto es bueno, la lamparita encenderá. Cualquier tipo de lamparita servirá para esta experiencia pero dará más luz la fabricada para funcionar con un solo elemento. Examinar de cerca la lamparita y observar el fino alambre metálico en su interior, sostenido por dos alambres más gruesos. Se verán mejor con la ayuda de una lupa. El hilo metálico fino es de timgsteno; el paso de la corriente a travos del mismo produce su calentamiento originando la emisión de luz. Poner la pila al revés e invertir las conexiones: se observará que la lámpara enciende igual a pesar de que la corriente circula en sentido opuesto. Hacer un diagrama del paso de la corriente a través de la lamparita y hacia el otro contacto de la pila. Analizar el significado de la expresión ‘circuito eléctrico’. Para utilizar el circuito descripto como linterna eléctrica simple deberán asegurarse las conexiones del cable con la pila sujetándolas con bandas de goma. 2.152 U n interruptor simple Puede improvisarse un interruptor siniple asegurando uno de los extremos del alambre de campanilla a un lápiz p o r medio de dos bandas de goma, en la forma que muestra la figura. La conexión se hace mediante un segundo alambre pasado por deb 104 2.153 Empleo de interruptores en el control de circuitos eléctricos E n un circuito formado por una pila y una I’ámpara intercalar un interruptor a cuchilcla. Reemplazar a la lámpara por una campanilla o chicharra y hacer funcionar el interruptor. Sustituir el interruptor a cuchilla por uno a botón y probar en el circuito otros interruptores comunes. Si es posible desarmar algunos de el!os para estudiar su construcción. 2.154 Elementos componentes de una linterna eléctrica Acrecentar en los alumnos la noción de que una linterna eléctrica es un dispositivo en el que se emplean un interruptor, m a teriales aislantes y conductores, pilas secas y una lamparita. Invitarlos a que traigan a clase linternas de diversos tipos y las desarmen. Razonar acerca de la función de cada una de sus partes. Tratar de conectar la lamparita a la pila seca por medio de un cable curvado sin emplear la caja de la linterna. Armar a ésta nuevamente. Incitar a los alumnos a que descubran por sí mismos el circuito de una linterna e indiquen dónde se produce la apertura y cierre del mismo. E n las de metal, la caja forma parte,del circuito. E n una de dos elementos las pilas deben colocarse de manera que la base de una esté en contacto con el borne superior de la otra para que el circuito eléctrico se integre en forma adecuada. Dejar que los alumnos ensayen la colocación de las pilas en distintas posiciones hasta descubrir en cuál de ellas funciona mejor la linterna (ver la figura). 105 Magnetismo y electricidad 2.156 2.156 Tablero de circuitos (a) Todos los experimentos en los que se emplean pilas secas c o m o fuente de energía eléctrica pueden realizarse m á s fácilmente mediante un sencillo tablero de circuitos. Se usará como base un trozo de 'hardboard' o madera iterciada de 30 X 30 c m y sobre el mismo se fijarán grapas para sujetar las pilas y tiras flexibles de E Partes funcionales de una linterna eléctrica 2.155 ¿Conductor o no conductor? Pedir a los niños que reúnan materiales con el objeto de verificar su conductividad eléctrica y responder a la pregunta del título. Ensayar con papel, goma de borrar, botones plásticos, llaves, monedas, généro, piolín, tiza, vidrio, clavos, limaduras de clavos, cable aislado y pelado, A portalkmparas B conectadores de alambre de cortina c pilas abrazaderas a presi6n uniones de metal flexible F soportes de latón para varillas de cortinas c base de madera D E metal que servirán de conexión entre las mismas. Se armará el circuito atornillando a la base soportes de latón par4 varillas de cortinas, en la forma indicada en la figura. (b) Pueden confeccionarse conectadores flexibles de largo variable con alambre para cortinas con ganchos en cada extremo. etc. Realizar la prueba en un circuito haciendo puente a través de un interruptor de cuchilla, abierto o bien empleando un probador construido en la forma que muestra el-dibujo.Los materiales que permiten .el paso de la electricidad reciben el nombre de conductores y los que no se llaman no conductores o aisladores. L a parte de cobre de un cable es un conductor y su recubrimiento un aislador (ver tamblén el experimento 2.59). c) Pueden colocarse portalámparas en circuitos usando conectadores de alambre para cortinas o alambre de cobre Nv 16 sin aislación. Magnetismo y electricidad 2.157 (d) Otras conexiones pueden hacerse con trozos de distinto largo de alambre de cobre sin aislación provistos en sus extremos de broches ‘cocodrilo’. =------- 106 ¿Experimenta alguna variación cuando se emplea solamente una pila? - 2.157 Pilas en serie A. Conectar dos pilas secas en la forma que indica la figura. Observar que están dispuestas de manera que el negativo de una está en contacto con el borne positivo de la otra. Cuando las pilas están conectadas en la forma indicada se dice que están en serie. B. Intercalar en el circuito una lámpara de 4,5 voltios, primero con una pila, luego con dos y finalmente con tres en serie. Observar cómo varía el brillo de. la iámpara. En este tipo de conexión el voltaje Diagrama de un circuito form a d o por 2 pilas en serie y una lámpara. El trazo corto y grueso representa al terminal negativo, el largo y fino al terminal positivo ” ‘ esigual a la suma de los voltajes de cada una de las pilas, por consiguiente, si se emplean pilas de 1,5 voltios, dos pilas producen 3 voltios y tres pilas 4,5 voltios. 2.158 Pilas en paralelo Las pilas pueden conectarse entre sí uniendo todos sus terminales positivos y haciendo lo mismo con los negativos. Se dice entonces que están conectadas en paralelo (ver la figura). Para estudiar el comportamiento de las pilas conectadas en paralelo se requiere un tablero de circuitos especial. ¿Qué ocurre con d brillo de la luz si se desconecta una de las pilas? Cuando las pilas están conectadas en paralelo el voltaje total no es mayor que el de una sola pila; sin embargo, la corriente total disponible ha aumentado en proporción con el número de pilas. 2.159 Circuitos simples A. Lámparas en serie Conectar una pila y una lámpara en la forma que indica el diagrama del ángulo superior izquierdo de la figura. Observar el brillo de la lámpaTa y luego conectar los demás circuitos ilustrados verificando el brillo de las #lámparasa medida que se pasa de uno a otro. (Nota. Asegurarse de que todas las lámparas den una luminosidad razonablemente uniforme, de lo contrario los resultados no serán dignos de confianza.) Estos ‘diagramas de conexiones’ son útiles para los trabajos prácticos pero los alumnos, a medida que progresan necesitan aprender a interpretar diagram a s de circuitos teóricos. Ejercitarse en el empleo de los símbolos convencionales representados en los esquemas que siguen, de circuitos equivalentes. Cuando las lámparas están conectadas en serie, el voltaje total se divide entre las mismas; por ejemplo: si se conectan en serie tres lámparas iguales a una batería de 3 voltios, cada una de ellas recibirá 1 voltio. 107 Magnetismo y electricidad - . . ' . 'A . l - + - + + - 2.159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . i . . . 1 0:agramas de circuitos equivalentes L::q 0. Lámparas en paralelo Estudiar los cambios de brillo de lámparas conectadas en la forma ilustrada en el dibujo de abajo. Así conectadas, en paralelo, cada una de ellas recibe el voltaje Da -~-- total de la fuente. En (d) y (e) se han conectado en paralelo con una batería, cadenas de lámparas en serie. Esta disposición se denomina: circuito de series en paralelo. ¿Cómo describiría el circuito representado en (f)? 2.160 108 Magnetismo y electricidad Q' C e" 2.160 Cómo actúa un fusible Examinar fusibles en buenas condiciones y quemados. Son uno de los dispositivos de seguridad empleados para proteger los circuitos eléctricos contra las sobrecargas. Cuando una cantidad peligrosa de corriente fluye a través de un circuito, el alambre fusible se funde abriendo el mismo. Cortar una tira m u y delgada de papel metálico, de envolver, y fijarla entre los extremos salientes de dos cables pasados a través de un corcho. En lugar de papel metálico puede usarse una hebra de lana de acero procedente de un estropajo. Se tendrá así un modelo de fusible apto para funcionar con pilas secas. Armar el circuito en la forma que indica el dibujo y experimentar con láminas de distintos tipos y formas hasta que el modelo funcione demostrando el principio del fusible. (En la práctica, por supuesto, nunca se deberá conectar el fusible a los terminales de la fuente de energía eléctrica.) 2.161 Empleo de los fusibIes A. Poner el modelo de fusible del experimento 2.160 en un circuito en serie con tres pilas y una lámpara, representado en la figura. Poner la lámpara en cortocircui- A broche cocodrilo to mediante un broche 'cocodrilo'. Si el fusible no se funde cortar una tira más delgada de papel metálico. Experimentar con distintas clases y anchos de hojas metálicas hasta lograr una que correctamente conectada conduzca la corriente pero que se funda al ser puesta er cortocircuito. Reemplazar entonces el fusible y agregar más lámparas en paralelo hasta que éste se queme. B. Analizar los peligros de una sobrecarga en una instalación eléctrica doméstica aplicando a un circuito una carga excesiva. E n las casas viejas frecuentemente los circuitos han sido proyectados para trabajar con cargas mucho menores que las que se les aplica actualmente. Cuando se 1 o9 2.163 Magnetismo y electricidad ‘Lisan varios artefactos al mismo tiempo los conductores eléctricos se sobrecalientan provocando un incendio. Examinar los peligros que encierra el empleo de monedas en lugar de fusibles y el uso de fusibles de mayor resistencia que la que requiere el circuito. U n fusible de 30 amperes en un circuito proyectado para 15 a m peres no ofrece ninguna garantía de seguridad. Para evitar accidentes los artefactos deben ser conectados o enchufados sólo por personas competentes. 2.162 Obtención de calor y luz de la elect ricidad Pasar a través del corcho de una botella pequeña dos trozos de cable de campanilla. Puede prepararse un corcho adecuado cortando uno de los extremos de uno m á s largo o bien usando un tapón de goma con doble perforación. Envolver los extremos de un trocito de alambre m u y fino, de hierro, alrededor de las puntas de los alambres de cobre y poner el corcho en la botella (ver la figura). El artefacto se procede con cuidado, la lámpara podrá encenderse varias veces antes de que se consuma el filamento pero, finalmente, el alambre de hierro ca!entado 5e combina con el oxígeno del aire contenido en la botella, quemándose. Las lámparas fabricadas para el comercio no contienen oxígeno en su bulbo y su filamento de tungsteno puede calentarse a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que brille sin arder. El bulbo de vidrio evita el peligro de incendio y las descargas eléctricas por contacto permitiendo que la Iámpara Pueda usarse con seguridad. 2.163 lnstrumentos simples para demostrar el paso de corrientes eléctricas Conseguir un poco de alambre para campanilla con aislación de algodón y envolver prolijamente 50 o 60 vueltas alrede- B k-_ j A E broches cocodrilo interruptor resultante será un modelc rudimentario de lámpara eléctrica. Conectarlo a un circuito alimentado por una o más pilas secas y cerrar el mismo mediante el interruptor hasta que el alambre fino, o filamento, comience a ponerse incandescente, abrir entonces nuevamente el circuito. Si dor de una botella de unos 8 c m de diámetro, formando una bobina. Retirarla de la botella y atarla fuertemente con trozos de alambre corto o con cinta aisladora. Montar la bobina sobre una base. La pequeña plataforma para la brújula (ver la figura) puede hacerse practicando un agujero en un corcho para permitir el paso de la bobina, asegurando después corcho y bobina a la base mediante lacre fundido o cola. Poner la brújula sobre el corcho y girar la bobina hasta que esté alineada 2.163 Magnetismo y electricidad con la aguja. Conectarla a una pila seca y observar la deflexión de la aguja. Invertir entonces las conexiones y observar nuevamente. Puede construirse un instrumento m á s sensible haciendo un pequeño receptáculo con madera de caja de cigarros, de dimensiones suficientes como para alojar la brújula. Colocar a ésta en su caja y envolver la misma con 20 vueltas de alambre de campanilla en la forma que ilustra la figura. Magnetismo 2.164 Una sencilla brújula, sin aguja A. Imantar una varilla de hierro o un trozo de cuerda de reloj frotándolo con una piedra imán o con un imán de otro Ir 110 la. Sujetar la varilla imantada a los dos pasadores salientes del botón, apoyando la parte convexa del mismo sobre un trozo de vidrio u otra superficie pulida. B. Otra aguja de compás sencilla puede hacerse con dos agujas de coser imantadas atravesadas por los agujeros de un broche a presión grande. Este puede ponerse en equilibrio sobre otra aguja clavada en un corcho por el lado de su ojo (figura B). En caso de usarse un broche a presión más pequeño, deberá sostenerse por el reborde con unas pinzas mientras se introducen presionando ambas agujas por los agujeros pequeños. C. Clavar la aguja imantada en un cartoncito que a su vez se suspenderá de un hilo de manera que la oscilación conjunta de aguja y cartón formen otra brújula simple (ver la figura C). En la extremidad del imán, que apunta hacia el norte fijar una pequeña flecha de papel, mediante cola o goma laca. 2.165 Determinación de la inclinación magnética Con una aguja de tejer atravesar un corcho perpendicularmente a su eje. Suspender el conjunto en equilibrio horizontal sobre una tira de cobre doblada en forma de U, utilizando alfileres como eje (ver la figura). Retirar el conjunto de sus pun- B tipo. Para convertirlo en aguja de brtíjula se requiere un soporte lo m á s exento posible de fricción. Esta condición puede lograrse de varias maneras: Cerrar uno de los extremos de un tubo corto de vidrio (de 2 cm) calentándolo en una llama. Colocar este tubo pequeño sobre la punta de un alfiler atravesado a un trozo de madera o corcho y fijar la barrita de acero al tubo con cola o plastilina ajustándola para que oscile libremente con uniformidad (ver la figura A). Otra forma de suspender la aguja es empleando la parte metálica de un viejo botón forrado de te- tos de apoyo e imantar la aguja sin desplazar el corcho. Una vez colocado nuevamente en su apoyo, uno de los extremos de la aguja de tejer será atraído hacia abajo por el campo magnético terrestre. Un transportador permitirá medir el ángulo de inclinación. Para suspender el imán se podrá emplear también como variante, un trozo de válvula de bicicleta atravesado por un alfiler, que hará las veces de eje de suspensión. Los puntos de 111 Magnetismo y electricidad apoyo podrán improvisarse con dos tarjetas postales separadas por medio de corchos sujetos con chinches. Se podrá entonces marcar coh un lápiz el ángulo de inclinación que luego se medirá. 2.166 U n a bobina,imantadora Para imantar las agujas de acero servirá un trozo de vidrio ordinario sobre el que se habrán bobinado m u y juntas muchas vueltas de alambre de cobre aislado. U n a pila de linterna suministrará la corriente necesaria, pero no deberá dejarse conectada más tiempo del requerido (ver la figura). 2.167 Imán suspendido libremente Suspender libremente un imán de un estribo. Este puede consistir en dos lazos de hilo de algodón dispuestos de manera que el imán cuelgue de ellos en la forma indicada en el dibujo. Experimentar con imanes estudiando el efecto de atracción 2.1 70 y repulsión. Deberá evitarse el choque entre imanes como así también aproximarlos uno a otro forzando su mutua repulsión, lo que finalmente podría debilitarlos. Aproximar a los polos del imán suspendido otro, para comprobar si los polos del mismo nombre se atraen o se repelen (ver la figura). 2.168 Imanes naturales El mineral de hierro magnético es m u y común en muchas regiones del mundo. Procurarse un trozo del mismo. Se trata de un imán natural. Desparramar algunas limaduras de hierro o trozos de lana de acero finamente cortados sobre una hoja de papel blanco y observar cómo el mineral magnético los atrae, Tratar de levantar objetos de hierro m á s pesados, como por ejemplo broches o tachuelas. Aproximar u n trozo del mineral a una brújula y observar qué ocurre: ¿todas las partes del mineral magnético afectan a la bnijula de la misma manera? 2.169 Obtención de imanes artificiales Se pueden conseguir imanes artificiales potentes, para estudiar el magnetismo, desarmando diversos aparatos fuera de uso como, altoparlantes de radio, viejos receptores telefónicos y velocímetros de automóviles. Frecuentemente pueden adquirirse imanes en el comercio y en las casas de instrumental científico. Los imanes artificiales se fabrican con formas diversas, como la de herradura o U, o bien rectos en forma de barra. 2.170 identificación de sustancias magnéticas Reunir diversos objetos pequeños de papel, cena, latón, cinc, hierro, acero, níquel, vidrio, corcho, goma, aluminio, cobre, oro, plata, madera, estaño, etc. Probar cada uno de ellos con un imán para determinar a cuáles atrae y a cuáles no. Aproxim a r a la aguja de la brújula un trozo de alambre de hierro dulce y uno de alambre d e acero duro, de cuerda de piano y comprobar si se produce alguna perturba- ción. 2.171 Magnetismo y electricidad 112 2.171 Polos magnéticos Cortar un trozo de alambre de acero en desuso, de 6 c m de largo y pasar uno de los extremos de un imán de acero a lo largo del mismo, de punta a punta, sólo una vez y en una única dirección. Verificar si ha quedado magnetizado acercándolo a limaduras de hierro: &as atrae con igual fuerza en toda su longitud? Las zonas de máxima atracción reciben el nombre de polos. 2.172 Partiendo imanes Tomar un trozo de alambre de acero imantado y colocarle una flecha de papel en su polo norte. Partirlo por el medio y tratar de aislar a uno de sus polos. Probar con ambos extremos de cada uno de los pedazos y tomar nota de los resultados; en particular, del tipo de magnetismo observado en cada lado de la rotura. Cortar un pequeño trozo de sólo unos pocos milímetros de alambre imantado y probarlo con limaduras de hierro si es demasiado corto para permitir el empleo de una brújula flotante: ¿Cuál sería el resultado si se pudiera efectuar la prueba con sólo un grano de imán pulverizado? 2.173 Campos magnéticos bidimensionales A. Poner sobre el banco una barra magnetizada. Desparramar limaduras de hierro sobre una cartulina delgada y colocar ésta sobre el imán sosteniéndola de m a nera que no esté en contacto con el mismo. Si se golpea la cartulina con un lápiz podrá observarse la forma del campo magnético. Las limaduras de hierro pueden obtenerse desmenuzando un estropajo de lana de acero o limando el extremo de un clavo sujeto en el tornillo de banco. B. Efectuando sobre el banco combinaciones de imanes se podrán observar interesantes campos magnéticos (ver la figura). Probablemente ,los alumnos desearán conservar un registro permanente de los resultados mejores. U n a de las formas de lograrlo consiste en sustituir la cartulina por papel fotográfico sobre el que se proyectará una luz intensa. Esta operación deberá efectuarse en un cuarto oscuro. Puede también pulverizarse la figura formada por las limaduras al distribuirse a lo largo del campo magnético con tinta negra o barniz mediante u n atomizador para perfumes o un aerbgrafo. 2.174 Campos magnéticos tridimensionales Colocar en un pequeño recipiente de vidrio con cierre hermético una cucharada de limaduras de hierro y agregar aceite u otro líquido viscoso. Sacudir la mezcla y verificar si las limaduras quedan en suspensión. Si el aceite fuera demasiado viscoso, clarificarlo agregándole algún 1íquido miscible hasta conseguir que las limaduras queden suspendidas en la mezcla. Si se colocan varios imanes junto a las paredes laterales del recipiente las limaduras de hierro formarán estructuras magnéticas tridimensionales. Un procedimiento de mayor permanencia consiste en la sustitución de la solución viscosa por una sustancia plástica en estado líquido, que luego se dejará solidificar. 113 Magnetismo y electricidad Electromagnetismo 2.175 Electroimanes cilíndricos Tomar un perno de hierro de unos 5 c m de largo, con su tuerca y dos arandelas. Disponer una arandela en cada extremo y ajustar la tuerca. Entre las dos arandelas enrollar cable aislado dejando un extremo libre de 30 c m al comenzar a bobinar. Después de haber enrollado alrededor del perno desde una arandela hasta la otra varias capas de cable, cortarlo, dejando también un extremo libre de unos 30 cm. Retorcer los dos extrenios libres cerca de su final y luego rodear con cinta adhesiva cada extremo del carrete así armado para impedir que el cable se desenrolle. Quitar 2.177 rificar con una brújula la polaridad de cada extremo; luego, invertir las conexiones a la batería y verificar nuevamente. 2.176 Electroimanes en herradura Conseguir un perno largo o un trozo de varilla de hierro de aproximadamente 5 m m de diámetro y 30 c m de largo. Doblarla en forma de U y enrollar sobre la misma varias capas de alambre para campanilla en cada brazo del imán dejando libre la parte curva, como indica la figura y comenzando por el extremo de uno de los brazos. Dejar un excedente de alrededor de 30 c m de cable para efectuar las conexiones. Enrollar sobre uno de los polos aproximadamente tres capas, cruzando luego el cable desde el extremo superior de este brazo hasta el otro cuidando de bobinar este palo exactamente en el sentido indicado en la figura. Envolver aproximadamente tres capas y una vez hecho esto cubrirlas con cinta adhesiva para impedir que se desenrollen. Quitar la aislación de uno de los extremos del cable, conectarlo a dos pilas secas y probar los polos del electroimán: uno deberá ser norte y el otro sur. Si ambos tuvieran la misma polaridad, el segundo enrollamiento debe haberse efectuado en sentido equivocado; habrá que deshacerlo y rebobinarlo nuevamente en dirección opuesta. Tratar de levantar pequeños objetos con este imán. Comparar su fuerza con la del electroimán recto construido anteriormente. la aislación de los dos extremos del alambre. Unir dos pilas secas en serie y conectar a las mismas este electroimán (ver la figura). Levantar algunas tachuelas y clavos. Mientras éstos son retenidos por el imán desconectar uno de los cables de las pilas y observar. Hacer 10 mismo con otros objetos de hierro y acero. Mientras la corriente pasa por el electroimán, ve- 2.177 Comparación de la fuerza de los electroimanes Enrollar sobre un perno recto, de hierro, 25 vueltas de alambre para campanilla, conectando ambos extremos a una pila seca. Contar el número de tachuelas que se pueden levantar con este electroimán. Realizar la experiencia tres veces, verifi- 2.177 Magnetismo y electricidad cando el número y calcular el promedio. Repetir la operación con dos pilas conectadas en serie; luego, bobinar 25 vueltas más en el mismo sentido y unirlas a las primeras comprobando nuevamente la fuerza del electroimán; primero, con una y luego con dos pilas secas y empleando tachuelas. Finalmente,bobinar otras 50 vueltas, completando 100 vueltas en total, y repetir la medición con una y dos pilas. C o m o experimento adicional, retirar 50 vueltas y rebobinarlas sobre el perno en sentido opuesto. Con 100 vueltas enrolladas de esta manera, conectar ambas pilac y comprobar nuevamente 4a fuerza. 2.178 C a m p o magnético generado por una corriente eléctrica al pasar por un cable Practicar un agujero en el centro de una cartulina blanca, pequeña, y pasar por el mismo un trozo de alambre de cobre calibre 26, de un largo aproximado de 25 cm, conectando el mismo a una pila seca o a los terminales de una fuente de poder de bajo voltaje. Esta cartulina deberá colocarse en posición horizontal. Hacer pasar la corriente y desparramar limaduras de hierro sobre ‘la cartulina, golpeándola ligeramente con un lápiz. Observar el dibujo que se ha formado. Retirar luego las limaduras de hierro y explorar el campo magnético con una brújula pequeña. Invertir luego las conexiones y comprobar el efecto en la aguja de la brújula. 2.179 Campo magnético en eZ interior de un bobinado abierto Exploraremos ahora el campo en el interior de una bobina. Enrollar cinco espiras espaciadas sobre un cilindro de madera y retirar, deslizándola, la bobina del cilindro, montándola sobre un cartón en el que previamente se habrán practicado ranuras, conectando la misma a los contactos de una fuente de poder de reducido voltaje, corriente continua, o bien a una pila seca (ver el dibujo). Sobre el cartón se dispersarán limaduras de hierro, prestando particular ,atención al campo magnético del interior de ia bobina. Dar paso a la corriente y golpear suavemente el car- 114 tón observando la figura formada por las limaduras. Después de efectuada la prueba con limaduras, puede realizarse einpleando brújulas. La bobina abierta utilizada en el experimento se denomina también ‘solenoide abierto’ y si está formado por muchas espiras juntas ‘solenoide de espiras juntas’. Empleando el mismo dispositivo y un solenoide de espiras juntas, los alumnos podrán estudiar la semejanza entre los campos magnéticos producidos por un imán en forma de barra y el externo producido por un solenoide. 2.180 Generando electricidad con un imán y una bobina Para este experimento se requiere uno de los detectores de corrientes eléctricas descriptos (2.163). Conectar con el detector una bobina de aproximadamente 50 espiras mediante cables largos, de m o d o que la bobina y el imán que se emplearán puedan mantenerse bien alejados de la brújula del detector de corriente. Mover la 115 Magnetismo y electricidad bobina sobre uno de los polos de un imán permanente, en herradura, observando al mismo tiempo la aguja de la brújula mientras la bobina se desplaza a través del campo magnético. Apartar entonces la bobina de dicho polo y observar la aguja. Mover la bobina acercándola y apartándola del otro polo del imán. Luego, sosteniendo la bobina introducir uno de los polos por el centro de la misma. Al cortar la bobina las líneas de fuerza del imán se generará en ella una corriente eléctrica. 2.181 Un motor eléctrico sencillo En este modelo simple se emplea corriente de una pila seca para excitar los campos magnéticos y bobinados de las armaduras. Preparar una tabla de 20 por 25 c m que hará las veces de base. Perforar un pequeño orificio en su centro y pasar por él un clavo de hierro, grande, de unos 15 cm. Bobinar prolijamente 100 espiras de cable para campanilla, aislado, sobre otros dos clavos de 15 c m dejando chicotes terminales de alrededor de 30 c m y clavar éstos sobre la base con una separación de 15,5 c m entre sí. Clavar además dos clavos pequeños, en diagonal, a 5 c m de distancia del clavo grande central. Pelar los extremos libres de las bobinas y envolverlos con varias vueltas alrededor de los clavos, curvándolos de manera que apoyen haciendo contacto con el clavo central. Estos terminales servirán de escobillas. Debe cuidarse que las bobinas de campo estén devanadas en el sentido correcto. El diagrama B es un plano completo del sentido de los devanados; de otra manera, el motor no funcionará. Los otros chicotes terminales de las bobinas deberán asegurarse a unos tornillos colocados en los ángulos de la base. Se han completado dos de las cuatro partes esenciales de un motor: los electroimanes de campo y las escobillas. Faltan el bobinado de la armadura y el conmutador. Perforar transversalmente un corcho de 4 cni de diámetro, pasando a través del mismo un clavo grande, de 13 cm. Devanar eri cada uno de los extremos libres de éste alrededor de 40 vueltas de cable aislado para campa- 2.181 nilla, cuidando hacerlo en el sentido correcto indicado en el diagrama. Pelar las puntas libres y seguidamente,practicar con prolijidad una escopladura redonda, con ayuda de un cortaplumas, en el centro del corcho e insertar en la misma el extremo cerrado de un tubc de ensayo de 10,5 o 13 cm, de manera que calce ajustadamente. Esto completa el bobinado de la armadura. Ahora puede construirse el conmutador: cortar dos trozos rectangulares de lámina de cobre de una anchura aproximada de 4 c m y de longitud suficiente como para rodear el tubo de ensayo dejando un espacio libre de alrededor de 6 m m entre ambas chapas. Curvarlas para que se adapten al tubo y practicar en cada una de ellas un pequeño agujero en el que se soldarán o engancharán, retorciéndolos, los extremos pelados de los cables terminales de los bobinados de la armadura. Asegurar estas placas conmutadoras firmemente en su posición con tela adhesiva arriba y abajo. El rotor, formado por la armadura y el conmutador está ahora complttc. Colocarlo en posición sobre su apoyo vertical, poniendo ambas escobillas en contacto con el conmutador. Girar el tubo de ensayo en el corcho hasta que las escobillas apoyen en los espacios libres cuando la armadura esté alineada con los electroimanes de campo. Si los devanados y conexiones se han realizado eti la forma indicada, una vez conectado el motor con una o dos pilas y luego de aplicar un ligero impulso a la armadura, arrancará con gran velocidad. Si no funcionara, inspeccionar las escobillas verificando si hacen un contacto leve pero efectivo. Tal vez convenga modificar su ángulo, para lo cual habrá que desenrollarlas de los clavos y sostenerlas con los dedos presionando levemente contra las placas del conmutador. Al par que se las sostiene, siempre paralelamente, inclinarlas a distintos ángulos mientras un ayudante hace girar con la m a n o la armadura. Observar el punto en el cual la armadura gira con mayor velocidad y fijar las escobillas en dicha posición. 2.182 Movimiento ondulatorio i16 Motor eléctrico senciIIo + (a) disposicibn general A imanes de campo armadura 4 0 vueltas en 'cada poloc conmutador D escobillas E (c) detalle del conmutador 0 (observar el sentido del devanado) Movimiento ondulatorio Produceion de ondas 2.182 Observación de la propagación de ondas a lo largo de una soga Mostrar a la clase una soga larga de las de tender la ropa y preguntar a los alumnos si pueden indicar alguna manera de producir ondas que se propaguen a lo largo de la misma. Dejarlos que ensayen los métodos propuestos y observar cuáles son los más efectivos. Sugerirles entonces, que uno de los alumnos ate uno de los extrem o s de la soga a la manija de la puerta, o a un árbol y tire del otro, de manera que aquélla no toque el suelo y dejar que traten de producir ondas, grandes y fácilmente visibles moviendo el extremo de la cuerda hacia arriba y abajo rítmicamente para producir ondas verticales o hacia la izquierda y derecha para hacer ondas horizontales. Hacer que pruebe otro alumno, golpeando la cuerda con un palo en forma rítmica. ¿Ven los !alumnos las ondas? El mejor lugar de observación es cerca de uno de los extremos de la cuerda. Unos trozos de género de colores vivos atados a la soga a intervalos regulares ayudarán a hacer m á s visible el movimiento. Explicarles que la pregunta que de inmediato se plantea, luego de haber ob- 117 Movimiento ondulatorio servado las ondas en la cuerda es: ¿Por qué se originan allí? invitarlos a que expongan sus teorías al respecto. Mediante la formulación de esta pregunta puede introducirse el concepto de energía aplicada. 2.183 Construcción de un tanque para estudiar las ondas Practicar una abertura rectangular en el fondo de una cubeta de las empleadas para revelado fotográfico, de aproximadamente 30 >( 45 c m , dejando alrededor un borde de unos 2,5 c m de ancho. Pegar en el fondo del tanque, sobre dicho reborde una lámina de vidrio transparente, utilizando cola impermeable y dejarla secar. Este tanque puede usarse de dos maneras: A. Conseguir una caja de cartón de 30 X 30 X 45 c m y cortar en el centro de una de sus caras menores un agujero circular de 15 c m de diámetro. Pintar el interior de la caja de color negro mate. C o m o fuente luminosa puntiforme, colocar una lamparita de automóvil, con su portalámpara sobre un cubo de madera de 7,5 c m de lado. Poner el tanque sobre la abertura circular de la caja y llenarlo con agua hasta una altura de aproximadamente 5 mm. Oscurecer la habitación y encender la lamparita (ver el dibujo). Observar la sombra circular que se proyecta en el cielorraso cuando cae dentro del tanque una gota de agua procedente de un embudo chico o de una pipeta. Si dicha sombra resulta distorsionada por la acción de las ondas reflejadas por las paredes del tanque, improvisar una ‘playa’ en pendiente con marcos de contención del agua a lo largo de los bordes. En.caso de producirse formaciones paralelas a los bordes causadas por la vibración de conjunto del tanque, colocarlo sobre una alfombrilla ‘absorbente’ de goma o de fieltro. U n vibrador con uno de‘ sus extremos introducido en el agua producirá trenes de ondas continuos. Para construir el vibrador sujetar por su parte media una hoja de sierra de 30 c m de largo uniendo a uno de sus extremos, mediante un terminal eléctrico o un perno pequeño, un trozo de alambre de cobre grueso. Doblar en ángulo recto con respecto al plano de la 2.185 hoja este alambre y cortarlo dejando un apéndice de alrededor de 2,5 c m de largo. Sujetar la hoja de sierra a un soporte firme de laboratorio de m o d o que el extremo del alambre de cobre se sumerja en el agua del tanque. Hacer vibrar la extremidad libre de la sierra y observar las ondas que se producen. Cortar un trozo de hoja- lata en forma de T para construir una paleta agitadora destinada a producir ondas planas y uniría como en el caso anterior al extremo libre de la hoja de sierra. Pegar sobre ésta, cerca del alambre de cobre un trozo de plastilina para equilibrar a m bos extremos, así la vibración podrá mantenerse durante bastante tiempo. B. El tanque puede también montarse sobre patas colocando la fuente de luz encim a del mismo. U n a hoja grande de papel blanco o un trozo de ‘hardboard‘pintado de blanco colocado debajo del tanque facilitará la observación de las ondas. La Iámpara deberá regularse a la altura adecuada para la mejor observación. La profundidad del agua recomendada es de 5 mm. Con profundidades de 3 m m las ondas se amortiguan a corta distancia pero no existe el inconveniente de las reflexiones. Con profundidades superiores a 6 m m las reflexiones en el borde pueden ser m u y molestas. Las ‘playas’ de contención de gasa originan múltiples reflexiones débiles, que pueden ser más molestas que la reflexión ligeramente m á s fuerte y 2.183 Movimiento ondulatorio neta producida sin la gasa. Si es posible oscurecer ia habitación las ondas entonces serán más efectivas y claramente visibles. Si esto no fuera posible es aconsejable emplear como fuentes luminosas, lámparas de 48 vatios. Comenzar el experimento pid:endo a los alumnos que pongan agua en el tanque hasta una altura de aproximadamente medio centímetro y que originen ondas con sus dedos tratando de extraer las conclusiones que puedan de esta experiencia. Advertirles que los dibujos, similares a los de las mantas escocesas,que se producen cuando se sacude el tanque, no obstante su atractivo, son excesivamente complicados para que de ellas se puedan extraer conclusiones científicas. 2.184 lrnpulsos de ondas circulares simples en el tanque de ondas Comenzar produciendo una sola onda circular en el centro del tanque y luego varias sucesivas empleando: (a) un dedo; (b) tocando el agua con un 1áDiz; (c) dejando caer una gota de agua desde un gotero. 2.185 Impulsos rectos, simples Pueden generarse impulsos imprimiendo a una varilla cilíndrica, de madera, introducida en el tanque un movimiento de rotación vivo en uno y otro sentido. Si dicho movimiento se efectúa en forma continua se producirán trenes continuos de ondas, de bastante amplitud en las proximidades de la varilla y cuya nitidez aumentará a medida que se alejan. Su tersura será m a yor si el filamento de la lámpara es paralelo a las mismas. 2186 Reflejo de los impulsos por una barrera recta Observar qué ocurre cuando la onda (impulso) choca contra una de las paredes del tanque. Experimentar con: (a) un impulso circular; (b) un impulso recto que choque perpendicularmente contra las paredes del tanque (es decir, normalmente a las mismas); (c) un impulso recto que alcance a la parea en forma oblicua (es decir, que incida bajo distintos ángulos). Evitar la elección de un ángulo de inciden- 118 cia de 45" porque en este caso particular la comprobación de la influencia del ángulo de incidencia es m á s difícil de observar; ensayar con ángulos de incidencia mucho menores y mucho mayores. 2.187 Reflexión en una barrera curva Ensayar el reflejo de un impulso sobre una barrera curva formada por un tubo de goma dispuesto de modo que su forma sea aproximadamente parabólica. Para facilitar su curvatura y contrapesarlo dentro del tanque conviene colocar en su interior, un alambre de cobre grueso, antes de curvarlo. 2.188 Refracción de las ondas Se puede estudiar la propagaci6n de las ondas cuando penetran en un 'medio' aparentemente distinto, colocando en el centro del tanque una placa de vidrio. Regular el nivel del agua, con la ayuda de una pipeta para que dicha placa quede apenas cubierta por el líquido. Observar que cuando las ondas pasan sobre la placa la distancia entre sus crestas (la longitud de onda) se acorta. La velocidad de propagación de la onda es también menor en aguas poco profundas. Este experimento también puede emplearse para estudiar la relación existente entre dicha velocidad, la longitud de onda y el número de ondas por segundo (frecuencia). La manera en que se refractan las ondas depende de la forma de la placa de vidrio. Empleando placas de diversas formas se puede estudiar en una única superficie y la acción de prismas y lentes. 2.189 Difracción a través de barreras con pequeñas aberturas La difracción a través de una sola abertura se observará dejando un espacio de 2 cm, o menor, entre dos barreras colocadas en el tanque para producir ondas. Dichas barreras deberán colocarse a unos 5 c m del vibrador descripto en el experimento 2.183. Las ondas de .elevada frecuencia s610 pueden observarse con el auxilio del estroboscopio. Se comprobará que las ondas que pasan por los extremos de las barreras ocasionan perturbaciones y 119 Movimiento ondulatorio 2.191 deben bloquearse mediante barreras late- 2.190 (a) Formas de raies. Con frecuencias m u y altas, las misondas mari- Amas barreras pueden comenzar a vibrar nas A onda oceáproduciendo efectos engañosos, por lo cual 0nica deben evitarse. Varíese la anchura del esB onda pro- cpacio Iibre para demostrar que con aberducida por turas mayores la difracción es menor. una lancha D- Sonido 2.190 Formas de las ondas sonoras Se denomina frecuencia de una vibrac'ión dada al número de vibraciones completas, por segundo. Los sonidos de distintas frecuencias se combinan en forma análoga a la de las ondas producidas en el agua. Las olas del océano son las m á s largas, es decir, las de m á s baja frecuencia. Si se hace pasar sobre las mismas un pequeño bote a motor, éste emite sus propias ondas, de mayor frecuencia que las oceánicas. Si además sopla una brisa, originará pequeñas olas que cruzarán la superficie del oleaje producido por la lancha a motor. La frecuencia de estas Últimas es aún m á s elevada que la de las anteriores. Si se combinan las tres vibraciones se obtiene como resultante la curva representada en la figura (fig. 2.190 a). E n forma similar, las ondas sonoras de distintas frecuencias producidas por diversos instrumentos se combinan formando ondas de estructura característica (fig. 2.190 b). 2.191 Forma de las ondas sonoras emitidas por un diapasón Unir a uno de los extremos de un diapasón mediante lacre caliente, un trozo de alambre fino, sujetando al mismo rígidamente por su mango, paralelamente a la superficie de la mesa y apenas por encima de la misma. Ennegrecer en la llama de una vela o lámpara de aceite una plancha de vidrio pequeña. Colocar el vidrio ahum a d o horizontalmente, debajo del extremo del diapasón portador del alambre fino, el cual se curvará para que apoye sobre el vidrio. Hacer vibrar el diapasón golpeándolo con el dedo deslizando la placa sobre la mesa con velocidad suficiente para que sobre la misma se grabe Iina línea ondulada (ver el dibujo). c pequeñas ondas rizadas D combinación de las anteriores cias combinadas B --F A E 2.191 Onda generada por un diapasón A alambre fino B lacre c placa de vidrio ahumada, sobre la mesa con el diapasón vibrando D trazo sobre la placa cuando se desplaza con el diapasón sin vibrar E línea de referencia F trazo sobre la placa cuando se desplaza mientras el diapasbn vibra 2.191 Movimiento ondulatorio Repetir este experimento moviendo la placa de vidrio a distintas velocidades y empleando distintos diapasones. 2.192 Obsewación y percepción táctil de las vibraciones productoras de ondas sonoras Sugerir las siguientes experiencias demostrativas de las vibraciones superficiales que producen sonidos audibles: 1. Estirar y pulsa? bandas de g o m a y cuerdas de los instrumentos que puedan conseguirse. 2. Apoyar una regla contra el borde del pupitre de m o d o que sobresalgan 15 c m y hacerla vibrar. 3. Colocar un tambor sobre el escritorio y desparramar sobre el parche granos de cereal inflado. Golpearlo y observar la danza de los granos. 4. Presionar la laringe con los dedos pulgar e índice emitiendo al mismo tiempo con la voz un sonido de tono alto. Podrá percibirse la vibración del mismo. 5. Tomar un diapasón por el mango, sin apretarlo y golpear'uno de sus brazos contra el borde del escritorio: ¿Qué se escucha? Golpearlo nuevamente, esta vez tocando rápidamente con sus extremos el agua contenida en un recipiente: ¿Qué ocurre? La herradura, al 120 vibrar, producirá un chapoteo en el agua. 6. Improvisar una campana con una cuchara. Cortar 1 m de hilo de algodón. Unir ambos extremos y sostenerlos juntos y en el seno del lazo así formado poner en equilibrio una cucharita de té. Presionar ambos extremos del hilo contra los oídos con las puntas de los dedos inclinándose hacia adelante para que el hilo y la cucharita suspendida del mismo cuelguen libremente. Pedir a alguien que golpee la cucharita con un clavo o con otra cucharita, ligeramente. Se escuchará un sonido similar al de una campana. Las ondas sonoras se propagarán a través del hilo hasta los oídos. 1.193 Las latas vibrantes A. Perforar un pequeño agujero en el fondo de una lata. Pasar a través del mismo un hilo resistente o un trozo de línea de pesca y atar firmemente un lápiz en el extremo del mismo situado en el interior de la lata. Frotar el hilo con resina. Sostener ia lata con una mano y apretando el hilo con dos dedos, deslizarlos a lo largo de éste: la lata emitirá un sonido. Repetir el experimento deslizando los dedos a diferentes velocidades y comprobando los distintos tonos de los sonidos. B. Dos latas con sus tapas bien cortadas pueden hacer las veces de sencillo teléfono para demostraciones. Perforar en el fondo de cada una un agujero pasando por ellos los extremos de un hilo de algodón delgado, de varios metros de longitud. Atar a los mismos palillos de fósforos o trozos de lápices por el interior\de las latas. Manteniendo el hilo tirante hablar y escuchar a los alumnos. Las ondas sonoras se propagan a través del hilo hasta el fondo de las latas que actúan como un diafragma, transmitiéndolas por el aire hasta el oído. Explicar qué ocurre cuando se habla a través de este teléfono. 2.194 Propagación de las ondas sonoras a través de la madera Para demostrar que las ondas sonoras se propagan a través de la madera hacer que 121 Movimiento ondulatorio un alumno apoye su oreja en uno de los extremos de la mesa mientras otro golpea suavemente con un lápiz o una regla en el otro extremo. 2.195 Ensayo de materiales que absorben el sonido Comprobar das propiedades de absorción del sonido de pequeños trozos de goma, esponja, fieltro y otros materiales. Colocar la pieza a ensayarse sobre una mesa de madera; golpear un diapasón y apoyar su mango sobre el fragmento de material y luego golpearlo nuevamente y apoyar el mango directamente sobre la tabla de la mesa: ¿Cuál de los sonidos es m á s fuerte? Efectuar la prueba con cada uno de los materiales. 2.196 El sonido no se propaga en el vacío Para efectuar esta demostración es necesario extraer el aire del interior de un frasco grande u otro recipiente adecuado, por ejemplo, de un frasco Winchester. Si no se dispone de un aspirador puede improvisarse una bomba de vacío simple con un inflador de bicicleta. Desarmar primero el inflador y quitarle el pistón desatornillando el perno que sujeta las arandelas de cuero e invertir la posición de éstas colocándolas luego nuevamente en el pistón y a éste en el cilindro del inflador (ver también el experimento 2.309). Colocar una campanilla en el interior del recipiente o frasco, cuando éste añn esté lleno de aire y sacudirlo. El sonido de la campanilla podrá escucharse m u y cl'aramente. Empleando la bomba aspiradora, extraer la mayor cantidad posible de aire del frasco y sacudirlo nuevamente. ¿Se escucha todavía la campanilla? ¿Cómo explicar este fenómeno? 2.198 oído tiene forma similar a la de la concha de un caracol. E n ella se encuentra el órgano que recibe las vibraciones sonoras y que se comunica con el cerebro a través del nervio acústico. Otra parte del oído interno que comprende pequeños canales semicirculares no desempeña ningún pape! en la audición (ver la figura). D 8.197 C ó m o funciona el oído A el tímpano vibra B martillo y yunque c nervio acústico D oído externo E oído medio R oído interno -canales semicircularescaracol Las vibraciones sonoras se transmiten normalmente a la cóclea, con forma de caracol por medio del tímpano y los huesos pequeños. Esto da origen a un impulso nervioso que se transmite al cerebro, pero los huesos del cráneo pueden también transmitir las vibraciones y percibimos sonidos cuando las ondas llegan al caracol por cualquiera de ambos caminos. Cuando un sonido llega a ambos oídos psdemos distinguir de qué dirección proviene. Si procede del frente, las vibraciones alcanzan ambos oídos simultáneamente y con igual intensidad, pero si la fuente 2.197 Cómo funciona el oído Las vibraciones del aire penetran por el emisora del sonido es lateral, uno de los oído por el conducto auditivo formado en oídos está m á s alejado y las ondas que la base del oído por la membrana del tím- recibe son menos intensas y llegan con pano. Ponen a éste en movimiento y al un ligero retraso. hacerlo, movilizan el sistema formado por tres huesos pequeños adheridos a éste. 2.198 Cómo se produce la voz Por este medio alcanzan la cavidad bsea En la producción de la voz se emplea la denominada oído interno. U n a parte del boca, los dientes, la lengua, la garganta 2.198 122 Movimiento ondulatorio y los pulmones. El sonido se origina debido a la vibración de dos hojas o m e m branas delgadas, llamadas cuerdas vocales, extendidas a través de una caja de resonancia denominada laringe. La laringe es la extremidad superior de la tráquea y está situada convenientemente atrás, en la base de la lengua. Allí, una puertatrampa llamada epiglotis se cierra automáticamente sobre la laringe, al tragar, impidiendo el paso de los alimentos por la tráquea (ver la figura). Al estirarse las cuerdas debido a la contracción de ciertos músculos de la garganta tiende a for- L l- I -I I - mentos en que se requiera una fuente luminosa m u y pequeña deberá emplearse una lámpara de filamento puntiforme tratando de evitar la sombra proyectada por el alambre soporte del mismo. Las lámparas usadas en los indicadores de dirección y en la iluminación interior de los automóviles proporcionan fuentes luminosas de bajo voitaje útiles para los experimentos ópticos. Con un trozo de madera terciada puede confeccionarse un soporte conveniente para las mismas. La conexión electrica al culote puede hacerse con tiras de hojalata clavadas con >tachuelas a la madera o mediante terminales atornillados. Con una lámpara para-iluminar vidrieras puede armarse una fuente luminosa que funcione con el voltaje del sector. Otras fuentes útiles pueden prepararse con lámparas para proyectores de diapositivas de 35 m m o cinematográficos de 8 m m (observar la figura). D cuerdas vocales epiglotis c respiración ordinaria D locución E laringe A B marse entre ambas una ranura estrecha; cuando el aire es forzado a pasar a través de esta, las cuerdas comienzan a vibrar comunicando sus vibraciones al aire de la tráquea, de los pulmones, de la boca y de las cavidades nasales. Luz l V 2.199 U n a fuente luminosa de bajo voltaje Producción de luz 2.199 Fuentes luminosas aconsejables Puede hacerse una fuente de luz compacta con una lámpara eléctrica pequeña y de gran intensidad, con filamento corto y recto. Son excelentes para este propósito las usadas para la iluminación posterior de los automóviles. Montar la lámpara sobre una base aislante acorde con el voltaje empleado, protegiendo contra contactos accidentales o cortocircuitos todos los terminales al descubierto. En los experi- 2.200 Fuente de rayos luminosos Cubrir la fuente de luz con una lata pequeña y oscurecer la habitación. Sobre los costados de la lata perforar agujeros de 1 o 2 m m de diámetro. Soplar h u m o alrededor de la lata para hacer visibles los rayos luminosos emergentes.Practicar agujeros en cantidad suficiente para que pueda observarse con claridad de dónde proviene la luz y hacia qué dirección se proyecta. 123 Movimiento ondulatorio Reflexión 2.201 Reflexión de rayos luminosos Sostener un peine de manera que los rayos luminosos pasen a través de sus dientes e incidan sobre un trozo de cartón blanco colocado horizontalmente sobre la superficie de una mesa. Inclinar el cartón para que los haces luminosos tengan una longitud de varios centímetros y colocar un espejo perpendicularmente a los mismos e inclinado en diagonal con respecto a su trayectoria. Observar que los rayos que inciden en el 'espejo son reflejados por este bajo el mismo ángulo. Hacer rotar el espejo y observar la rotación de 10s rayos reflejados. 2.202 Construcción de una caja de h u m o para el estudio de los rayos luminosos Obtener o construir una caja de madera de aproximadamente 30 c m de ancho y alrededor de 60 c m de largo. Poner hojas de vidrio de ventana en la tapa y uno de los costados de la caja, dejando libre la cara posterior en la forma que indica la 2.202 figura y cubrirla con tela negra suspendida flojamente, a m o d o de cortina. Colgar la misma en dos secciones con una superposición de aproximadamente 10 c m hacia el centro de la caja. Pintar el interior de la misma con pintura de color negro mate. Casi hacia la mitad de la distancia entre la parte superior y el fondo de uno de los lados y m á s o menos a 8 o 10 c m del vidrio frontal, practicar una ventana de 10 c m de altura por 5 c m de ancho para permitir la entrada de los rayos. La misma puede cubrirse con aberturas de distinto tipo cortadas en cartón y aseguradas por medio de chinches. Cortar un trozo de cartón negro, perforar tres ,agujeros equidistantes de aproximadamente 5 m m de diámetro y fijarlo sobre la ventana mediante chinches. Llenar la caja de h u m o empleando un papel humeante colocado sobre un platillo en un ángulo de la caja. Luego, colocar una linterna eléctrica o un proyector a más o menos 1 m de la ventana; enfocar un haz luminoso de rayos paralelos dirigido hacia los agujeros practicados en la ventana. El h u m o hará visibles los rayos de luz en el interior de la caja (observar la figura). c 2.202 Caja de h u m o A cartón blanco B aproximadamente 1 m c frente y tapa de vidrio D género negro 2.203 Movimiento ondulatorio 124 locará en uno de los extremos de la caja. Esta no tendrá fondo y se apoyará sobre una hoja de papel fijada a un tablero de dibujo (observar la figura). La fuente luminosa será una lámpara de automóvil de 12 voltios, 24 vatios. El portalámpara, provisto de una envoltura de latón ajustará firmemente en un orificio practicado en una tabla corrediza, de madera, que hará las veces de tapa de La caja. U n a ranura practicada por delante de la lente permitirá colocar pantallas y filtros. U n trozo de cartón provisto de una wnura 'producirá un haz de luz estrecho y un peine fino de los usados por los pintores para vetear, dará un haz de rayos. Para obtener rayos convergentes, paralelos o divergentes bastará con modificar la posición de la tapa corrediza. Empleando trodo los rayos luminosos se reflejan de zos deslizables de espejo plano, bloques esta manera, sin dispersarse, se dice que de vidrio y prismas, pueden realizarse tola reflexión es normal. Desplazar el es- das las experiencias comunes relativas a pejo modificando el ángulo de reflexión los rayos luminosos. Con un trozo curva(observar la figura). do de hojalata se podrá obtener una curva cáustica. 2.204 Escritura invertida En los experimentos con lentes relatiPara obtener la inversión de un escrito vos a la refraccción habrá que bajar la se colocará una hoja de papel carbónico lámpara tanto como sea posible para que con su cara hacia arriba debajo de una la luz no pase por encima del obstáculo. hoja de papel común en la que se escribi- Para los experimentos con el banco óptico rán algunas palabras: la escritura apare- se puede colocar delante de la lente un cerá invertida kteralmente en el reverso cartón con un orificio provisto de un rede la hoja y podrá leerse colocándola de- tículo hecho con hilos cruzados. lante de u n espejo. Escribir algunas palabras observando en el espejo los movi- 2.206 Demostración de las leyes de la mientos del lápiz. reflexión con la caja de proyección Mantener un vidrio en posición vertical insertando en uno de sus extremos un pedazo de corcho provisto de una ranura o por medio de un broche para sujetar papeles. Los w y o s procedentes de la caja de proyección descripta se reflejarán en el papel y su trayectoria se marcará con cruces que unidas por medio de un trazo materializarán el recorrido de los rayos, incidente, reflejado y normal (observar el 2.205 Construcción de una caja proyecto- dibujo). ' ra para el estudio de los rayos luminosos 2.207 Reflexión producida por un espejo cóncavo, por medio de la cámara de Este aparato está constituido por los dos proyección costados de una caja alargada de 22 X 6 cm, sostenidos en este caso mediante dos Utilizar la caja de proyección construida. varillas y provista de un lente que se co- El espejo cdncavo puede improvisarse con 2.203 Reflexión normal en una caja de humo Llenar con h u m o la caja y dirigir el haz luminoso de la linterna hacia los tres agujeros de la ventana. Colocar un espejo plano en el interior de la caja y observar si los rayos reflejados por el mismo se perciben en forma clara y definida. Cuan- L 125 Movimiento ondulatorio 2.208 Caja proyectora de rayos lente lámpara c ranura para colocar pantallas D pantallas A B Reflexión producida con la caja proyectora \ V 2.207 Reflexión en un espejo cóncavo una banda de hojalata o parte de un aro de metal. L a distancia foca1 del espejo se puede medir directamente proyectando sobre el mismo un haz de rayos paralelos (ver la figura). 2.208 Reflexión producida por una superficie convexa Conseguir un espejo convexo; por ejemplo, el lateral de u n automóvil. Usarlo con la caja de proyección y observar los rayos 2.208 Reflexión producida por una superficie convexa Movimiento ondulatorio 2.209 reflejados por el mismo (ver el dibujo). Compararlos con la reflexión producida por los espejos plano y cóncavo. Refracción 2.209 Estudio del espectro mediante la caja de proyección U n prisma de vidrio, al refractar un haz de luz de rayos paralelos producirá un espectro adecuado. Colocar delante de la lente de la caja de luz un cartón con una ranura estrecha (ver la figura 2.205); interponiendo filtros coloreados de gelatina o material plástico en el haz luminoso se eliminarán ciertos colores. Por ejemplo, con un filtro (transparentepúrpura se observarán sobre la pantalla sólo líneas rojas y azules (ver también los experimentos 2.220 y 2.221). 2.210 Los prismas modifican a los rayos luminosos Sostener un prisma de vidrio en un haz . de luz paralelo y observar cómo se refracta. Hacer rotar el prisma alrededor de su eje. 2.211 Las lentes modifican a los rayos de lUZ Tomar las lentes de un viejo par de anteojos o de instrumentos ópticos en desuso o adquirir lupas para lectura o de m a n o y cubrir la ventana de la caja de h u m o con un cartón en el que se hayan pedorado tres agujeros alineados verticalmente. Estos deberán ser equidistantes pero la distancia entre ambos agujeros laterales debe ser ligeramente inferior al diámetro de la lente. Regular la linterna para 126 que los rayos del haz sean paralelos. Llenar la caja con h u m o e interceptar con una lente biconvexa las trayectorias de los tres rayos luminosos de manera que el central pase por el centro de la lente. Observar los haces que pasan por los extremos opuestos de la lente, procedentes de la fuente de luz: ¿De qué manera resultan afectados? Repetir la experiencia empleando una lente bicóncava. 2.212 Demostración de la refracción mediante la caja de h u m o Poner sobre la ventana de la caja de h u m o un cartón negro con un agujero cuadrado de unos 8 m m de lado. Ajustar la linterna para que proyecte un haz de luz en el interior de la caja. Llenar con agua una botella grande, preferiblemente de sección rectangular y agregarle algunas gotas de leche o una pizca de almidón o harina para enturbiarla y ponerle un tapón. Llenar la caja de h u m o y sostener la botella perpendicularmente al rayo de luz y observar su trayectoria a través del agua. Luego, inclinarla a diferentes ángulos con respecto a éste y comprobar en qué m e dida resulta modificada su trayectoria a través de la botella (observar la figura). 2.213 L a refracción de la luz y sus aplicaciones A. Introducir una varilla en un recipiente alto que contenga agua, de m o d o que par- te de ella sobresalga por encima de la superfimcie. Si se observa en el lugar donde la varilla penetra en .el agua se ven3 que Parece CurvarSe. Este efecto es producido Wr la desviación O refracción de 10s rayos de luz pasar agua aire. B. Poner una moneda en el fondo de unti 127 Movimiento ondulatorio taza vacía y colocarla sobre una mesa. Retroceder hasta que el borde de la taza oculte la moneea. Permanecer en dicho lugar mientras otra persona vierte lentamente agua en la taza: ¿Qué se observa? ¿Cómo explicaría este fenómeno? 2.214 Pasaje de la luz a través del agua Deberá mostrarse a la clase un rayo luminoso pasando a través del agua contenida en un tanque. Poner una lente convergente 0 distancia conveniente delante de la fuente de luz, para producir un haz paralelo. Detrás de la lente se colocará una pantalla con un pequeño orificio circular de aproximadamente 1 o 2 m m de diámetro para limitar la anchura del haz reduciéndolo 0 un estrecho lápiz horizontal. Este lápiz de luz se proyectará a través de uno de los extremos del tanque, lleno de agua con fluorescefna o una pequeña cantidad de leche. La observación principal consistirá en ver el ingreso de dicho lápiz de luz en el tanque por su parte frontal. Si se dispersa un poco de h u m o o polvo de tiza, su trayectoria a través del aire será también visible, antes de entrar y después de emerger del tanque. Los alumnos podrán también observar desde el lado posterior del mismo, mirando Q lo largo del rayo para comprobar si es rectilíneo. 2.216 de cartón o papel negro. Colocar el vaso a pleno sol sosteniendo el cartón delante del mismo de manera que pase un haz de luz a través del agujero. Colocar primero el cartón de m o d o que el orificio quede por debajo del nivel del líquido, observando la trayectoria del haz a través del agua (ver la figura) ; luego levantarlo hasta que el rayo incida’ sobre la superficie (ver la figura) y observar la dirección del haz de luz. Proseguir los experimentos para determinar en qué medida el ángulo de incidencia del rayo en la superficie del agua afecta su trayectoria en el interior de la misma. 2.216 ‘Derramando’ luz Hacer un agujero en el fondo de un recipiente y ponerle un tapón. Llenar el recipiente de agua hasta las tres cuartas partes de su volumen y suspender en su in- 2.215 Refracción de la luz al pasar del aire al agua Verter algunas gotas de leche en el agua contenida en un vaso para enturbiarla. Perforar un orificio pequelio en un trozo C D 2.215 Refraccion A cartdn B abertura situada por encima de la superficie del agua c abertura por debajo de la superficie D agua mezclada con leche D tenor una linterna de manera que la luz se proyecte dentro del agua. E n una habitación previamente oscurecida, retirar el tap6n dejando que el agua se vierta en otro receptáculo. La luz parecerá derramarse con el agua. Lo que ocurre se debe a que los rayos luminosos se reflejan hacia todas direcciones dentro del chorro de agua en su trayectoria hacia el otro recipiente. Otros rayos se reflejan hacia los ojos del observador. 2.2 17 Movimiento ondulatorio 2.217 C ó m o se forma la imagen producida por una lente convexa Oscurecer todas las ventanas de la habitación excepto una. Colocar a un alumno cerca de esta ventana sosteniendo una lente dirigida hacia una escena cualquiera en el exterior. Aproximar lentamente una hoja de papel blanco a la otra cara de la A lupa B cart6n blanco c ventana lente hasta que se forme la imagen. ¿Qué se observa en relación con la posición de la imagen? 2.218 Determinación del aumento de una lente Enfocar una lupa sobre un papel rayado comparando el número de espacios visi- bles fuera de la lente con uno de los espacios que se observan a través de ella. La lente representada en la figura aumenta tres veces. 2.219 Sencillo aparato para el estudio de las lentes Todo lo que un banco óptico requiere es una superficie firme, un dispositivo para 128 sostener los espejos y lentes y un sistema adecuado de medición de las distancias (observar la figura). U n a regla graduada de un metro de longitud constituye la base de este sencillo aparato. A m o d o de soportes se adaptarán unos tacos de madera con escotaduras que calcen exactamente sobre la escala. U n a capa de corcho o de cartón blanco encolada a su cara superior permitirá clavar fácilmente alfileres en los tacos, los que harán las veces de objetos o de puntos de referencia. Unas lengüetas de hojalata atornilladas proporcionarán unos portalentes adecuados. U n a ranura en la parte superior de los tacos ayudará a mantener a las lentes en posición y un tubo de g o m a forrando las lengüetas m e jorará el ajuste. Las fuentes luminosas y pantallas pueden improvisarse con cartón y foquitos de linterna fijados a los tacos. Conviene construir varios juegos completos de este aparato para que los alumnos puedan experimentar individualmente con las lentes. La ranura puede hacerse fácilmente con un formón efectuando previamente dos cortes de sierra en la madera. Este aparato puede emplearse para determinar la distancia foca1 de las lentes (distancia desde el foco hasta el punto 129 Movimiento ondulatorio en que se refractan los rayos luminosos paralelos al eje) y para realizar experimentos de interferencia y difracción. Color 2.220 C6lor de la luz solar Oscurecer una habitación en la que penetre luz solar. Perforar un pequeño orificio en la cortina.de la ventana para que entre un haz de luz delgado. Interceptar con un prisma de vidrio dicho haz y observar la banda de colores denominada espectro, proyectada sobre la pared opuesta o el cielorrciso (observar la figura). Sostener una Iupa sobre dicha banda hacia el lado posterior del prisma: ¿Qué ocurre en la banda proyectada sobre la pared? (Ver también los experimentos 2.209 y 2.221.) mentos el secreto del éxito reside en el empleo de una fuente puntiforme de luz, que los alumnos observarán a través de las redes de difracción. Colocar sobre el escritorio una lámpara electrica especial, provista de un filamento que proporcione una línea luminosa vertical y neta. Al observar ésta a través de la red los alumnos verán varios hermosos espectros con sus colores claramente identificables. Podrán descubrir por sí mismos el orden de las bandas coloreadas del espectro -RAAVAN- que representan al rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Las mismas redes de difracción pueden usarse para observar las líneas brillantes en los espectros producidos por los tubos fluorescentes y de neón de los letreros luminosos. Dichas líneas brillantes son características de los elementos químicos en estado gaseoso contenidos en el tubo y sirven para identificarlos. En este fenómeno se basa el principio del espectrosc6pio, uno de los instrumentos científicos de mayor utilidad. (Ver el experimento 4.101.) 2.223 Experimentos empleando los rayos infrarrojos Las lámparas calonficas empleadas en el tratamiento de las afecciones musculares, 2.221 Formación de un espectro sin ayuda del prisma Colocar a pleno sol una cubeta con agua. Apoyar un espejo de bolsillo rectangular contra una de las paredes internas de la cubeta y regular su posición de modo que se proyecte sobre la pared la banda coloreada del espectro. 2.222 Experimentos cen el color empleando material con reticulado de difracción Una forma muy barata de este nqterial consiste en una lámina de plástico trancparente con millares de finas líneas grabadas, que puede adquirirse en los comercios de material cientifico. Estas líneas descomponen la luz blanca formando espectros brillantes. En este tipo de experi- 2.223 lámpara calorlfica u luz visible c solución opaca de iodo en tetracloruro de carbono D rayos infrarrojos, invisibles E papel negro quemándose A 2.223 Movimiento ondulatorio 130 emiten radiaciones infrarrojas cuya longitud de onda es m á s larga que la de la luz visible. La figura ilustra una forma efectiva de producir rayos infrarrojos y cómo éstos se pueden enfocar mediante los mism o s procedimientos que la luz visible. La solución iodada absorbe la luz visible pero deja pasar las longitudes de onda m á s largas, del infrarrojo. La propiedad que exteriorizan los rayos infrarrojos de atravesar esta solución puede relacionarse con su empleo en la obtención de fotografías aéreas a través de la niebla y la bruma. a la radiación ultravioleta. Precaución: Los rayos directos pueden causar serio daño a los ojos. Para observar distintos objetos en luz negra colocar simplemente la caja sobre ellos y enchufar el tomacorriente. Seleccionar objetos que brillen al ser expuestos a la luz ultravioleta. Algunas medias, corbatas y camisas usadas por los muchachos y niñas están teñidas con colorantes fluorescentes y también brillarán si se las expone a su acción dentro de la caja oscura, bajo las lámparas de argón. Muchos jabones en polvo contienen ahora sustancias 'abrillantadoras'. E n 2.224 Empleo de la luz ultravioleta las ropas lav'adas con dichos productos Para ilustrar los fenómenos de fluores- se observará fluorescencia si se las somecencia puede emplearse una fuente de luz te a la radiación ultravioleta de una Iámultravioleta que puede conseguirse en los para de argón. También están comenzando comercios proveedores de instrumental a usarse pinturas y lacas fluorescentes y científico pero, para efectuar demostracio- puede experimentarse con objetos pintanes en el aula se puede construir fácii- dos con ellas y agregarlos a la colección. mente un aparato sencillo. Fijar primero Igualmente puede obtenerse tiza fluoresdos portalámparas a una base adecuada cente y compararla con la tiza común. de material aislante y atornillar el con- Ciertos minerales, como la willemita, aljunto en el fondo de una caja de cartón gunas fluoritas, ópalos y esfaleritas proa la que previamente se le habrá retirado ducirán fluorescencia en la caja de luz ulla tapa. Poner en los portalámparas dos travioleta. A B lamparas de argón mirilla lámparas de argón, baratas (observar la figura). Conectar dichas lámparas en paralelo procurando no dejar ningún cable sin aislar y practicar una muesca en uno de los lados de la caja para el paso del cordón. Luego, invertir la caja y practicar una mirilla para observar en lo que ahora es la parte superior de la misma. Lo que evitará la exposición directa de los ojos 2.225 Colores en una película de agua jabonosa Preparar una solución jabonoca concentrada como para hacer pompas de jabón. Llenar con la misma un plato playa Sumergir en la solución una huevera o una taza de té hasta que se forme en sus bordes una película y colocarla bajo luz fuerte de manera que ésta se refleje en la película. Observar los colores e, inclinando la taza para que la película quede en posición vertical comprobar los cambios de forma de los mismos a medida que la película se adelgaza en su parte superior. Los colores que se observan en las películas delgadsas provienen de la interferencia de las ondas luminosas al reflejarse en sus caras anterior y posterior. 2.226 Colores en una película de aceite Llenar con agua un plato poco profundo y colorearla con tiqta negra hasta que esté m u y oscura. Colocar el plato sobre 131 Movimiento ondulatorio el antepecho de una ventana donde la luz proveniente del cielo sea m u y intensa, no bajo la luz solar directa. Observar el agua de manera que la luz incidente se proyecte en los ojos y al mismo tiempo, poner una gota de aceite o gasolina en el borde del piano más próximo al observador. Se verá un arco iris de colore brillantes que se aleja m u y rápidamente en dirección al borde opuesto del plato. SopEando sobre la superficie se producirán variaciones en la coloración. 2.227 El color de los objetos transparentes Utilizar para este experimento la caja de h u m o construida para la experiencia 2.202, proyectando en la misma un solo haz luminoso. Interceptarlo con un vidrio u hoja de celofán incoloro y comprobar que la luz proyectada sobre la pantalla blanca de la caja es blanca. Repetir la operación con un vidrio o celofán rojo y observar que la luz que incide sobre la pantalla blanca es roja (ver la figura). Los demás colores componentes de la luz blanca fueron absorbidos por el filtro rojo. Experimentar con láminas transparentes de diversos colores. Se comprobará que su coloración es producida por íos colores que transmiten y que las mismas absorben otros colores. 2.228 El color de los objetos opacos Proyectar un espectro luminoso, con buena definición, en la pared o sobre una hoja de papel blanco, en una habitación oscura. Cubrir con un trozo de tela roja la zona azul del espectro: ¿Cuál es ahora 5u color? Colocarlo sobre el verde y el amarillo. ¿Qué aspecto presenta? Colocarlo en el rojo: ¿Cómo se observa ahora? Repetir la experiencia empleando telas de color azul, verde y amarillo. Se comprobará que los co- 2.230 lores parecen negros excepto cuando se los expone a la luz de su propia coloración. E n consecuencia, el color de los objetos opacos es producido por la luz que reflejan. Absorben a los demás colores del espectro. 2.229 Mezclas de pigmentos coloreados Tomar una barrita de tiza azul y atra amarilla; pulverizarlas y mezclarlas. El color resultante será verde aunque no haya sido producido por pigmentos puros de un solo color. Observar que el verde, en el espedro, se encuentra entre el amarillo y el azul. El amarillo absorbe todos los colores excepto el amarillo y el verde, y el azul absorbe a todos salvo el azul y el verde. Es por esta razón que el amarillo y el azul se absorben recíprocamente y que el color reflejado hacia el ojo es el verde. Repetir el mismo experimento mezclando las colores de una caja de pinturas. 2.230 Mezcla de luces de color La mezcla de luces coloreadas puede reali- 2.230 Mecánica zarse empleando discos de cartón pintados con acuarela. Una sugerencia consistiría en pintar cada una de las caras de un disco de 10 c m de diámetro: en una un círculo de color amarillo ‘yema de huevo’y en la otra uno azul. Suspendiendo el disco entre dos trozos de cordel y haciendo girar éstos entre los dedos se obtendrá un color casi blanco si los colores se han elegido cuidadosamente. Mediante un procedimiento similar al aplicado en el juguete de los ‘trompos de colores’, se pueden estudiar otras combinaciones. Se pintan sobre un disco sectores alternados, verdes y rojos. La combinación de luces verde y roja resultante 132 al hacer girar el disco sobre un cordel producirá en este caso el amarillo (observar el dibujo). 2.231 Cómo cambian los colores Pegar sobre un cartón ilustraciones de COlor recortadas de alguna revista. Poner en un plato tres cucharadas soperas de sal y agregar varias cucharadas de alcohol, mezclar bien y encender. Se obtendrá una luz muy brillante cuyo único componente será el amarillo. Examinar bajo la misma las ilustraciones, en una habitación oscura y comprobar cómo todos los colores han variado excepto el amarillo. hlecinica B W a s 2.232 Equilibrio en un sube y baja Conseguir una tabla fuerte de alrededor de 3 m de largo y un caballete para aserrar o un cajón sobre el cual pueda ponerse ésta en equilibrio para improvisar un balancín o sube y baja. Si es posible, instalarlo en el aula. Tal vez en el patio de la escuela haya un balancín para los niños. Elegir a dos alumnos del mismo peso y colocarlos uno en cada extremo del tablón de manera que se equilibren. Medir la distancia que separa a cada niño del punto de apoyo. Elegir después a dos alumnos de distintos pesos y observar los cambios de posición necesarios para restablecer el equilibrio. Luego, equilibrar colocando a un niño en un extremo y dos en el otro y observar los cambios de posición necesarios. Midiendo cada vez la distancia a que se encuentra cada niño del punto de apoyo y multiplicando ésta por el peso del niño se comprobará una interesante ley del equilibrio. Nota. Cuando dos alumnos se colocan del mismo lado hay que medir la distancia desde el punto de apoyo a cada niño; multiplicar ese número por el peso respectivo y sumar los productos. 2.233 Equilibrio con un metro Conseguir un metro rígido, perfectamente lis0 y sostenerlo apoyado sobre los dos índices. Colocar ambos dedos cerca de los extremos del metro y acercarlos poco a poco hacia el centro; ¿en qué lugar del metro se juntan los dedos? Colocar el índice derecho cerca de uno de los extremos y el izquierdo en el punto medio de la distancia del centro al otro extremo. Repetir la oberación: ¿Dónde se juntan ahora los dedos? Repetir la operación en sentido inverso, es decir, colocando el índice izquierdo en el extremo del metro y el derecho en la mitad de la distancia desde el centro al otro extremo. ¿Dónde se juntan ahora las dedos? Experimentos c6n la gravedad 2.234 Caída simultánea de bolillas Para este experimento se requieren dos broches para ropa, un par de bolillas iguales de un cojinete a bolillas y una banda de goma ancha de alrededor de 8 cm de largo. Colocar la banda de manera que envuelva longitudinalmente R uno de los broches, luego abrir éste e introducir en su mandíbula una de las bolillas y parte 133 Mecánica 2.237 2.234 Las bolillas siguen diferentes trayectorias 2.236 U n péndulo simple E n el extremo de una cuerda de por lo menos 2 m de largo, atar un objeto pesado, tal como una piedra o una esferita de metal. Suspender el aparato del marco de una puerta o de un gancho asegurado en el techo e imprimirle un movimiento oscilatorio amplio. Contar el número de oscilaciones cumplidas en un minuto. Hacer luego que el péndulo oscile eri un arco de poca amplitud y determinar de la misma manera el número de oscilaciones por minuto. Repetir varias veces loc dos experimentos y establecer la oscilación promedio en cada aso. La amplitud del 2.235 Medición de la aceleración de bolr- arco descripto por el péndulo, ¿influye so[las que ruedan por un plano in- bre su tiempo de oscilación? Sin modificar la longitud del péndulo cambiar el objeto clinado que sirve de peso y repetir los experiInclinar una tabla de madera de 3 m de mentos indicados anteriormente. La natulargo de manera que las bolillas puedan raleza del material que constituye ei peso rodar por una canaleta longitudinal practicada en la misma (ver la figura). Dis- &influye sobre el ritmo de sus oscilaciones? poner pequeñas banderillas de hojalata Repetir cada uno de los experimentos ancolgándolas de ejes chicos, de alambre, teriormente descriptos reduciendo a la mide manera que las bolitas choquen con tad la longitud del péndulo, &influye ésta ellas produciendo un tintineo. Las bande- en su tiempo de oscilación? &De qué m a rillas también pueden sujetarse mediante nera? pequeños arcos fijados a la tabla acanalada; éstos pueden confeccionarse con tro- 2.237 Péndulos acoplados zos de alambre rígido fijados a ambos la- Conseguir dos botellas iguales de agua gados de la misma por medio de cera para seosa; llenarlas con agua y taparlas hermodelar. Procurar colocar las banderillas méticamente. Colocar un palo entre dos a intervalos regulares de 25,50,75, 100 c m , sillas apoyando sus extremos sobre los etc., desde el extremo de la tabla, tratando respaldos y suspender las botellas del palo de estimar el tiempo transcurrido entre a modo de péndulos, asegurándose de que los sonidos. Luego, tratar de distribuirlas ambos tengan la misma longitud (ver la de manera que los sonidos se produzcan figura). Mantener inmóvil a uno de los péndulos e imprimir al otro un movimiena intervalos iguales de tiempo. de la banda de goma, de manera que la bolilla presione a la banda forzándola a entrar. Tomar después la otra bolilla e introducirla en el segundo broche (observar la ilustración). Sosteniendo ambos broches juntos, adosados lateralmente y en posición horizontal con respecto al suelo y a cierta altura, apretar simultáneamente a m bos broches: U n a de las bolillas caerá verticalmente y la otra será proyectada hacia adelante. Observar qué ocurre mirando y escuchando con mucha atención. El experimento deberá repetirse varias veces, desde diferentes alturas y empleando bandas de goma más fuertes. 2.237 Mecánica to oscilatorio, luego soltar el primero dejándolo suspendido en su punto de reposo. Pronto se observará que el péndulo en movimiento oscila cada vez m á s lentamente y que el que estaba inmóvil comienza a oscilar. U n a modificación de este experimento consiste en suspender ambos péndulos de un soporte fijo, c o m o por ejemplo, el dintel de una puerta pero uniendo entre sí ambos cordeles con un tercero, aproximadamente a un octavo de su longitud a partir desde el punto de suspensión. 2.238 Determinación del tiempo de caída de un cuerpo A. El movimiento de caída libre de un cuerpo puede estudiarse sujetando a éste a una tira de papel en la que se habrán efectuado marcas que representan interrl 134 valos iguales de tiempo. Esto puede lograrse haciendo pasar la tira entre la armadura de una campanilla eléctrica y una almohadilla de papel carbónico (observar el dibujo). Para modificar el mecanismo de una campanilla eléctrica para este propósito se deberá retirar el martillo y prolongar la armadura soldándole una banda metálica de aproximadamente 5 c m de largo. Cerca de la extremidad de esta prolongación se perforará un agujero para colocar un tornillo pequeño de cabeza redondeada, que se fijará con la cabeza hacia abajo para que actúe como martillo marcador. Asegurar el mecanismo a una tabla de madera que le servirá de Kase. Debajo del martillo colocar otra tablita de madera para sostener el disco de papel carbónico y las grapas para guiar el paso de la cinta registradora. El disco de papel carbónico tendrá un diámetro de alrededor de 3 c m y deberá sujetarse holgadamente por su centro con una chinche, de manera que pueda rotar presentando una nueva superficie a medida que la cinta se desliza por debajo del mismo. Las grapas pueden construirse fácilmente con broches de alambre para papeles clavados en la madera. La prolongación de la armadura podrá tener una ligera curvatura para evitar que rebote al golpear el papel con demasiada fuerza, lo que puede ocasionar un registro desigual del tiempo. La tira de papel se hará pasar a través de las grapas por debajo del papel carbónico y se pondrá en movimiento la .armadura. Al soltarse la tira, el cuerpo caerá arrastrando tras de sí al papel sobre el que se grabarán marcas a intervalos regulares que permitirán medir las distancias recorridas desde el comienzo de la caída. B. Este dispositivo registrador del tiempo puede emplearse en otros experimentos como, por ejemplo, la determinación de la aceleración de un ciclista, sujetando la tira al asiento de su máquina. Para mediciones m á s precisas puede adaptarse una campanilla para corriente alternada en la que los intervalos están fijados por la frecuencia de la corriente. 2.239 Trayectoria de un proyectil El aparato representado en la figura pue- 135 Mecánica de emplearse para demostrar que las velocidades vertical y horizontal de un pro'yectil son independientes una de otra. El proyectil es una bola de metal y el blanco una pequeña lata suspendida de un electroimán. El circuito de éste está formado por dos cabtes desnudos dispuestos paralelamente sobre ambos lados de un tubo de cartón con prolongaciones de 2,5 c m en el extremo del mismo (para esta parte del aparato es conveniente un viejo estuche de termómetro con uno de sus extrem o s m á s estrecho que el otro). E n el interior del tubo se colocará una bolilla grande, procedente de un cojinete, cuya salida será impedida por el estrechamiento en el extremo de aquél. El circuito eléctrico se completará con un trozo corto de alambre de cobre apoyado sobre las prolongaciones de los dos cables. Colocar el tubo apuntando hacia el blanco y soplar por él; la bolilla al ser impulsada hacia afuera del tubo desplazará el trocito de alambre de cobre provocando la caída de la lata. La bolilla y el blanco chocarán en el aire. Puede repetirse el experimento empleando diferentes ángulos y distancias. Inercia 2.240 La inercia de una piedra Pana realizar este experimento se necesi- 2.241 tará una piedra de aproximadamente 1 kg. Atarla pasando a su alrededor una vuelta de cordón fuerte. A ambos lados de la piedra sujetar a la ligadura dos trozos de cordel menos resistente de medio metro de largo cada uno (ver la figura). Este cordel debe tener la resistencia justa para sostener la piedra una vez suspendida. Seguidamente, suspender la piedra por encima de una mesa, sobre la cual se colocará un trozo de cartón para preservarla del choque. Asir el cordel inferior por su extremo y dar un tirón seco. Si el expe- rimento sale bien, el cordel inferior se romperá y la piedra quedará suspendida por el otro. Hasta será posible romper dos o tres hilos paralelos atados debajo de la piedra, sostenida desde arriba por un solo hilo. La causa de este resultado es la inercia de la piedra. Asir entonces el resto del cordel inferior y ejercer una tracción progresiva. Esta vez será el piolín superior el que se romperá y la piedra caerá sobre la mesa, porque la aplicación continua de la fuerza, m á s que el tirón seco, pondrá a la piedra en movimiento. 2.241 La inercia de dos péndulos hechos con latas Las latas representadas en la figura deben ser idénticas. Cuanto m á s grandes, m á s efectiva resultará la demostración. U n a lata se suspenderá vacía y la otra llena de arena. La suspensión debe ser lo más 2.241 Mecánica larga posible. Lo ideal son cuerdas largas suspendidas del cielorraso. Los alumnos deberán empujar por turno cada una de las latas para apreciar la fuerza requerida para ponerlas en movimiento. También tratarán de detenerlas cuando se están moviendo. 2.242 Otros experimerltos con la inercia A. Inercia de una pila de libros. Apilar varios libros. Tomar uno de los que se encuentran en la base y sacarlo. ¿Se puede retirar sin derribar la pila? B. L a inercia de una pala. Recoger una palada de tierra seca y arrojarla lejos de sí. Observar que cuando la pala se detiene la tierra continúa su trayectoria por efecto de !a inercia. Fuerza centrípeta 2.243 Comprobación de la existencia de fuerzas por medio de u n líquido Procurarse una pecera esférica pequeña o un recipiente de plástico transparente. 136 Atar fuertemente un alambre alrededor de su cuello. Atar un cordel en forma de lazo a este alambre (observar la figura). Sujetar en el mandril de un taladro un gaqcho y pasar por el mismo el centro del cordel. Poner en la pecera alrededor de 3 c m de agua coloreada con tinta y girar la manivela del taladro haciendo rotar la perera y el agua. Observar los efectos de la fuerza centrípeta en el agua. Ver si pueden advertirse también los de'la inerc'a del agua cuando se inicia y detiene el movimiento. 2.244 Comprobación de la existencia de fuerzas con un huevo duro Para este experimento se requiere un huevo crudo y uno duro. Imprimir a cada uno un movimiento de rotación sobre sí mismo en el interior de una sopera o un plato. Se comprobará que el huevo duro rota durante m á s tiempo. La inercia del contenido fluido del huevo crudo hará que se detenga más pronto. Para comprender qué ocurre en el interior del huevo emplear la pecera del experimento anterior. Comparar la diferencia en el comportaminto del 1íquido al ponerse en movimiento y al detenerse, empleando agua (el huevo crudo) y arena (el huevo duro), dentro del recipiente. 2.245 Comprobación de la existencia de fuerzas mediante u n balde con agua Conseguir un balde pequeño y llenarlo con agua casi hasta el borde. Si se lo hace girar rápidamente en un círculo vertical, con el brazo extendido, e1 agua no se derramará porque la fuerza centrípeta 'actúa sobre ella. 2.246 Fuerza centrípeta Sir Isaac Newton fue el primero en sugerir que el movimiento rectilíneo era el más natural y que I'as desviaciones del mismo eran producidas por una fuerza que empujaba al cuerpo fuera de su trayectoria rectilínea. Cuando dicha fuerza actúa sobre el cuerpo desde un punto fijo, éste se mueve a lo largo de un círculo y la fuerza hacia el centro recibe el nombre de 137 Mecánica fuerza centrípeta. El movimiento circular puede estudiarse mediante el aparato representado en el dibujo. Es posible medir la fuerza generadora de movimientos circulares de distintos radios y frecuencias. Tomar un tubo de vidrio de unos 15 c m de largo y l c m de diámetro exterior. Calentar uno de sus extremos en Ia llama de un mechero de Bunsen hasta que se ablanden sus paredes y se empareje el borde. Rodear el tubo exteriormente con dos capas de cinta adhesiva para que pueda sujetarse bien con la mano. Atar en el extremo de un hilo de pesca de nylon trenzado de alrededor de 1,5 m un tapón de goma con doble perforación. Pasar a traves del tubo el otro extremo del hilo y colgar del mismo media docena de arandelas de hierro de 1 cm. Para sostener este contrapeso puede emplearse un broche de alambre para papeles. Ajustar el hilo de manera que la distancia desde el extremo del hilo hasta el tapón sea de 1 m. Empuñar el tubo y moverlo describiendo un pequeño círculo sobre la cabeza, para que el tapón de corcho gire en un círculo horizontal. Colocar en el tramo vertical del hilo un pequeño clip cocodrilo para comprobar la uniformidad del movimiento y verificar la frecuencia de revoluciones requerida para mantener al cuerpo girando en un círculo de 1 m de radio cuando se cuelga del soporte distinto número de arandelas. ¿En qué medida resulta afectada la frecuencia si se duplica el contrapeso? ¿Qué ocurre cuando se acorta mucho la distancia entre el tubo y el tapón? 2.248 Fuerza y movimiento 2.247 Efecto de fuerzas iguales sobre cuerpos livianos y pesados Sobre una mesa trazar con tiza un segmento de medio metro de largo y dividirlo en centímetros.Tomar una banda de goma larga y cinco broches de la ropa. Sujetar los broches en los extremos de la banda de goma y colocarlos a lo largo de la línea trazada sobre la mesa y estirar la banda hasta unos 15 cm. Soltar simultáneamente ambos broches y observar que los mismos se encuentran en el punto medio de dicha distancia. Sujetar ahora dos broches en uno de los extremos de la banda y uno en el extremo opuesto. Estirar ésta hasta un largo de 24 c m y soltarla. ¿Dónde se encuentran los broches ahora? Repetir el experimento prendiendo dos broches en cada extremo de la banda de goma. ¿Dónde se encuentran? Repetir con dos broches en un extremo y tres en el otro. ¿Dónde se encuentran esta vez? ¿Qué conclusión extrae de este experimento? 1 2.248 U n experimento sobre la fuerza viva y el movimiento Atar con un hilo ambos extremos largos de un broche para ropa para que permanezca abierto. Colocarlo en el centro de una mesa larga y apoyar dos lápices de aproximadamente igual tamaño en cada lado del mismo, en contacto con los extremos atados del broche. Quemar el hilo con cuidado (ver la figura) y observar los lápices. Serán proyectados en direcciones 2.248 138 Mecánica opuestas. Repetir el experimento empleando dos lápices m á s largos, de igual peso y tamaño. ¿Qué se observa? Comparar con los resultados anteriores. Repetir empleando en un lado un lápiz m á s grande y pe- 2.251 L a acción y la reacción en un modelo de bote a vela Instalar dentro de un modelo de bote a vela un ventilador accionado a pilas dirigiendo 'el aire contra el velamen. Comparar los resultados con los que se obtienen con el ventilador enviando viento *a las velas desde la orilla. Máquinas sado y en el otro uno pequeño y m á s liviano. ¿Qué se observa? Si se pueden conseguir algunas bolillas de metal o bolitas comunes, repetir la experiencia usando distintas combinaciones de bolillas m e tálicas o bolitas. ¿Qué conclusiones se extraen de este experimento? Acción y reacción 2.249 Acción y reacción de las fuerzas de compresión Las fuerzas trabajan en pares; si se ejerce una presión sobre una pared ésta efectúa una presión de igual fuerza en sentido contrario. Procurarse dos balanzas de cocina a resorte, con platillos cuadrados y colocarlas horizontalmente sobre una m e sa enfrentando los platillos uno contra otro, con los cuadrantes hacia arriba. U n alumno empujará sobre una balanza y el maestro sobre la otra, en forma simultánea. Se observará que las indicaciones de ambos cuadrantes son iguales aunque el maestro empuje más fuerte que el alumno (ver también los experimentos 4.102, 4.103). 2.250 L a acción y reacción en las fuerzas de tracción Tomar dos balanzas a resorte. Hacer un lazo en cada uno de los extremos de una cuerda resistente. Atar a cada extremo una balanza a resorte y hacer qu.e dos alumnos tiren en direcciones opuestas. Anotar y comparar las lecturas de ambas balanzas. 2.252 Los tres tipos de palancas A. Aserrar un palo o una tabla a la altura de un mueblre pesado, pupitre o mesa del aula. Sostener esta tabla en posición vertical cerca del mueble y apoyar sobre su extremo superior y perpendicularmente otro palo de la misma longitud, empleándolo como palanca para levantar la mesa o escritorio (observar la figura). Notar que el brazo m á s largo de la palanca describe un movimimento m á s amplio que el m á s corto. No se gana energía pero la fuerza ejercida por el extremo más corto es mucho mayor que la empleada para mover el extremo largo. n / U n tipo de palanca Y B. Elegir un listón de madera uniforme de aproximadamente 1 m de largo por 4 c m de ancho y 5 m m de espesor. Practicar un agujero en uno de sus 'extremos, en la mitad del ancho. Hacer también agujeros en dos tarugos verticales a unos 12 c m de su base. Dichos tarugos se montarán sobre una base (ver la figura) y se colocará entre ambos la barra de fa palanca asegurándola con un clavo que pasará por los tres 139 Mecánica agujeros y hará las veces de pivote. Colocar pesos a lo largo de la barra y medir con un dinamómetro la fuerza aplicada necesaria para levantar el extremo de la misma. 2.255 sacar puntas se utilizó c o m o una rueda que gira alrededor de su eje. Confeccionar un diagrama de las fuerzas. ¿Existen semejanzas entre este dispositivo y alguno de los tipos de palancas estudiados en el experimento anterior? / Y C. Para construir un tercer tipo de palanoa invertir las posiciones del peso y de la balanza (ver el dibujo). Comparar 10s resultados con los obtenidos anteriormente. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de estos tres tipos de palancas? Un tercer tipo de palanca 2.253 Un torno simple Quitar el casquete de una máquina de mear punta a los lápices y atar fuertemente un cordel al extremo del eje. E n el otro extremo del cordel atar dos o tres libros o un peso de varios kilogramos y dar vuelta a la manija. ObseNar que la fuerza necesaria para mover la manija es m u y inferior a la fuerza de la gravedad que actúa sobre los libros o el peso. Advertir que en este experimento la máquina de 2.254 Una polea simple Se puede 'construir una polea razonablemente satisfactoriacon una percha de para ropa y un carrete de Cortar los dos brazos de la percha a unos 20 c m del gancho. Doblar en ángulo recto los extremos que se harán pasar por el carrete ajustándolos de manera que éste pueda girar libremente y CuNándoios de nuevo para impedir que los alambres se separen (observar el dibujo). 2.255 Una polea fija simple Construir una polea fija en la forma indicada en la figura. Mediante pesas suspendidas de A, determinar la fuerza necesaria para levantar pesos de 25, 50, 75, 100 y 200 g que se suspenderán por turno de B. Medir el desplazamiento del punto de aplicación de la potencia (A) cuando la fuerza resistente (B) se ha desplazado 20 cm. 2.256 Mecánica 140 colocarlo sobre una tabla en pendiente que haga las veces de plano inclinado y hacerlo ascender por el mismo tirando. Anotar la fuerza necesaria para poner al auto o patín en movimiento y compararla con la que indica el dinamómetro cuando se suspende al objeto verticalmente. Observar también que cuando el objeto se desplaza a lo largo del plano inclinado la fuerza se ejerce a lo largo de una distancia mayor que cuando se lo Icevanta verticalmente a una altura igual sobre el nivel de la mesa. Prescindiendo de la fricción el trabajo requerido es el mismo en ambos casos. Destacar que (estacondición se cumple igualmente en otIias máquinas simples. 2.256 Una polea móvil sencilla Pasar un cordón, uno de cuyos extremos se atará a un soporte horizontal por dos poleas dispuestas como indica la figura y suspender de ellas un objeto pesado. Si la mesa 'en la que se efectúa la demostración no posee un soporte adecuado, podrá usarse en su lugar una barra apoyada sobre los respaldos de dos sillas. Atar el extremo del cordón a una balanza a resorte y comparar ei peso del objeto con la fuerza requerida para levantarlo por medio del sistema de poleas. Comparar también las distancim recorridas por el punto de aplicación de la potencia y el peso levantado. 2.257 Planos inclinados A. Enganchar a un dinamómetro un auto de juguete, pesado, o un patin de ruedas, B. Recortar un triángulo rectángulo, de papel blanco o de embalar cuyos catetos midan, respectivamente, 30 y 15 cm. Sobre una varilla cilíndrica de unos 20 c m de largo enrollar la hoja de papel comenzando por el $cateto menor y yendo hacia el vértice del triángulo. Cuidar de mantener siempre el otro cateto perpendicular a la varilla y observar que el plano 141 Mecánica inclinado, es decir, la hipotenusa, se enrolla en espiral a lo largo de la varilla de la misma forma que la rosca de un tornillo. C. Perforar un orificio en un taco de madera, en el que pueda introducirse,forzando, un perno con rosca en casi toda su longitud. Hundir la cabeza del perno en la madera hasta que quede al nivel de la superficie y clavar encima del taco una tabla. Sobre la rosca que sobresale atornillar una tuerca y luego poner una aranh Fi 2.261 servar los resultados (ver la figura). Confeccionar una lista de mecanismos impulsados mediante correas. 2.259 Estudio de los engranajes con la ayuda de una bicicleta Invertir una bicicleta, de manera que se apoye sobre el asiento y el manubrio. Hacer dar al pedal una vuelta exacta y contar el número de vueltas que cumple la rueda trasera. 2.260 Engranajes simples Con un martillo y un clavo mediano perforar orificios exactamente en el centro de varias tapas ‘corona’ enderezando sus bordes para que sean lo más circulares posible. Colocar dos de éstas sobre un dela y un trozo de tubo metálico cuyo diámetro interno sea algo mayor que el del perno. Haciendo girar la tuerca con una llave, el aparato funcionará como un poderoso cric (ver la figura). 2.258 SenciiZa impulsión por correas Clavar en un trozo de tabla dos clavos largos y colocar en ellos dos carreteles, uno más grande, de manera que los clavos les sirvan de ejes. Deslizar sobre los mismos una banda de goma. Hacer rotar ei carretel más grande una vuelta completa y observar si el más pequeño gira más o menos una vuelta. ¿En qué dirección gira el carretel pequeño? Repetir la experiencia cruzando la banda de goma y ob- trozo de madera de manera que sus dientes engranen. Fijarlas con tachuelas cuidando que puedan girar fácilmente. Hacer girar una de las tapas y observar el sentido de rotacidn de la otra. Agregar una tercera tapa y observar el sentido en que gira cada una de ellas (ver la figura). 2.261 Reduciendo el frotamiento con 1ápices Colocar lápices cilíndricos debajo de una caja pesada. Atar un cordel a la caja e 2.261 Mecánica 142 inquirir qué fuerza se requiere para Ilevarla de un extremo B otro de la mesa. Determinar también la fuerza necesaria para transpontar la caja sin ayuda de los rodillos. Resumir *los d,atos recogidos y tratar de explicar h causa de los resultados comprobados (ver la figura). 2.262 Reducción del frotamiento empleando ruedas Repetir el experimento anterior empleando en lugar de rodillos algún dispositivo provisto de. ruedas. Exponer algunas de las ventajas de las ruedas sobre los rodillos para el movimiento de objetos. 2.265 Reducción de la fricción mediante una corriente de aire Recortar un disco de cartón de unos 10 c m de diámetro. Abrirle un agujero en el centro con un alfiler eabntado al rojo. Aserrar en dos un carretel de hilo y encolar la base de una de las dos mitades en el centro del disco. Tomar un trozo de bambú u otro objeto tubular que se ajuste exactamente al agujero del carrete. Introducir el mismo en la boquilla de un globito asegurándolo con hilo de algodón o mediante una banda de goma (observar la figura). Inflar el globo, apretar la boquilla e insertar el tubo en el agujero del carrete. Colocar el disco sobre la mesa y dejar que 2.263 Reducción del frotamiento empleando aceite Colocar dos placas de vidrio, una al lado de la otna y verter sobre una de ellas algunas gotas de 'aceite.Indicar a los alumnos que froten con el dedo, primero el vidrio no aceitado y luego el otro para percibir la diferencia. 2.264 Reducción del frotamiento mediante cojinetes a bolillas Tomar dos envases de hojalata, de pintura por ejemplo, cuyo reborde superior presente una garganta profunda alrededor de la tapa. Poner bolillas en una de las gargantas e invertir la otra lata sobre las mism a s improvisando un cojinete a bolillas. Colocar un libro en la parte superior y observar con que facilidad gira este cojinete experimental. Aceitando las bolillas girará con mayor facilidad aún. el aire escape. Al expandirse el aire saldrá por el !agujero y levantará el cartón de tal manera que,bastará un leve golpecito para que se deslice rápidamente hasta el otro extremo de la mesa, prácticamente sin frotamiento. Este experimento ilustra el principio de dos vehículos a propulsión sobre colchón de aire. 2.266 L a hélice Aunque la reacción a chorro se está transformando en la principal fuerza de pro- 143 Fluidos pulsión de las aeronaves, la hélice ha prestado buenos servicios a la aviación y la navegación aún depende de la misma. Para ilustrar su principio puede emplearse el dispositivo que aquí se describe: El rotor puede construirse con la tapa de una lata (ver la figura A) teniendo la precaución de emparejar el borde exterior pana evitar el peligro de cortaduras. Dibujar prolijamente las tres paletas sobre la tapa. En primer término se harán los cortes marcados con líneas llenas y después los indicados con líneas punteadas, de manera que las secciones m á s pequeñas puedan retirarse completamente dejando libres las tres palas. Los cortes se practicarán mejor sobre un trozo de m a dera empleando un formón viejo. Antes de torcer las paletas perforar en su centro dos agujeros de 5 m m . d e diámetro separados entre sí 5 mm, quitando luego el pequeño puente de metal entre ambos para hacer una ranura central. El siguiente requisito es procurarse una varilla retorcida de metal grueso, de aproximadamente 1 c m por 25 c m que encaje en la ranura efectuada. Si no pudiera conseguirse dicha varilla, podrían usarse en su lugar dos alambres gruesos (observar la figura b). Para retorcer las alambres doblar por el medio un trozo de 60 c m dejando una gaza grande en el extremo en que se practicó el doblez. introducir en ésta un trozo de varilla cilíndrica B y sujetar ambos extremos libres bien juntos a un tornillo de banco y retorcer el trozo de alambre doblado dándole un ángulo de torsión uniforme de unos 20" con respecto al eje. Finalmente conseguir un Fluidos La presión de los iiquidos 2.267 Diferencia entre peso y presiiín Cortar dos tarugos cuadrados, de madera, uno mucho m á s pequeño que el otro y unirlos c o m o indica la figura. Presionar cada una de sus caras consecutivamente sobre una plancha de *arcilla o plastilina, 2.267 tubo pequeño por cuyo interior el alambre se deslice fácilmente. Dicho tubo puede confeccionarse con un trozo de hojalata. Naturalmente el ángulo de las palas de la helice debe permitir que la misma se eleve cuando se imprima al rotor un movimiento de rotación empujándolo hacia afuera del alambre. El dispositivo estará constituido por tres partes: el alambre, que se mantendrá en posición vertical; el tubo de hojalata que descansará sobre la gaza, al pie del alambre retorcido y el rotor que se apoyará sobre el extremo superior del tubo, tal c o m o puede verse en la figura (c). Para lanzar este 'platillo volador', sostener el aparato firmemente por encima de la cabeza tomán- a b C d dolo con una m a n o por el ,tutubo y tirar fuertemente con la otra qui,tando da varilla retorcida. C o m o la construcción de este artefacto es Tápida, podrá experimentarse con las paletas inclinadas a distintos ángulos y con diverso niimero de palas, desde dos hasta seis, para alcanzar la altura de vuelo óptima. Estas pruebas deberán realizarse al aire libre. Las hélices de la forma ilustrada en (d) se recortan en metal laminado. U n a banda de g o m a dará un medio de propulsión para modelos de aeroplanos y barcos. 2.267 Fluidos aplicando en ambos casos la misma fuerza. La distinta profundidad de las marcas indicará la diferencia de la presión. 144 presión en el fondo del recipiente con agua y en el fondo del que contiene alcohol. Comparar los resultados obtenidos. ~ 2.271 Presión del agua en un recipiente 2.268 Los líquidos ejercen presión grande Conectar dos tubos de vidrio o dos tubitos transparentes para beber refrescos, de Tomar dos frascos de vidrio de la misma 15 c m de largo,mediante un tubo de goma altura, uno ancho y el otro estrecho y lley montarlos sobre un tablero vertical, co- narlos de agua hasta el mismo nivel. Utim o indica la figura. Poner agua coloreada lizando el embudo y el manómetro empleaen los tubos hasta una altura de 6 u 8 cm. dos en los experimentos anteriores medir El conjunto constituye un medidor de pre- la presión en el fondo de cada recipiente sión o manómetro. Extender sobre la boca y comparar los resultados. de un embudo pequeño una membrana. fina de goma, atada con un hilo o cordel. 2.272 El agua ejerce igual presión en toUnir el embudo al manómetro por medio das las direcciones de un tubo de goma de 30 cm. Sumergir el Perforar con un clavo el contorno de la embudo en un balde con agua y observar base de una lata de conservas alta. Cubrir en el manómetro los cambios de nivel los agujeros con una tira de cinta adhesidel líquido. va. Llenar la lata de agua y colocarla en una pileta o desagüe. Quitar la cinta adhesiva. Observar y constatar el alcance de los chorros que surgen del contorno de la lata. 2.269 La presión del agua varía con la profundidad Llenar de agua un recipiente alto de vidrio o un balde. Empleando el embudo y el manómetro construidos para el experimento anterior medir la presión cerca de la superficie y en el fondo del recipiente. ¿Cómo varía la presión en función de la profundidad? 2.270 La presión depende de la naturaleza del líquido Tomar dos frascos de vidrio en los cuales pueda entrar el embudo. Llenar uno con agua y el otro con igual volumen de menor densidad, como por ejemplo, alcohol. Asegurarse de que la profundidad de ambos líquidos sea la misma. Medir la 2.273 Equilibrando columnas de agua Practicar una perforación o quitar el fondo a varias botellas de material plástico de diferentes formas pero de aproximadamente la misma altura. Colocarles tapones portadores de tubos de vidrio y conectar las botellas entre sí en la forma que muestra la figura. Verter en las botellas agua coloreada hasta que estén casi llenas. Mediante este experimento se demostrará que la presión ejercida por un líquido es independiente de. las dimensiones y forma del recipiente que lo contiene y depende solamente de la profundidad del líquido. 145 Fluidos 2.274 Elevación de grandes pesos mediante la presión hidráulica Tomar una bolsa de goma para agua caliente y cerrarla con un tapón bien ajustado provisto de una perfomción atravesada por un ,tubo corto de vidrio. Luego, perforar el fondo de una lata de conservas practicando un orificio de dimensiones suficientes para colocar otro tapón perforado con su correspondiente tubo corto de vidrio. Unir la bolsa de goma con la lata mediante un tubo de goma de por lo menos 1,25 m de largo. Convendrá asegurar con algunas vueltas de alambre la conexión del tubo con la bolsa. Luego, llenar ésta, el tubo y la lata con agua. Colocar la bolsa sobre el piso y encima de ella una ,tabla (ver la figura) y sobre esta última poner libros u otros objetos pesados. Levantar entonces la lata por encima del nivel del piso y observar qué ocurre con dichos objetos. Comprobar qué peso puede levantarse colocando la lata a la altura máxima posible con relación al piso. 2.275 El agua no es compresible A. Cerrar una botella de plástico flexible con un tapón perforado atravesado por un tubo de vidrio de un cuentagotas, de manera que su extremo agudo quede hacia afuera. Llenar de agua completamente la botella. Poner el tapón y hundirlo hasta que penetre un poco de agua en el cuentagotas. Tomar la botella entre las manos 2.277 y apretarla lo más fuertemente posible; como el agua no es compresible ascende; rá por el tubo. ¿Puede lograr que el agua desborde del tubo? B. Llenar con agua un frasquito de remedio y cerrarlo con un tapón que ajuste bien. Aplicar un golpe seco al tapón con un martillo: el frasco estallará. Precaución: Envolver previamente el frasco para evitar,que salten trozos de vidrio. 2.276 Construcción de un modelo de ascensor hidráulico Algunos montacargas y ascensores están accionados por la presión del agua. Se puede construir uno con un inflador de automóvil. Colocar en el pico del inflador un trozo de tubo de goma y atar la conexión con alambre para que no ceda Conectar el otro extremo a un grifo, atando también la conexión en la misma forma. Hacer sentar a uno de los alumnos sobre el mango del inflador de modo que se mantenga en equilibrio.Abrir lentamente el grifo y observar si la presión del agua es suficiente para hacerlo elevar. 2.277 U n modelo de ariete hidrúuiico Los arietes hidráulicos se emplean a veces para elevar el agua desde un nivel inferior a otro superior. Funcionan mediante el flujo de una corriente de agua. Se puede construir un modelo de ariefe hidráulico de 'lasiguiente manera: Tomar una botella de material plástico y quitarle el fondo. Ajustar a la misma un tapón de goma perforado y atravesado por un tubo de vidrio corto. Conectar éste a un tubo en T de vidrio o metal provisto en uno de 2.277 146 Fluidos sus extremos de un tubo de goma y un pico surtidor conectado mediante otro tubo de goma en la forma indicada en la figura. Llenar la botella con agua y apretar con los dedos el extremo del tubo de goma. Luego, soltarlo dejando correr el agua y detenerla bruscamente apretando de nuevo. Tomar nota de la altura que alcanza el agua que salta por el pico surtidor. Dejar que el agua corra y salte dternadamente. Se tendrá así en funcionamiento un modelo de ariete hidráulico. 2.278 Modelo de una rueda hidráulica Los modelos de ruedas hidráulicas pueden construirse con carreteles usados de cintas para máquina de escribir o cinta adhesiva. Las paletas se confeccionarán con trozos de hojalata cortados en la forma indicada en la figura y soldados al interior del carrete. U n a broqueta o aguja de tejer hará (lasveces de eje. U n a corriente R de agua procedente de una canilla o guiada desde un depósito o canaleta para desagüe pluvial, constituirá una fuente de potencia adecuada. Otro tipo de rueda puede construirse con un carretel de hilo o un corcho. Practicar cortes longitudinales como se indica en la figura e insertar en los mismos láminas rectangulares de madera u hojalata, que actuarán como paletas. metida la caja. Poner un poco de agua en su interior y repetir el experimento. Agregar agua varias veces en pequeñas cantidades hasta que la caja no flote más. Llenar completamente con agua k caja y taparla. Pasar un cordel doble a su alrededor y atar en sus extremos una banda de goma <larga. Levantar la caja soeteniéndola por la misma y observar su alargamiento. Sumergir luego la caja en un balde con agua y observar nuevamente la longitud de la banda de goma. ¿Cómo explicar la diferencia? 2.280 Construcción de un ludidn Procurarse un frasco de vidrio alto y de boca ancha. Lastrar la pera de goma de un cuentagotas enrollando varias vueltas de alambre de cobre en su parte estrecha. Llenar el frasco de agua a ras del borde. / Flotabilidad 2.279 Empuje vertical del agua Tomar una caja de metal -una lata de café o cigarrillos,por ejemplo- cuya tapa cierre herméticamente. U n a vez tapada, sumergirla en un balde con agua, con la tapa hacia abajo y soltarla bruscamente. Repetir el experimento con #lacaja en distintas posiciones. ¿Qué se observa? C o m probar el empuje vertical a que está so- Introducir agua en la pequeña pera y hacerla flotar en el recipiente. No debe quedar en ella m á s que la cantidad de aire suficiente para impedir que .se hunda. Se necesitarán muchos y largos tanteos para 147 Fluidos conseguirlo, apretando la pera para hacer salir el aire burbuja a burbuja. U n a vez logrado esto, cerrar el frasco, ya sea con un tapón grande o extendiendo sobre su boca una membtana de goma recortada de una cámara usada. Empujando el tapón o la membrana de goma, se observará que el ludión se hunde, volviendo a la superficie al cesar la presión. Si el flotador se confecciona con un tubo de vidrio, pequeño, o un frasquita de remedio, se podrá explicar el funcionamiento del ludión observando el ascenso y descenso del nivel del agua en su interior, cuando aquél desciende y sube. 2.281 Cuerpos sumergidos Para este experimento se requiere un recipiente de enrase fijo, una piedra que entre en su interior y un vaso colector, confeccionado con una lata en desuso. Llenar de agua el recipiente de enrase fijo hasta la altura del pitco; atar la piedra a un cordel y pesarla con un dinamómetro. Pesar el vaso colector y colocarlo debajo del pico de escurrimiento del recipiente, de manera que pueda recoger el agua desplazada del mismo al hundirse la 2.284 2.282 Cuerpos flotantes Llenar con agua el recipiente de enrase fijo, dejando correr el agua hasta que la superficie esté al nivel del pico. Elegir un trozo de madera que flote hundiéndose en el agua hasta la mitad o más. Pesar este trozo de madera con un dinamómetro. Pesar el recipiente colector y colocarlo bajo el pico de escurrimiento del primer recipiente. Sumergir el trozo de madera en éste y leer el peso indicado por el dinamómetro. Calcular el peso del agua desplazada restando del peso total del colector m á s el agua recogida, el peso del colector vacío. ¿Qué relación existe entre la aparente pérdida de peso del trozo de madera flotante y el peso del agua desplazada por el mismo? Repetir, el experimento con otros cuerpos que floten. 2.283 Experimento con una vela flotante Introducir u n clavo en el extremo infe rior de una vela. Deberá elegirse uno cuyo peso permita que la vela flote con su ex tremo superior sobresaliendo de la superficie del agua, cuando se (la coloca así lastrada dentro de un recipiente alto, lleno de agua. Encender la vela y observarla hasta que se consuma casi totalmente. Mientras arde su peso disminuye en forma constante. ¿Por qué continúa flotando? 2.284 Grado de fiotabilidad de distintas clases de madera Tomar un corcho y trozos de madera de distintas clases, por ejemplo, arce, caoba y ébano (ver la figura). Ponerlos en un recipiente con agua y observar de qué piedra (ver la figura). Sumergir la piedra en el agua y anotar su peso; ¿tiene el mismo peso en el agua que en el aire? Recoger el agua vertida por el pico de escurrimiento y calcular su peso restando del peso total el del vaso colector. ¿Qué relación existe entre el peso del agua desplazada y la pérdida de peso comprobada al pesar la piedra sumergida en el agua? Repetir este experimen.to con otros cuerpos. D A corcho B arce c caoba D ébano 2.284 manera flota cada madera. ¿Qué explicación puede darse a este fenómeno? 2.285 Experimento con un huevo flotante Sumergir un huevo en un vaso con agua dulce y observar. Agregar sal al agua observando si el huevo flota (ver la figura). ¿Cómo explicar este fenómeno? ¿Estará relacionado con el hecho de que los buques calan menos en e1 agua salada que en el agua dulce? 2.286 U n hidrómetro construido con una pajita para beber refrescos Tomar un tubito para refrescos o una paja natural, sólida y de unos 20 c m de largo. E n caso de no ser impermeable sumergirla en estearina fundida y dejarla secar. Obturar con cera uno de sus extremos y por el otro echar perdigones de plomo O arena fina hasta que la paja flote en posición vertical. Dejar caer después una gota de cera fundida para inmovilizar definitivamente el lastre. Colocar en {la paja un anillo de g o m a delgado o un trozo de hilo negro de algodón que pueda deslizarse hacia arriba y abajo a m o d o de indicador. Marcar sobre la paja el nivel del agua. Retirarla del agua y medir la distancia entre su extremo y la señal. Sea x esta longitud expresada en cm. Admitiendo que el peso específico del agua es igual a la unidad y que la sección de la pajita es uniforme, se puede proceder a graduar el hidrómetro para que mida la densidad de diversos líquidos, comprendida digamos entre 0,6 y 1,2, mediante la fórmu!a siguiente: Distancia desde el extremo de la paja a la señal - 148 Fluidos X densidad relativa del líquido 2.287 L a flotabilidad en diferentes líquidos Tomar un recipiente de vidrio, .estrecho y alto -probeta o botella-. Procurarse adem á s los siguientes líquidos: mercurio, tetracloruro de carbono, agua y querosene. Se necesitará también una esfera pequeña de acero o hierro, que puede ser una bolilla de cojinete o en su defecto,un perno o una tuerca de hierro; un trozo de ébano u otra madera que no flote en el agua, un trozo de parafina y un corcho. Echar en la probeta sucesivamente: mercurio, tetracloruro de carbono, agua y querosene. Luego, echar los cuatro sólidos antes mencionados. Se comprobará que el hierro atraviesa las tres capas de los díquidos superiores pero flota en el mercurio; que el ébano atraviesa los dos primeros líquidos y flota en el tetracloruro de carbono; que la parafina atraviesa el querosene y flota en el agua y que el corcho flota sobre el querosene. A corcho B parafina c ébano hierro o acero querosene agua c tetracloruro de carbono H mercurio D E F 2.288 C ó m o un submarino asciende y desciende en el agua Colocar trocitos de hierro o guijarros en el fondo de un frasco pequeño de boca ancha, cubriéndolos con parafina fundida para inmovilizarlos, de manera que el frasco flote en posición vertical. Cerrarlo con un tapón con doble perforación. Pasar por uno de los orificios un tubo de vidrio en U, una de cuyas ramas llegará hasta el fondo del frasco. E n el otro orificio introducir un tubo de vidrio corto conectando al mismo un tubo de goma. Sumergir el frasco en un recipiente con agua. Aspirar por el tubo de g o m a un poco de aire; el agua penetrará por el sifón al interior del frasco que terminará por hundirse. Se lo podrá reflotar soplando por el tubo hasta extraer parte del agua que 149 Fluidos penetró. C o m o el uso del aire comprimido para vaciar los tanques no es práctico cuando el submarho se halla sumergido, los ingenieros submarinistas ajustan la densidad del barco a la del agua y emplean timones de profundidad para descender y ascender. Para navegar en la superficie desagotan elos tanques insuflándoles aire del exterior cuando el submarino emerge. Este dispositivo ilustra también el principio en que se basan los tanques y pontones empleados en el reflotamiento de buques hundidos. Sujetar un peso al frasco, sumergir el conjunto en el agua y elevario hasta la superficie insuflando aire en el frasco. J 2.289 Inmersión y flotación Dar forma de pequeño bote a un trozo de lámina de plomo, hojalata o aluminio y haicerlo flotar en un recipiente con agua. Luego, estrujar el bote de papel metálico hasta convertirlo en una pequeña bolita y tratar de hacerla flotar en el agua. ¿Qué se comprueba? ¿Cuál sería su mejor explicación de este fenómeno? Tensión superficial 2.290 Acción del jabón sobre la tensión superficial Tomar un plato grande y lavarlo hasta que esté perfectamente limpio. Llenarlo con agua fría y dejarlo en reposo un m o mento sobre la mesa hasta que el líquido se inmovilice completamente. Espolvorear ligeramente con talco la superficie del agua. Tocar el agua cerca del borde del plato con un trozo de jabón húmedo; el ta'co será rechazado de inmediato hacia el lado opuesto del plato. El jabón habrá reducido la tensión Superficial a su alre- 2.294 dedor y el aumento de la misma hacia el otro borde del plato provocará una contracción de la superficie que arrastrará consigo el talco. Intentar un experimento similar reemplazando el talco por azufre sublimado y el jabón por detergente sintético líquido. Podrá proyectarse el resultado de la experiencia sobre una pantalla, empleando un plato transparente sobre un reflector dirigido hacia arriba. 2.291 Hacer flotar una aguja en el agua Tomar una aguja de acero y secarla cuidadosamente. Colocarla sobre los dientes de un tenedor que se sumergirá con cuidado en un vaso lleno de agua. Si se procede con la debida precaución, la aguja flotará cuando se retire el tenedor. Observar de cerca la superficie del agua: podrá advertirse que 'la película superficial parece curvarse bajo el peso de la aguja. 2.292 Hacer flotar una hojita de afeitar Conseguir una hojita de afeitar de las de doble filo y tratar de hacerla flotar en la superficie del agua. Observar nuevamente la superficie y constatar si la película superficial se hunde bajo el peso de la hojita. 2.293 C ó m o levantar la superficie del agua Curvar en forma de gancho el extremo de un alfiler O de un alambre fino. Afilar su punta hasta aguzarla bien. Poner el ojo al nivel de la superficie del agua contenida en un vaso. Sumergir el gancho bajo la superficie y levantar suavemente la punta hacia el exterior; si se procede con cuidado la punta levantará la superficie ligeramente sin romperla. 2.294 C ó m o envasar el agua en un tamiz Verter aceite sobre la malla metálica de 2.294 Fluidos un tamiz de cocina. Sacudirlo para extraer el exceso y evitar que los orificios queden tapados. Echar con precaución el agua de un jarro en el tamiz, haciéndola correr a lo largo de la pared del mismo. Cuando el tamiz esté lleno hasta la mitad sostenerlo encima de una pileta o de un balde y observar el fondo. Se comprobará que el agua presiona a través de cada agujerito de la malla, pero que la tensión superficial impide su paso a través de ésta. Bastará tocar con el dedo la parte inferior del tamiz para que el agua corra. 2.295 C ó m o llenar un vaso con agua hasta colmarlo sin que desborde el líquido Colocar un vaso sobre un plato playo o fuente. Frotar sus bordes con un lienzo seco y llenarlo de agua hasta el ras. Se observará que es posible llenar el vaso algunos milímetros m á s sin que desborde. Luego, dejar caer monedas o arandelas metálicas dentro del vaso introduciéndolas por el borde. Mediante este procedimiento determinar hasta dónde puede colmarse el vaso sin que desborde. 2.296 ‘Comprimiendo’ agua Tomar una lata de conserva vacía y con un clavo practicar cinco agujeritos en la base. Estos orificios deberán estar m u y cerca del fondo y distantes 5 m m uno de otro. Llenar la ,lata con agua y observar que se escapa por 5 chorritos. Comprimir entre el pulgar y el índice estos hilillos de agua y se unirán formando un único chorro. Pasando la m a n o por delante de la fila de agujeros, los cinco chorritos se volverán a separar (ver la figura). 2.297 U n bote impulsado por la tensión superficial Procurarse algunas pastillas de alcanfor o bolitas antipolillas. Recortar dos o tres lotes de papel rígido, cada uno de unos 2,5 c m 150 de largo. Hacer en la popa una muesca de tamaño suficiente como para sostener un trocito de alcanfor en contacto con el agua sin dejarlo caer. Hacer navegar estos botes en una fuente grande llena de agua. Se pueden introducir variantes interesantes en este experimento haciendo la muesca en el lado derecho o izquierdo de la popa. * 2.298 Soplando pompas de jabón Las películas y pompas de jabón permiten estudiar m u y bien la tensión superficial. Puede prepararse una buena solución para pompas de jabón disolviendo tres cucharadas soperas rasantes de jabón en polvo o en escamas en cuatro tazas de agua caliente. Dejar en reposo la solución durante tres días antes de emplearla. Tratar de hacer pompas de jabón con un soplador de burbujas, una pajita para beber refrescos, una pipa de arcilla común o una trompeta de juguete, vieja, de unos 4 c m de diámetro. Se puede hacer un buen soplador de burbujas cortando el extremo de una paja en 4 secciones de 1 c m de largo y curvándolas hacia afuera. El corte longitudinal p w d e hacerse con una hojita de afeitar. 2.299 Soporte para pompas de jabón Fijar una varilla vertical de unos 15 c m de largo a un zócalo de madera. Enrollar Y I 151 Fluidos alambre de cobre o de hierro alrededor de lla varilla y hacer un aro de unos 10 c m de diámetro (ver la figura). Sumergir este aro en una solución jabonosa. Soplar una pompa de jabón grande y pasarla al aro. Humedecer una pajita en la solución de jabón, introducirla con cuidado en la pompa y tratar de soplar otra pompa en el interior de la más grande. Se requerirá cierta práctica antes de lograrlo. 2.300 Experimentos con películas jabonosas Construir con alambre las armazones representmadas en la figura. Sumergirlas en una solución concentrada de jabón y ob- servar 1,as películas obtenidas. Sumergir el marco con corredera en la solución jabonosa. Tirar de la corredera suavemente y observar la distensión de la película de jabón. Soltarla y será llevada hacia atrás por la contracción de bta. La presi6n atmosférica 2.301 Experimentos con la presión e m pleando jeringas Las jeringas de material plástico de 100 cm3 pueden emplearse en muchas investigaciones sobre 'la presión del aire. C o n su extremo obturado, la jeringa puede emplearse para comprimir el aire o producir un vacío parcial; conectando a i'amisma un trozo corto de tubo plástico resultará fácil cerrar su extremo mediante un broche a presión o un tarugo de madera. También puede cerrarse introduciendo di, cho extremo en un trozo de madera o plástico en el que previamente se habrá efectuado una perforación de la medida adecuada. Usando dicha base como plataforma se podrá utitlizar la jeringa en posición vertical y usarla a modo de balanza 2.303 para determinar un peso por medio del aire comprimido. Suspendida de un pitón provisto de un aro, en posición invertida y con una pequeña cantidad de aire en su interior puede servir de balanza 'a resorte'. La compresión de aire húmedo dentro de la jeringa originará una condensación de agua formando una 'lluvia'. Uniéndola a un tubo de plástico de 20 o 30 c m se improvisará una bomba sencilla y empleando tubos de diversas longitudes con agua en su interior se obtendrá un termómetro de aire o termobarómetro o bien, si se e m plea un tubo de 11 o 12 m de largo, un barómetro de agua. Uniendo dos jeringas por medio de un trozo de tubo se pueden demostrar las variaciones de la presión dentro de sistemas cerrados (ver la figura). C o m o las jeringas están graduadas todos estos experimentos pueden ser cuantitativos. (Ver también las experiencias 2.196 y 2.309.) 2.302 Detectando el aire Sumergir una botella de gollete estrecho en el agua y sostenerla boca abajo. Lentamente ,acercarel gollete a la superficie. ¿Qué se comprueba? ¿Estaba vacía la botella? Colocar un puñado de tierra en un recipiente con agua y observar. ¿Se advierte algo que indique la presencia de aire en la tierra? Conseguir un ladrillo y ponerlo en un recipiente con agua, ¿existe algún indicio de que en el interior del ladrillo hay aire? Llenar un vaso con agua y observarlo de cerca. Dejarlo en un lugar cálido durante varias horas y luego observar nuevamente. ¿Qué diferencia se advierte? ¿Hay alguna señal de que el agua eontiene aire? 2.303 El aire ocupa un lugar en el espacio A. Tom'ar una botella y un embudo. Colocar el embudo en el cuello de la botella y cubrir d intersticio alrededor del mismo con arcil1,a de modelar, cuidando de comprimir bien la arcilla húmeda en el cuello de la botella. Verter agua lentamente por el embudo (observar la figura). ¿Qué se comprueba? ¿Qué propiedad del aire pue- Fluidos 2.303 de deducirse? Repetir el experimento vertiendo agua hasta colmar casi el embudo y con cuidado perforar con un clavo la arcil1.ahacia el interior de .labotella. ¿Qué se observa? ¿Cómo explicarlo? A. aire en el interior de la botella B. aire en el interior del vaso B. Llenar con agua hasta la mitad un recipiente grande y hacer flotar un corcho en el agua. Hundir un vaso invertido por encima del corcho. ¿Qué se observa? Asegurar firmemente un trozo de papel en el fondo del vaso y repetir el experimento. ¿Se moja el papel? C. Conseguir un acuario o una cuba grande y llenarlo de agua casi por completo. Sumergir en el agua un vaso invertido y con la otra m a n o sumergir un segundo 152 figura). Llenar el segundo vaso con el aire del primero. ¿Qué propiedad del aire se pone en evidencia? 2.304 El aire posee masa Colocar sobre una mesa o escritorio una varilla plana de aproximadamente un m e tro de largo de m o d o que más o menos la mitad de la misma sobresalga del borde. Sobre el extremo de la varilla apoyado sobre la mesa extender una hoja de diario aplanándola cuidadosamente.Aplicar en el otro extremo un golpe seco con la m a n o o con una maceta de madera. La varilla se quebrará en el borde de la mesa. La rotura se debe a que la parte apoyada sobre la mesa estaba sostenida por la presión ejercida por el aire sobre la gran hoja de papel. Mantenerse a un costado al golpear la varilla. (Ver también el experimento 4.116.) 2.305 El aire ejerce presión A. Llenar un vaso con agua hasta el borde. Cubrirlo con un cartón, apretarlo con la m a n o contra los bordes e invertir el vaso y retirar la m a n o que sostiene el cartón (observar la figura). Colocar el vaso invertido sobre una mesa bien lisa y, con cuidado, hacerlo deslizar del cartón a la mesa. ¿Puede sugerir alguna manera de vaciar el vaso sin derramar su ccntenido sobre la mesa? ¿Qué conclusiones relativas al aire se pueden extraer de este experimento? (Ver también el experimento 4.1 17.) EI aire sostiene C. Trasvasando aire debajo del agua vaso. Dejar que este úl.timo se llene de agua inclinando su boca hacia arriba. Sostenerlo luego con la boca hacia abajo encima del primera, del que, inclinándolo se dejará escapar el aire lentamente (ver la el agua dentro del tubo de vidrio El aire sostiene el agua contenida en el vaso B. Tapar con el dedo el extremo de un trozo de !tubo de vidrio recto o de una pajita para beber refrescos e introducirlo en un recipiente con agua coloreada. Re- 153 Fluidos tirar el dedo y observar qué ocurre. Volver a poner el dedo en el extremo del tubo y quitar éste del recipiente (ver la figura). ¿Que ocurre? ¿Por qué? ¿Qué propiedad del aire se demuestra? 2.307 prendente: la frágil paja traspasa fácilmente la patata (ver la figura). C. Practicar un agujero con un e!avo cerca de la base de una lata. Llenarla de agua. Tapar fuertemente la boca de la lata con la mano y el agua cesará de salir por el agujero. Retirar la mano y volvera a fluir nuevamente (ver la figura). ¿Qué pone de manifiesto este experimento? D. Mojar el interior de una ventosa de goma para destapar cañerías y apretarla contra una superficie plana, como el asiento de un taburete. Tratar de levantar el taburete con la ventosa. ¿Por qué es posible hacerlo? Humedecer los bordes de dos ventosas destapadoras de caños. Presionar fuertemente una contra otra ambas copas de g o m a y luego tratar de separarlas (observar la figura). ¿Por qué razón son tan La presión del aire controla la salida del agua (1 Hemisferios de Magdeburgo simples difíciles de separar? Este experimento es similar a (laclásica experiencia de los hemisferios de Magdeburgo. 2.306 C ó m o atravesar una patata con una paja empleando la presión del aire Tapar con el dedo índice uno de los extremos de una pajita y sostener una patata con la otra mano. Con un movimiento rápido atravesar la patata con la paja cuidando de insertarla perpendicularmente. Al obturar la extremidad de la paja con el dedo, mientras el otro extremo se clava en la patata, el aire queda encerrado en el interior de aquélla y al comprimirse da a la paja la rigidez necesaria para impedir que se doble. El resultado es súbito y sor- 2.307 Sencillo barómetro de mercurio (an- tes de realizar este experimento consultar en el Capítulo Primero la sección correspondiente a la manipulación del mercurio). A. Cerrar uno de los extremos de un tubo de vidrio a unos 80 c m de largo haciéndolo girar sobre sí mismo en la llama de un mechero de gas (ver la figura A). Sostener el tubo lo m á s verticaimente posible. Adaptar a la extremidad que se dejó abierta mediante un tubo corto de g o m a un pequeño embudo o tubo embudo. Verter lentamente mercurio en el tubo de vidrio. Precaución. Los vapores de mercurio son nocivos y no deben aspirarse. Si en la columna de mercurio quedan aprisionadas algunas burbujas de aire, hacerlas desaparecer sacudiendo suavemente el tubo en sentido vertical. Llenar el tubo hasta 1 c m del borde. El último tramo es mejor llenarlo con ayuda de un gotero para evitar que el mercurio salpique. Llenar el tubo hasta que e41 mercurio rebalse apenas el borde del mismo. Verter ahora mercurio en un frasco o plato hasta una altura de 2 cm. Con el dedo protegido por un guante de g o m a tapar el orificio del tubo e invertirlo sobre la cubeta con mercurio. Retirar el dedo del tubo cuando éste se encuentre por debajo de la superficie del mercurio. Este tubo, colocado en un soporte adecuado hará las veces de barómetro de mercurio. La diferencia entre el nivel del mercurio del tubo y el de la cubeta da la medida de la presión atmosférica en centímetros o pulgadas de mercurio. 2.307 Fluidos B. E n un barómetro de uso permanente se puede emplear como depósito de mercurio un frasco de tinta, lo que ayudará a m a n tener la superficie limpia y reducirá la salida de vapores. Para colocarlo puede usarse el siguiente procedimiento. Antes 154 en el cuelio del frasco. Si se desea, el barómetro puede fijarse a un soporte provisto de una escala métrica y colgarse de la pared. Deberá asegurarse mediante un sostén el extremo superior del tubo e introducir el frasco de tinta en una lata en la que ajuste bien, la que *a su vez, se fijará al soporte. n 2.308 Barómetro aneroide Es posible construir un barómetro aneroide sencillo con un tubo de goma anillado de los usados en los automóviles o con la empuñadura de g o m a de un manubrio de bicicleta. C o m o las causas de error en un instrumento de este tipo son múltiples, no podrán esperarse resultados de gran precisión. Con dos buenos tapones o dos tarugos de madera no porosa, cerrar ambos extremos del tubo que servirá como cámara de vacío. Antes de colocarlos se A antes de calentar B después de calentar c extremo del tubo en la parte m á s caliente de la llama D mercurio de llenar el tubo con mercurio en la forma descripta en A, conseguir un corcho con dos perforaciones, una para alojar el tubo del barómetro y otra para pasar un tubo corto, de vidrio (ver la figura B) . Deslizar el tapón en el tubo hasta una distancia de unos 15 c m de su extremo inferior e insertar en el otro agujero el tubo corto. Luego, pegar en el fondo del frasco un parche de goma de los empleados para reparar cámaras de bicicleta. Llenar el tubo del barómetro en la forma descripta y taparlo con el frasco de tinta invertido apoyando firmemente el orificio del tubo contra el parche. Manteniendo el tubo en contacto contra el parche invertir el dispositivo y colocarlo sobre una mesa descansando sobre la base del frasco. Sin dejar de presionar sobre el tubo verter un poco de mercurio en el frasco; luego, levantar ligeramente el tubo para permitir que el mercurio descienda hasta su posición de equilibrio y hundir el corcho comprimirá el tubo para extraer todo el aire y se los hará herméticos aplicándoles cera o atando la parte exterior del tubo de goma a la altura de 110s tapones. El efecto de la presión atmosférica se c o m pensará en parte mediante un peso suspendido del tapón inferior que estirará el fuelle formado por el tubo de goma. Podrá acoplarse al aparato una aguja y una escala, en la forma ilustrada por la figura, que permitirá !eer las fluctuaciones de la presión atmosférica. 155 Fluidos 2.309 Medición de la presión atmosférica con un inflador de bicicleta U n inflador de bicicleta con el émbolo invertido como indica la figura puede servir para determinar la presión atmosférica. El pistón puede hacerse hermético cubriendo con una pequeña capa de aceite el interior. del cilindro. Se calculará el área del interior del cuerpo de la bomba o se la medirá directamente con papel milimetrado, lo que permitirá calcular la presión del aire en kg/cm? Se determinará el peso que la presión atmosférica puede equilibrar suspendiendo varias cargas de un gancho atornillado a un tarugo de m a dera ajustado en el extremo del mango del inflador (ver además los experimentos 2.196 y 2.301). 2.310 Determinación de la presión atmosférica mediante una ventosa degoma Con un dinamómetro se puede medir la fuerza requerida para arrancar una ventosa adherida a una superficie pulida. El área sobre la que actúa la presión atmosférica se puede determinar presionando la ventosa sobre un trozo de papel milimetrado. Preferentemente emplear una ventosa provista de un gancho. Si no pudiera conseguirse una de este tipo, atar firme- &J 7 2.309 2.310 mente un trozo de alambre de cobre al cuello de la ventosa de manera que forme un lazo. Si la mesa del laboratorio no es lo suficientemente pulida, emplear un trozo 2.312 de vidrio plano sujetándolo contra la mesa con una m a n o mientras se tira con la otra. Ensayar si es posible varias veces, con ventosas de diferentes tamaños (ver la figura). 2.311 B o m b a elevadora simple con una jeringa 'CGnstruir una jeringa sencilla empleando un tubo de vidrio o metal (pueden servir los de hierro usados en las cañerías), dos .1 E A carcasa de vidrio o metal B tapón pistón c agujeros del pistón D valvula de cuero o g o m a E tubo de aspiración tapones y un trozo de varilla metálica. El ajuste del tapón que hace las veces de pistón se logrará enrollando alrededor del mismo un trozo de cordel. El otro tapón, atravesado por un tubo de vidrio, una varilla de bambú o un tubo fuerte constituirá la parte anterior de la jeringa con el orificio de aspiración del líquido. Practicar dos perforaciones en el pistón con un alambre calentado al rojo y colocar sobre cada una de ellas un trozo pequeño de cuero que hará las veces de válvula, cerrándose al ascender el pistón y dejando pasar el líquido cuando aquél desciende (ver la figura). 2.312 Construcción de una bomba impelente con un tubo de ensayo Para construir este aparato calentar sobre llama baja el fondo de un tubo de ensayo y soplar un orificio. Luego, practicar otro 2.3 12 Fluidos orificio en un tubo de ensayo más grande y colocar en ambos bolillas de cojinete o bolitas pequeñas que harán las veces de válvulas. Envolver con un cordel el tubo de ensayo interior para que ajuste bien dentro del tubo exterior pero pueda deslizarse hacia arriba y abajo. Colocar en el tubo interior un tapón provisto de un tubo, bien ajustado, en la forma que indica la figura. Servirá como pistón de la bomba impelente (ver la figura). 2.313 Sifón simple Tomar dos botellas de vidrio altas y llenarlas de agua hasta la mitad. Unir dos tubos de vidrio de 30 c m de largo con un tubo plástico o de goma de igual longitud. Llenar de agua el tubo así formado y comprimir el tubo flexible para evitar que se escurra el agua. Sumergir cada tubo de vidrio en una de las botellas y hacer pasar el agua de la una a la otra y viceversa levantando más o menos cada botella. El experimento es m á s interesante si se tiñe el agua con un poco de tinta. Colocar las dos botellas sobre la mesa, ¿funciona el sifón? ¿En qué forma interviene la presión atmosférica en su funcionamiento? 2.314 Surtidor de agua con un sifón Tomar un balón de vidrio o un recipiente improvisado con una lámpara eléctrica usada, de la cual se retiró el culote, y un tapón de goma con doble perforación. Por uno de los orificios introducir un tubo 156 afilado de tal manera que uno de sus extremos ocupe más o menos el centro del balón y el otro extremo sobresalga exteriormente unos 2 cm. Por el otro orificio introducir un pequeño tubo de vidrio cuyo extremo quedará a ras con la cara interior del tapón. Ajustar un tubo de g o m a de unos 20 c m de largo al tubo afilado y otro de m á s o menos 1 m al otro tubo de vidrio. Poner un poco de agua en el balón e insertar el tapón. Sumergir el extremo del tubo de goma más corto en un recipiente lleno de agua colocado sobre una mesa y dejar caer el tubo más largo en un balde colocado en el piso y luego invertir el sifón (ver la figura). El surtidor podrá observarse mejor si el agua del recipiente colocado sobre la mesa se colorea con un poco de tinta. Es posible armar un surtidor sifónico doble intercalando en el dispositivo otro balón preparado en la misma forma que el anterior. 2.315 Elevando agua mediante la presión atmosférica Colocar a un tubo de ensayo un tapón perforado atravesado por un tubo de vidrio. Extraer el aire hirviendo en el mismo un poco de agua. Invertirlo y sumergir el extremo abierto del tubo en un recipiente con agua. La presión atmosférica empujará el agua hacia arriba hasta llenar el tubo casi por completo (ver la figura). 2.316 Relación entre volumen de aire y presión Conseguir un tapón de g o m a que ajuste perfectamente en el interior de un vaso estrecho o de una probeta. Fijarlo al extremo de una varilla cilíndrica de madera y colocar en el otro extremo de ésta la tapa de una lata, que hará las veces de platillo de la balanza. Lubricar el pistón así formado con un poco de vaselina o aceite pesado para motores. El pistón impedirá la salida del aire del recipiente. Poner diferentes pesos sobre el platillo y medir el volumen del aire contenido en el cilindro de vidrio correspondiente a cada peso (ver la figura). Observar que el volumen es inversamen& proporcional a la presión. 157 2.319 Fluidos 2.510 2.317 U n modelo para demostrar el funcionamiento de los pulmones Quitar el fondo de un frasco grande de material plástico o de vidrio. Ajustar al golllete un tapón atravesado por un tubo en Y. En cada brazo del tubo en Y atar un globo de goma o una vejiga pequeña. Reemplazar el fondo del recipiente por una hoja de papel de embalar o una membrana de caucho atada alrededor del mismo y atravesada por un cordel que se sujetará con un nudo y un poco de cera. Al tirar de este cordel el diafragma bajará, penetrando el aire por el tubo en Y, dilatando los globos. Presionando hacia arriba el diafragma se obtendrá el efecto opuesto (ver la figura). 2.318 Oxidación y presión del aire Lavar un pequeño trozo de viruta de acero en petróleo o bencina para eliminar toda grasitud. Estrujarlo con cuidado y hacerle recuperar su volumen primitivo. E n cuanto esté seco colocarlo en un frasco que se cerrará con un tapón atravesado por un tubo de vidrio de 40 c m de largo. invertir el frasco sobre un recipiente con agua de m o d o que el extremo del tubo quede sumergido (ver la figura). Observar durante algunas horas. ¿Qué ocurre? 2.316 2.317 ¿Cómo se explica? (Ver también los experimentos 2.40 y 4.58.) 2.319 Experimentos con corrientes de aire A. Poner una pelota de ping pong en un embudo. Soplar fuerte por el caño del embudo y tratar de sacar la pelota. Invertir el embudo y sostener contra el fondo la pelota, soplar con fuerza por el tubo y observar qué sucede cuando se suelta ia pelota. Colocar la pelota sobre una mesa y cubrirla con el embudo. Tratar de levantar Ja pelota de la mesa soplando por el embudo. ¿Cómo explicaría lo observado? (ver la figura.) Fluidos 2.319 7 A B. Cortar un cuadrado de cartulina de aproximadamente 7 c m de lado. Trazar las diagonales y clavar un alfiler en su punto de intersección. Asegurar la cabeza del alfiler recubriéndola con un trozo de cinta adhesiva. Introducir el alfiler en el orificio de un carretel de hilo vacío y soplar por el otro extremo para tratar de sacar la cartulina del carretel (ver la figura). Invertir el conjunto; sostener le- 1 158 C. Acovlar un embudo a una fuente de aire comprimido, que puede ser, el orificio de salida de un aspirador. Inflar un globo y atar en su pico un:trozo de alambre de cobre a m o d o de contrapeso. Poner en marcha el generador de aire comprimido y mantener en equilibrio el globo en el chorro de aire. Tmtar también de poner en equilibrio una pelota de ping pong entre el globo y el embudo (ver la figura C). D. Tomar dos tubos de vidrio o dos pajitas transparentes para beber refrescos. Colocar uno de los tubos en un vaso lleno hasta la mitad de agua coloreada. Colocar el segundo de manera que forme un ángulo recto con el primero y que sus bocas estén m u y próximas. Soplar en el tubo horizontal y observar el nivel del agua en el otro (ver la figura D). ¿Cómo explicar el resultado? n c alfiler vemente con el dedo la cartulina contra el carretel. Soplar por el orificio de éste y retirar el dedo. ¿Cómo se explica este fenómeno? Capítulo tercero Biología Introducción E n cualquier lugar de la tierra, maestros y alumnos están rodeados por un sinnúmero de organismos, que se prestan para el estudio. Desafortunadamente, pocos maestros aprovechan las oportunidades que les brinda la localidad. Muchas razones explican este desaprovechamiento de los recursos naturales para desarrollar un programa de enseñanza de las ciencias. Quizá esto ocurra porque la mayoría de los docentes no han descubierto un plan orgánico que los capacite para relacionar las observaciones diarias de los seres que le rodean. con un esquema general acerca de la vida. U n ejemplo de tales esquemas conceptuales se presenta en este capítulo. Las actividades específicas se organizan de acuerdo con el principio que las unifica. Se lo ofrece con la esperanza de que no solamente ayudará a los docentes a organizar la observación y a alentarlos a observar constantemente, sino también a que se sientan m á s cómodos en el estudio de los organismos. Niveles de organización El principio m á s amplio empleado aquí en el estudio de los seres vivos, es lo que los biólogos llaman los “niveles de organización”. Se basa en el concepto de que la vida puede ser mejor entendida disponiendo los seres vivos, los grupos de seres vivos y las partes de los seres vivos en su orden natural o jerarquía. Al utilizar este esquema en la enseñanza de las ciencias biológicas, el énfiasis se pone en el centro de la jerarquía, es decir en la posición ocupada por el organismo viviente considerado como un todo, lo cual coincide con la experiencia que la mayoría de las personas tienen con respecto a los seres vivos. Explicación de los niveles Un tema complejo se vuelve m á s sencillo y claro, si se comienza por imaginar un modelo general que permita disponer la gran mayoria de las observaciones aislad,asdentro de unas pocas categorías 16gicas y coherentes. Los docentes que enseñan ciencias no pueden ser menbs que sobrepasados por la infinita variedad de seres vivos y sus actividades. Sin embargo, dichos docentes, deben avanzar m á s allá de la mera apreciación de la complejidad de la naturaleza. Deben ordenar sus observaciones sobre la base de algunos esquemas fundamentales que conduzcan al incremento del conocimientc de la vida. U n o de tales esquemas es el llamado “niveles de organización”. Este esquema o modelo comprende varios niveles que serán tratados en las secciones que siguen. (ver cuadro.) 3.1 Organismos Los organismos son formas individuales de vida, de la mayoría de ‘lascuales tene- mos conocimiento directo. Un perro, un árbol, u n pez, una lombriz de tierra, un hongo, o una célula de levadura, son ejemplos de organismos. Los organismos varían considerablemente en cuanto a fa: maño. U n a ballena puede ser 10 millones 3.1 162 Niveles de organización Esquema conceptual de los niveles de organización Biosfera Biomas Comunidades Poblaciones Niveles superiores Grupos de organisrros Organismos Niveles inferiores Sistemas de órganos Organos Tejidos Células Orgánulos Macromoléculas Moléculas Partículas de veces más grande que una simple bacteria. Dos observaciones importantes con respecto a los organismos son: (a) no tienen una estructura interna uniforme; y (b) existen con otros de su especie. Estas dos referencias sugieren obviamente da necesidad de examinar las partes de un organismo (niveles inferiores de organización) y los grupos de organismos (niveles superiores de organización). 3.2 Niveles superiores A. Poblaciones. U n grupo de organismos que reúne a todos los de su especie, se llama población. Usualmente se la describe como subpoblaci6n cuando se la refiere a un determinado espacio que ella ocupa. Por ejemplo, la población de caracoles del acuario escolar, o la población de esa mism a especie en un estanque. Si no se menciona espacio, 5e sobreentiende que la población comprende todos los caracoles del mundo que pertenezcan a la misma especie. B. Comunidades. Las poblaciones no existen aisladamente.Generalmente se encuentran junto con otras poblaciones. Todas las poblaciones comprendidas dentro de una misma área constituyen una comunidad. U n a comunidad lacustre esta constituida por todas las plantas y animales que se encuentran en el lago. Las poblaciones que se encuentran en el campo de la escuela, pueden constituir también una comunidad. Organismos o partes de un organismo Partes de un organismo C. Bioma. Ciertas áreas geográficas contienen comunidades similares. Esta reunión de comunidades semejantes se llama bioma. U n bioma puede abarcar una gran extensidn de un continente. Por ejemplo, el bioma de praderas ocupa gran parte de la región central de América del Norte. El clima y la topografía concuerdan perfectamente a través de todo el bioma. D. Biosfera. La vida sobre h tierra normalmente se desarrolla en sentido vertical dentro de unos cuantos metros contados desde la superficie. Esta esfera hueca se llama biosfera; contiene toda la vida del planeta. La pregunta de si existen o no existen otras biosferas no tiene respuesta todavía. Por lo tanto no se conocen actualmente niveles de organización superiores que los mencionados; a medida que los viajes espaciales procuren información adicional, es posible que se descubra un nivel de organización superior. 3.3 Niveles inferiores A. Sistemas de órganos. Algunos organism o s animales contienen sistemas de órganos que cumplen vitales funciones. El sistema circulatorio, que se compone de coraz6n y vasos es un ejemplo de dichos sistemas. B. Organos. N o todos los organismos presentan sistemas de órganos. Las plantas y muchos animales no parecen presentar 163 Estudiando los organismos 3.3 F. Macrornoléculas. El microscopio electrónico y otros recursos técnicos de avanzada, tales como la difracción de los Rayos X, permitieron que los biólogos pudiesen reunir información acerca de la estructura de los orgánulos celulares. Se C. Tejidos. U n tejido es un grupo de céencontró así que los orgánulos están forlulas semejantes que cumplen la misma mados por moléculas gigantes (macrnmofunción. El tejido muscular, por ejemplo, está constituido por células que son a- Iéculas) tales como proteínas, Iípidos (grasas y aceites) y ácidos nucleicos (ADN y paces de contraerse y producir la fuerza ARN) . del músculo. Algunos organismos están compuestos solamente de tejidos; aparen- G. Moléculas. Las macromoléculas repretemente no poseen órgaiios. sentan largas cadenas de moléculas unidas entre sí. U n a molécula es la partícula D. Células. Los tejidos están constituidos material más pequeña que conserva las por unidadds individuales denominadas células. Así como el dólar, la libra, el marco propiedades de la sustancia de la cual se han convertido en la estructura básica proviene. Las moléculas están compuestas de los respectivos sistemas monetarios por átomos unidos o ligados entre sí. U n nacionales, la célula es la unidad funda- átomo es la más pequeña porción de un mental de los organismos. Las células di- elemento. fieren considerablemente en tamaño desde H. Partículas. Los átomos están compuesla m á s voluminosa, un huevo de avestruz, tos por partículas fundamentales, tales hasta las de los más pequeños microorgacomo protones, neutrones, electrones, etc. nismos. Las células varían también en sus Este es el límite actual de nuestro conofunciones. A despecho de estas diferencias, cimiento acerca de la organización en el las células tienen comunes caracteres que más bajo nivel. Es importante considerar han atraído la atención de los biólogos con que tanto en el más alto nivel (biosfera) el fin de entender la vida. Existen orga- como en el m á s bajo (partículas) existe nismos compuestos por una sola célula; la incertidumbre acerca de la posibilidad son los llamados organismos unicelulares. de otro nivel todavía no descubierto. Es sistemas, pero sí contienen estructuras distintas, llamadas órganos, los cuales a su vez están constituidos por tejidos. El corazón es un órgano, como lo son una hoja, un pulmón o una raíz. E. Orgánulos. La invención del microscopio permitió el descubrimiento de las células, y su perfeccionamiento, reveló que las células contienen partes que se conocen con el nombre de orgánulos. Los orgánulos prominentes se pueden visualizar con el microscopio; pero fue la invención del microscopio electrónico lo que permitió a los biólogos desarrollar una concepción coherente con respecto al eonocimiento de las partes de las células. importante para un docente que enseña ciencias conocer que existe siempre incertidumbre sobre la extensión del conorimiento de la vida por parte del hombre. Los alumnos estudiarán frecuentemente la vida en los niveles centrales de organización, cercanos al nivel ocupado por los organismos. Ellos necesitan saber, sin e m bargo, que el conocimiento científico está sujeto a revisión, a medida que nuevos experimentos producen nueva información. Estudiando los organismos 'Por qué los alumnos deben estudiar organismos vivientes La biología moderna enfatiza el estudio de los seres vivos, antes que el estudio de los seres sacrificados o preservados. Por esta razón, un buen comienzo racional para los niños que estudian los seres vivos, es comenzar por aquellas cosas que viven. Donde sea posible, esto se logra trabajando en el medio natural del organismo. Una. 3.3 Estudiando los organismos adecuada introducción es el estudio del comportamiento de un organismo. Comportamiento de las aves Muchos chicos tienen experiencia acerca de casuales observaciones sobre las aves. Sin embargo, casi todas estas experiencias ocurren sin una adecuada preparación, necesaria para una cuidadosa observación y medición. La oportunidad para realizar un descubrimiento significativo, es mayor cuando el alumno está preparado y m o tivado para aprender algo acerca de las costumbres de las 'aves. Se dan a continuación algunas guías para el trabajo en el aula. Tipos de picos 3.4 Tipos de picos y sus funciones El estudio de los tipos de los picos se relaciona con la alimentación del ave y la forma particular de su pico. Considerando todas las observaciones realizadas por los alumnos, pueden anotarse muchos usos de los picos de la3 aves. Para los tipos no observados,se puede estimular a los alumnos para que infieran sus respectivos e m pleos. (Ver ilustración.) 3.5 Tipos de patas y sus funciones Las observaciones sobre las aves muestran los variados usos de las patas. Algunas sirven para vadear, caminar, nadar, posarse en las ramas de los árboles, cazar y transportar objetos. Caminando a lo largo de un lago o de un arroyo puede presentarse no solamente la oportunidad de Tomando moldes de las hue Tipos de patas 164 165 Estudiando los organismos 3.7 realizar diversas observaciones visuales, 3.7 Nidos artificiales para atraer a los sino también la de obtener moldes de las pájaros huellas dejadas en la tierra blanda o en el Los pájaros pueden ser atraídos mediante barro. T o m e una tira de cartón, clips, un casitas o nidos artificiales que facilitan el poco de yeso, una lata y una espátula. cumplimiento de sus instintos de nidificaForme un cilindro con el cartón, fijándolo ción. Las casitas deben construirse recon el clip (sujetapapel) o una banda cordando: elástica. Colóquelo alrededor de una hue- 1 . El espacio interior debe ser apropiado lla y vierta en su interior el yeso empaspara el nido del pájaro que se desea tado con' agua. Cuando el yeso endurece, atraer. se obtiene un negativo de la huella. Este 2. El orificio de entrada debe ser de tanegativo puede ser utilizado a su vez m a ñ o apropiado. para preparar un positivo de la huella si 3. El interior debe estar sin pintar. 4. La casa debe estar situada donde el así se desea (ver más abajo). pájaro pueda usarla, y ubicada a una Se puede" organizar una colección de adecuada altura sobre el nivel del suelo. moldes de acuerdo con la función o e m pleo de las patas. Las gallaretas, así como Los pájaros pequeños se tientan por las los patos y pelícanos muestran una m e m - casas pequeñas con aberturas estrechas. brana interdigital utilizada para vadear o La casita para un reyezuelo debe medir aproximadamente 10 c m por 10 c m por para nadar. Fuertes uñas o garras indican la posibi- 12 c m con un orificio de 2/2,5 c m de lidad de que el ave emplea sus patas para diámetro (ver dibujo). Algunas aves (lechuzas de los campacazar. Halcones y lechuzas son ejemplos. Muchas aves usan sus patas para posar- narios) requieren un nido que se parezca se o agarrarse mientras otras las usan a un tronco de árbol. Debe tener una aberfundamentalmente para caminar. Los picos tura de 10 c m apropiada a un pájaro o carpinteros constituyen un ejemplo de grande (ver dibujo). las primeras y la perdiz un ejemplo de las segundas. 3.6 Comportamiento en la nidificación Cuando se observan los nidos, se pueden realizar una gran cantidad de actividades. Tienen los chicos oportunidad de observar el instinto de nidificación de los adultos. Después del nacimiento, la alimentación y la protección de la cría. La construcción del nido puede seguirse a través de la observación de los hábitos del ave y de los materiales que utiliza. Nidos abandonados revelan detalles de la construcción y de los pequeños organismos que suelen vivir entre los materiales utilizados en su construcción. La defensa del territorio por el ave, es un comportamiento importante en la delimitación de una población en un área determinada. Los chicos tienen oportunidad de observar el agresivo comportamiento de las aves en sus áreas de nidificación y alimento. I (Q i I 3.7 Nidos artificiales 3.8 Estudiando los organismos 3.8 Comederos para atraer pájaros El estudio de los pájaros puede continuar indefinidamente si los alumnos construyen comederos en 'los aleros o en el patio de la escuela. U n a oferta de semillas variadas y otra de sebo o grasa podrán atraer B una gran variedad de pajaros en todas las estaciones del año. El sebo debe ser sujetado fuertemente a una rama o soporte o bien colocado en una jaula confeccionada con tela metálica. Los comederos atraerán no solamente a los pájaros, sino también a.pequeños animales tales como ratones y ardillas. También pueden servir para conocer los alimentos preferidos y otros comportamientos. Una jaula cúbica para el sebo (ver dibujo) puede construir- 5.8 Modelos de comederos arriba: caja de sebo o grasa derecha: comederos para semillas se con tela metálica y clavarse en un árbol o en un poste. Al cortar la tela se dejará un sobrante de ésta que servirá para doblarlo sobre la cara adyacente con el objeto de unir los costados entre sí. Dejar la cara frontal libre por arriba de modo que pueda abrirse -para reponer el sebo. U n a vez cerrada, puede sujetarse con lazos de alambre. Los alumnos pueden construir en m a dera o metal un comedero al aire libre, cuidando de protegerlo de la nieve y de las Iluvias con un techo o cubierta apropiada. Los costados deben ser construidos de modo que eviten que las semillas puedan ser aventadas por ,lospájaros cuando las picotean. Otro comedero metálico puede ser construido co*ndo las tapas de ambos extremos de una lata de conservas, 0 la que se le agrega, por abajo, una bandeja, sostenida con alambres. Con un plástico se cubre la parte superior (ver dibujo) y se lo cuelga de una rama mediante un alambre. 166 Organismos acuáticos U n método efectivo para el estudio de los organismos consiste en el esfuerzo combinado de estudiarlos en el terreno y concurrentemente en el aula o laboratorio. Esto es especialmente conveniente para cuando se trata de plantas y animales acuáticos.Obtenga o construya un acuario. Debe estar listo con anticipación, de modo qve las muestras recogidas en la visita a estanques o arroyos puedan ser ubicadas de inmediato una vez conseguidas. 3.9 Acuario improvisado con un frasco de mermelada Si no se dispone de una cuba grande de vidrio, cualquier recipiente de vidrio puede servir como acuario improvisado, siempre que se coloquen algunas plantas acuáticas tales como elodea y miriofilo (Myriophyllum) a fin de oxigenar el agua. U n frasco de 1 kg sirve para poner larvas de friganas, caracolillos acuáticos (planorbis, limneas, litoridinas, etc.) , pequeños crustáceos (dafnilas, ciclops, camaroncito de agua dulce, etc.) y plantas como por ejemplo elodeas y lentejas de agua, que si se las atiende con el cuidado necesario, se conservarán varios meses. Es tan malo poner pocas pl,antas,como poner muchas. El acuario, una vez regulado, no requiere mayores cuidados; pero si se coloca un ditícido o una larva de otra especie voraz, 167 Estudiando los organismos es necesario suministrarle periódicamente renacuajos. U n a capa de arena limpia de 2 a 3 c m de espesor, permitirá que las larvas de las friganas invernen en el fondo del acuario, y una gasa colocada por encima del frasco impedirá que las friganas puedan escapar, sin que uno lo advierta. Es conveniente tomar nota diariamente de las puestas de huevos y otras etapas del ciclo evolutivo de los animales m a n tenidos en el acuario, así como de sus costumbres. Este acuario puede sef :o base de un estudio elemental sobre las interrelaciones que se establecen entre las plantas y los animales que pueblan un estanque o una laguna. Para coleccionar los animales que viven en los estanques y ríos se podrá utilizar un colador, cuyo mango se atará fuertemente a un bastón, mediante tela adhesiva, arrollada varias veces alrededor del mango, antes de anudar sus extremos. 3.10 Acuario para animales mayores Las dimensiones convenientes para un acuario de este tipo son: 50 x 25 x 25 cm. Se podrán utilizar viejas baterías de acumuladores, pero el vidrio no es m u y transparente. Para preparar el acuario se recoge un poco del sedimento del fondo de una laguna o de un río, que 5e lavará cuidadosamente con agua corriente. Se recubrirá el fondo del acuario con una capa de unos 2 c m y se plantarán algunas cañas cuyas raíces se iastrarán con algunas piedra6 grandes para que entre ellas puedan re- 3.10 fugiarse los insectos acuáticos. Se lo iienará de agua, vertiéndola lentamente, y se la dejará reposar durante un día o dos, hasta que el agua se vuelva transparente. Se colocan en el agua plantas acuáticas limpias. No será necesario contar con dispositivo especial para aireación, si se dispone de suficientes plantas acuáticas. Se introducen los animales conjuntamente con algunos caracoles que mantendrán limpios los vidrios. Los alimentos deben ser dados en trozos pequeños, cuidando de que no queden restos ni desechos de los mismos. Los peces se comerán 110s huevos de los caracoles y además existen en el agua suficientes animales para satisfacer 5us dehás necesidades. Se les puede dar lombrices una vez por semana, cortadas en pequeños trozos para que las puedan comer fácilmente. 'Debe sacarse de inmediato todo alimento no consumido, pues de lo contrario se favorecerá el desarrollo de hongos nocivos para los peces. Cubrir el acuario con una lámina de vidrio o una tapa de cinc perforado para librarlo del polvo. Si está destinado a recibir ranas o tritones, hacer que flote en él un trozo de corcho al que puedan subirse; la Una incubadora sencilla 3.11 Estudiando los organismos tapa de vidrio o de cinc impedirá que se escapen. Embriones de pollo 3.11 Una incubadora sencilla En un aula que cuente con luz eléctrica se puede improvisar con poco gasto una incubadora sencilla. Conseguir dos cajas de cartón, una grande y otra pequeña; quitar un lado de la caja pequeña y recortar en una cara de la otra caja, una ventana de 15 x 15 cm. Se hará una hendedura en la cara superior de la pequeña caja, para poder colocar en el interior de la misma una lámpara eléctrica con su respectivo cable. Se colocará la pequeña caja dentro de la grande y se rellenará con papel arrugado el espacio que queda entre las dos cajas, Se cuidará que el lado abierto de la pequeña caja enfrente la ventana que lleva la caja grande. Se colocará un termómetro en la caja de m o d o de poder leer la temperatura a través de la abertura y se cerrará ésta con un vidrio. 3.12 Observando el desarrollo de los e m briones Todo está listo entonces para comenzar el experimento. Es necesario que la temperatura se mantenga a 40" C constantemente, día y noche, durante 21 días. Ensayando con lámparas de distinto poder y colocando mayor o menor cantidad de papel, se podrá al cabo de unos días regular la incubadora y mantener dicha temperatura. Se debe colocar un pequeño recipiente con agua en el interior de la caja pequeña. Conseguir entonces una docena de huevos frescos y fecundados. Se los colocará en la incubadora. Al cabo de 3 días se sacará un huevo que se romperá con cuidado y cuyo contenido se volcará en un plato playo. Genepalmente ya se observa el latido del corazón en los embriones de 3 días; roto el huevo, el corazón puede seguir latiendo por espacio de media hora. Se sacará un huevo cada 3 días y se observará el desarrollo progresivo del e m brión. Se podrán dejar algunos huevos todo el tiempo, p a m ver si se puede asistir al nacimiento del pollito. 168 3.13 Otras observaciones Se pueden realizar también, investigaciones sobre el efecto de la temperdtura en el desarrollo de los embriones. Huevos que se retiran al mismo tiempo de la incubadora, se colocan en ambientes con distintas temperaturas; al aire libre, en la refrigeradora, en una estufa, por ejemplo: se anotan los resultados observados en cada caso. Insectos Al estudiar a los insectos se debe poner el énfasis en trabajar con ejemplares vivos. M u y frecuentemente la captura y el montaje de insectos, constituyen las únicas experiencias de los alumnos. Ciertamente, es mucho lo que se puede aprender con esta actividad. Desafortunadamente m u chas experiencias valiosas se omiten frecuentemente. Los insectos nocturnos purden ser capturados mediante una trampa luminosa, consistente en una sábana blanca extendida entre pequeños árboles y formando un ángulo de 20-30"con la vertical. Una fuente luminosa, ya s e ~una ~ lámpara de gas o una potente linterna eléctrica, se coloca por debajo de la sábana, de modo que sea brillantemente iliiminada. Durante las horas del día, los insectos se capturan con una red. 3.14 Capturando insectos U n a red m u y práctica para cazar insectos se puede confeccionar con un palo cilíndrico (por ejemplo, un palo de escoba), un Red para cazar insectos 169 Estudiando los organismos alambre de hierro grueso y un retazo de tul de mosquitero o de etamina. Curvar el alambre hasta obtener un círculo de 38 a 45 c m de diámetro; retorcer las extremidades para obtener un mango de unos 15 cm. Fijar este mango al palo de escoba, rodeándolo con un alambre de hierro o con grapas. Cortar un pedazo de tul o de etamina para formar una red de unos 75 c m de largo. Coserla al aro de hierro por algunos puntos, o en su contorno. 3.15 Una colección de insectos Una colección de insectos provee gran variedad de datos para el estudio. Las diferencias en un grupo o en una especie pueden estar dadas por el color, tamaAo u otras diferencias individuales. Antes de pensar en la colección los alumnos deben preparar sus equipos de trabajo, los que incluyen redes, frascos para cazar, extendedores, cajas para pinchar los insectos, bloques-guías para montar las etiquetas. A. Frasco para cazar. Tomar un frasco de vidrio cuya (tapa se enrosca o ajusta herméticamente.Colocar en el fondo un POCO de algodón que se recubrirá con un trozo circular de cartón o papel secante, perforado por varios orificios. E n el momento de utilizar el frasco mojar el algodón en tetracloruro de carbono o algún insecticida que contenga D.D.T.Colocar el trozo de cartón sobre el algodón, introducir luego el insecto en el frasco. Cerrar herméticamente el recipiente y dejar allí el insecto hasta que haya muerto. Si se trata de m a riposas, asegurarse de que la abertura del frasco sea bastante amplia para que no se corra el peligro de quebrarle las alas. 3.15 B. Extendedor para insectos. El extendedor es indispensable para el que quiera preparar una colección de insectos. Se lo puede fabricar fácilmente con una caja de cigarros. Retirar la tapa y cortarla a lo largo en dos partes iguales. Clavar de nuevo estas tapas en la caja, dejando entre ellas un espacio de 1 cm. Colocar el cuerpo del insecto en la hendedura y fijar las alas en la cara .superior de la tapa mediante h n das de papel que 5e sostienen con la ayuda de alfileres clavados en la madera blanda, sin atravesar las alas. A veces es conveniente inclinar las dos tapas hacia el centro; para esto, cortar los dos extremos de la caja en forma de V m u y abierta, antes de clavar las tapas, tal como lo muestra la figura. C. Cajas para coleccionar insectos. Para guardar las colecciones de insectos pueden emplearse con mucha utilidad las cajas para cigarros, de madera o cartón. Después de retirar el insecto del extendedor se traspasa su cuerpo con un alfiler que se pincha en el fondo de la caja para m a n tenerlo. Los alfileres deben disponerse según un orden determinado, y pueden llevar, en su cabeza, pequeñas fichas que servirán para inscribir algunos datos relativos al insecto. Se pueden utilizar igualmente las cajas de cigarros para disponer a los insectos cobre un fondo de algodón. Se saca primero la tapa y se llena la caja con capas de algodón. Se colocan los insectos sobm el algodón, luego se cubre la caja con una lámina de vidrio o de celofán que se pega por los bordes, formando así un montaje permanente. Este tipo de cajas les Útil Coleccionando: a la izquierda, extendedor; a la derecha, bloque-guía 3.15 Estudiando los organismos especialmente para mariposas y para las colecciones escolares. D. BbQUeS-gUíaS para colocar las etiyuetas. U n a presentación uniforme de la colección constituye una gran atracción y facilita la comparación de los ejemplares. Los alumnos deben preparar un bloqueguía de madera, con tres escalones (ver dibujo). Cada escalón tiene un orificio en el centro. El escalón superior sirve para alinear los insectos todos a la misma altura hundiendo el alfiler en el orificio central. Los otros escalones permiten uniformar la altura de las etiquetas que contienen la información pertinente a cada ejemplar. E. Una sencilla jaula para insectos. Con unas Varillas construya un armazón cúbico de unos 15 c m de lado. Cubra el armazón con una media Be nylon o de seda y cierre la abertura con un nudo corredizo, fácil de desatar, o bien con una banda elástica. La cara abierta permite el acceso a la jaula. Coleccionando organismos del suelo Los organismos del suelo ofrecen una multitud de posibilidades. Los orgaiiismos pueden ser transportados al terrario del aula. Más importante es que permiten el empleo de técnicas cuantitativas. Muestras convencionales de suelos procedentes de distintas localidades, pueden ser comparadas en cuanto a la cantidad total de organismos que contienen o a la cantidad de determinados grupos de organismos. U n tamaño convencional para muestras del suelo puede ser el de una lata de conservas vacía, que se introduce en el suelo blando para obtener el cilindro de muestra. Para las superficies podrá utilizarse un aro de alambre rígido, que se colocará sobre el suelo. Se recogerán luego las hojas sueltas y la capa superficial que se hallan dentro del arco. El cilindro y las muestras de superficie se transportarán a la escuela en sendos bolsos de plástico. Utilice un embudo semejante al que se describe más abajo para recoger los organismos del suelo. 170 3.16 Embudo para recoger organismos del suelo Es un embudo metálico, de hojalata lisa y brillante. La muestra se coloca sobre una tela metálioa que descansa sobre la boca del embudo (puede ser útil un colador tipo casero). U n a lamparilla eléctrica de 25 vatios con reflector, se dispone sobre la muestra (ver dibujo). Precaución: Tenga cuidado de que la iámpara no toque las hojas secas u otro m a terial inflamable de la muestra. Los organismos del suelo se juntan en un vaso o botella colocado por debajo del embudo (ver dibujo). Para facilitar la salida de los organismos se puede colocar papeles secantes húmedos en el fondo de la botella. Una pequeña cantidad de alcohol fino en la botella inmovilizará y preservará a los organismos en cuanto caigan al frasco y permitirá su fácil recuento. Trampas para mamíferos pequeños y reptiles Pequeños mamíferos y reptiles pueden ser atrapados y mantenidos en jaulas para su estudio. Una trampa económica se describe a continuación. 3.17 Una trampa económica Procúrese un frasco de vidrio grande con amplia boca y tapa de rosca. E n la .tapa se practica una abertura rectangular y se cuelga, girando sobre un alambre rígido, una lámina que funcione a (lamanera de puerta que se abra hacia adentro solamente (ver dibujo). Los animales pueden ser transferidos a las jaulas sin necesidad de manipularlos. Precaución: Los alumnos deben llevar guantes de cuero cuando manipulan reptiles o mamíferos. A u n cuando no sean ponzoñosos, las mordeduras pueden infectarse fácilmente. 171 Estudiando los organismos S.16 Embudo para recoger los organismos del suelo 3.17 U n a trampa económica Enjaulando animales Es frecuentemente útil, para llas clases de ciencias elementales y generales, guardar los animales en una jaula, en el aula, con el fin de observarlos durante cortos períodos. Para ello es necesario disponer de buenas jaulas. Se las puede fabricar con diferentes materiales que se encuentran un poco por todas partes. 3.19 3.18 U n a jaula para animales Por ejemplo: la jaula podrá estar constituida por un cajón de madera, munido de una tapa con bisagras, que lleva una abertura cerrada por una tela metálica. Talmbién se harán aberturas en los.cuatro costados del caj6n. Las dos aberturas de los costados y la de atrás se cerrarán con una tela metálica, y la de adelante con un vidrio plano. Se puede perfeccionar estas jaulas colocando por debajo del vidrio un fondo deslizante, lo que permite limpiar la jaula sin incomodar mayormente a los animales. En regiones tropicales se pueden construir jaulas muy prácticas, reemplazando la tela metálica por enrejados de bambú o madera. 3.19 Bebida y alimento para los animales enjaulados Muchas veces se tiene dificultades para dar de comer y de beber a los animales enjaulados. En líneas generales, debe evitarse el colocar la bebida o la comida directamente sobre el piso. Se puede construir un comedero para los animales pequeños, perforando longitudinalmente una lata de conserva que se colgará de la pared de la jaula, mediante dos ganchos de hierro, del m o d o como indica la figura. Se puede construir un bebedero para ratones, conejillos de Indias, hámsters, etc., poniendo boca abajo un tarro de conservas sobre una fuente pesada o un plato hondo. Conviene dar de comer y beber a los animales con regularidad y limpiar perió- S.18 Jaulas para animales 3.19 Estudiando los organismos dicamente las jaulas, no solamente para la salud'y la comodidad de sus ocupantes, sino también para procurar a los alumnos hábitos de disciplina y el sentido de la responsabilidad. Cambiar el agua y el alimento a diario y limpiar las jaulas una vez por semana. rl 172 tos de la luz, son,iao, alimentos, suaves choques eléctricos y agentes tales como algunos cristales de epsomita (culfato de magnesia). Una lente de aumento permftirá observar la faringe tubular mediante la cual la planaria ingiere el alimento. 3.22 Las planarias regeneran Las planarias pueden ser inducidas a regenerar partes de su cuerpo colocando un ejemplar sobre una lámina de vidrio y cortándola con una afilada hoja de afeitar. Los animales pueden ser cortados por mitad, a través del cuerpo o a todo lo largo. U n corte parcial sobre la línea media del cuerpo, produce una planaria con dos cabezas, si el corte se practica cabeza abajo, o dos colas, si parte de la región caudal (ver dibujos). Después de cortada;, vuel- Planarias ias planarias se prestan para ser estudiadas por los alumnos. Reaccionan ante variados estímulos, facilitando los estudios sobre comportamiento. Además, poseen una gran capacidad de regeneración. 3.20 Obtención y alimentación de las planarias Busque las planarias en la cara inferior de las piedras y troncos sumergidos en lagos y estanques. La planaria parda (Dugesia tigrina) o una planaria mayor, son preferidas para el estudio. Si no se las puede encontrar, pueden ser capturadas colocando un trozo crudo de hígado de vaca envuelto en un trapo, anudado con un cordel y colocado en el agua. Vigile el cebo diariamente y ponga las planarias en un frasco con agua del lugar. En el aula las planarias serán transferidas con una pipeta a recipientes opacos tales como tazas o bandejas enlozadas, recubiertas con una tapa opaca de cartón o de madera, mientras no se las utiliza. Aliméntelas con picadillo de hígado, huevo duro o ,trozos de gusanos, una vez a la semana. Al cabo de 3 horas retire el exceso de alimento con un gotero. 3.21 Comportamiento de las planarias Las planarias responden a varios estímulos. Los alumnos pueden observar los efec- va las planarias al recipiente, pero no las alimente, hasta que hayan regenerado. Estudiando las poblaciones El estudio de las poblaciones vegetales y animales permite que los alumnos recojan experiencias acerca de las interaccionesque tienen lugar dentro de un grupo de organismos pertenecientes a la misma especie. Estas experiencias pueden realizarse tanto en el terreno como en el aula. Las condiciones observadas en el terreno pueden ser comparadas con las del aula, en cuanto a los efectos producidos por la superpoblación, escasez de alimentos, disminución de oxígeno y otros factores que pueden ser estudiados tomando en cuenta sus efectos sobre la población. 3.23 Cria de mosquitas de la fruta La mosquita común de la fruta (Drosophila) ha sido m u y utilizada en los estudios de genética. Es fácil de criar y se reproduce con gran rapidez. Esto la hace apro- ,173 3.24 Estudiando los organismos O Macho y hembra A peine sexual Crfa de mosquitas de la fruta A embudo de papel B algodón c huevos D larvas E pupas y adultos jóvenes piada para el estudio de las poblaciones. Las mosquitas pueden ser atraídas colocando en un frasco fruta m u y madura. Después de su captura pueden ser transferidas a frascos pequeños que contienen trozos de frutas. La banana constituye una excelente fuente alimenticia. Ponga un trozo de fruta madura en un frasco y forme un embudo de papel con un orificio en el fondo, ajustándolo a la boca del frasco. Coloque el frasco a1 aire libre y cuando seis u ocho mosquitas hayan penetrado, retire el embudo y cierre con un tapón de algodón suelto. Con dicho número, deberán encontrarse machos y hembras. Las hembras son más grandes y con amplio abdomen. Los machos son más pequeños y tienen el extremo del abdomen pigmentado de negro (ver dibujo). Pronto se encontrarán puestas de huevos y en dos o tres días nacerán las larvas. U n trozo de papel puede colocarse en el frasco para que las larvas puedan trepar por él cuando se encuentran listas para pasar al estado de pupa, de las cuales saldrán los insectos adultos (ver dibujo). Colocando las mosquitas recién nacidas en otro frasco, se puede iniciar el comienzo de otra generación. Corte un trozo de papel milimetrado y póngalo en el frasco con la cuadrícula hacia arriba. Esto permitirá el muestreo de la población contando el número de pupas en una porción de la cuadrícula. Los alumnos contarán diariamente la población de un frasco. Cuando la población crezca mucho, los alumnos calcularán el número de individuos mediante muestreo de algunas zonas del papel milimetrado. U n gráfico que señale el número de mosquitas a $0 largo de un eje horizontal y los días a lo largo de un eje vertical, a la izquierda, permitirá visualizar rápidamente la marcha de la pobhción. Mantenga el frasco mientras las mosquitas sean capaces de sobrevivir. Deje que (losalumnos formulen razones para explicar los cambios que experimenta la población. 3.24 Cría de los “gusanos” de la harina (Tenebrio) Un excelente insecto que se puede criar durante mucho tiempo, es el Tenebrio, pequeño escarabajo. La larva de este insecto es conocida con el nombre de “gusano” de la harina. Puede conseguirse en los negocios que venden artículos de pesca o en los acuarios. 3.25 Estudiando los organismos Estas larvas pueden ser alimentadas con afrecho o cebada húmeda, mantenidas en frascos con rosca, para evitar que los coleópteros adultos se escapen. Los adultos pueden ser a!imentados con trozos de vegetales crudos de la familia de las zanahorias. Inicie una crianza de tenebrios. Semanalmente los alumnos contarán el número de larvas, pupas, y adultos. Esta actividad proporciona una abundante fuente de datos acerca de una población en un área limitada. E n el transcurso de este estudio, los alumnos tendrán la oportunidad de observar el desarrollo de los escarabajos a través de sus distintas etapas. Dentro de la población habrá adultos, huevos, larvas y pupas. 174 A. Coloque tubos con solucion@ de azúcar, melazas o miel y otro con agua para control. Agregue un cuarto de pan de levadura del comercio en cada tubo. C o m pare los resultados. Colnque un tapón m o nohoradado con un tubo que vaya de la solución azucarada hasta un vaso de cal filtrada, de m o d o que pueda burbujear allí, el gas que se desprende de la solución azucarada. Al enturbiarse el agua de cal detectará la presencia de bióxido de carbono (ver diagrama). 3.25 Una infusión de heno Los microorganismos pueden ser criados en frascos. Recoja pastos, hojas u otros vegetales que se encuentran en estanques, zanjas o arroyos. Coloque el material en un frasco con agua que ha sido previamente hervida y luego se ha dejado enfriar. T o m e muestras del agua con un gotero todos los días durante varias semanas, 5.2BA Reconocimiento del gas producido por la anotando ios tipos y número de microsolución de azúcar que contiene levaduras organismos observados con el microscopio. Emplee la técnica de la gota pendiente para sus observaciones. Esto significa ha- B. Las levaduras se reproducen asexualcer un anillo de vaselina o de grasa en el mente mediante un proceso que se conocentro de un portaobjeto. El anillo debe ce con el nombre de “yemación” (formatener un diámetro un poco menor que el ción de brotes o yemas). Coloque una gota tamaño del icubreobjeto (el extremo abier- de la solución azúcar-levadura sobre un to de un tubo de ensayo hundido en la portaobjeto y protéjalo con un cubre. Exagrasa constituye un buen anillo). La gota mine el preparado con un objetivo de fuera de agua que contiene a 10% microorganis- te aumento. Observe las células con prom o s se sitúa en el centro del cubreobjeto. tuberancias o brotes (ver dibujo). La vaselina o la grasa adhieren el cubre al portaobjeto, el cual puede ser invertido, colocado en la platina del microscopio y examinado. 3.26 U n a población de levaduras La fuente nafturalde levaduras la constituye Ja piel cerosa o lisa de los frutos, especialm’entede las uvas. Sin embargo, la levadura de los panaderos es fácil de obtener. Se reproduce rápidamente, constituyendo un buen ejemplo para observar los cambios de una población en función de variadas condiciones. 3.& Células de levadura en brotacion 175 3.31 Estudiando los organismnc 3.27 Muestre0 en poblaciones de levaduras U n efectivo método para estudiar el crecimiento de las poblaciones de microorganismos es comenzar cada día con un cultivo, y al finalizar el día, tomar una muestra y calcular las poblaciones. Por ejemplo, tomar un grano (0,06 g) de levadura e iniciar un nuevo cultivo diariamente, durante 10 días, tomando un grano cada día, por‘ejemplo. Al décimo día se toman muestras de cada cultivo y se cuentan con el microscopio. Un portaobjeto especial para contar células sanguineas es preferible, pero no es esencial. Si la población de un día es demasiado grande para ser contada, diluya la muestra añadiendo 9 partes de agua una parte de la #muestra (se sugiere usar 1 ml de la muestra y 9 mi de agua). La cuenta es multiplicada por 10 para (tenerel valor real de la muestra. Si una dilución.no es suficiente, se puede recurrir a sucesivas diluciones hasta que se torne fácil la cuenta de los organismos. El factor de multiplicación para dos dilu- 3.29 Crecimiento de la población humana invite ,a los alumnos a comparar los resultados que se obtuvieron al estudiar las poblaciones de (levadura con el gráfico que seña1a.d crecimiento de la población humana (ver gráfico que se acompaña). Ario d. C. Gráfico del crecimiento de la población humana 3.30 Crecimiento de la poblaci6n de mosquitas de la fruta Si no se posee microscopio para el recuento de k s células de levadura, compare el crecimiento diario de las poblaciones de mosquitas de la fruta o de alguna otra especie que crezca rápido. C :o m ñ B 900 +4 O 8 800 12 Dias 1W ciones sucesivas es 10 x 10, o sea 100; Mm para tres dihxiones es 10 x 10 x 10,O sea 1.000. Nótese que cada dilución proviene de una previa dilución, no de la muestra 4m original. Los datos obtenidos de los cultivos serán graficados para ser analizados por los alumnos (véase gráfico). El tiempo c se considera la variable independiente .o g tm y la población la variable dependiente. o - 3.28 Gráfico de los cambios de población Deje que los alumnos combinen o promedien los datos obtenidos del estudio del crecimiento de laas poblaciones al cabo de 10 días (ver experimento 3.27) y grafiquen los resultados para toda da serie. (Por ejemplo, note que el cultivo de dos día6 se inició en el octavo día.) o Dias Curva a en un frasco de Curva b en un frasco de litro 42 litro 3.31 Ejemplo de una población de “camarón” de agua salobre El “camarón” de agua salobre (Artemia sp.) se presta para los estudios de la población por su fácil crianza y barato costo. 3.3 1 Estudiando los organismos Los huevos se pueden adquirir en los negocios que se dedican a la venta de peces tropicales. Los huevos mantenidos a 21” C hacen eclosión en 2 días, cuando se los desparrama sobre la superficie de una solución salina que contiene 100 g de cloruro de sodio (no emplear sal iodada) disueltos en un litro de agua. El recuento de las poblaciones diarias se puede hacer mediante técnicas de muestre0 apropiadas. Los alumnos pueden calibrar una jeringa de inyecciones para este propósito, contando el número de gotas que se necesitan para llenar un determinado volumen, por ejemplo 10 ml (si se necesitan 160 gotas para ello, cada gota equivale a 10 ml: 160 o sea 0,07 mi). Una gota de dicho líquido se coloca $sobre un portaobjeto y se cuentan los organismos; los alumnos pueden entonces calcular el número de “camarones” en un volumen dado de cultivo. U n gráfico de los cambios en la población diaria proporcionará un sorprendente cuadro de la tasa y porcentaje de nacimientos 0 partir de un conocido número de huevos. Para el recuento de los huevos se requiere una lupa y papel milimetrado. Desparrame los huevos tan uniformemente como le sea posible sobre el papel y cuente el número que hay en algunos cuadrados tomados al azar. Multiplique esto por el número de cuadrículas para tener el total estimado de huevos. 3.32 Comportamiento de lombrices de tierra (Lumbricus) U n a caja de madera de 30 x 30 x 15 cm, uno de cuyos costados se reemplaza por un vidrio, permite el estudio de las costumbres de la lombriz de tierra. Llenar la caja, casi hasta arriba, con capas de arena A, tierra B, y humus O 176 mant.illo C, apisonando cada capa antes de extender la siguiente. Poner sobre la última capa hojas de lechuga, hojas desprendidas, zanahorias, etc. y luego colocar algunas lombrices. Mantener siempre húmedo y observar el comportamiento de las lombrices. 3.33 Nido artificial para hormigas A. Se puede construir fácilmente un nido que permite observar la vida de las hormigas del m o d o siguiente: Se unen en forma de U tres piezas de madera de 30 c m de longitud, y sección cuadrada de 1,5 c m por lado, Se montan sobre un zócalo de madera. Luego se cortan dos placas cuadradas de vidrio de 30 c m de lado, que se fijan a las piezas de madera mediante bandas elásticas o grapas metálicas. D e acuerdo con la forma que indica la figura, construir una tapa de madera que ajuste bien en el hueco superior. Taladrar en uno de los lados, un agujero de 0,5 c m de diámetro a unos 5 c m del borde superior, y cerrarlo con un poco de algodón. Llenar con tierra el espacio comprendido entre los dos vidrios; la tierra se tomará de donde viven las hormigas. E n la superficie se vierte tierra arenosa, que se asienta, hasta que su nivel coincida con el del agujero. B, Las hormigas que se prestan mejor para estas realizaciones son las pequeñas hormigas negras o coloradas, que construyen sus nidos debajo de las piedras chatas, en casi todas partes. Se levanta la piedra y verán correr las hormigas. Se 177 Estudiando los organismos necesitan dos frascos de cuello estrecho, con tapones de algodón; un escardillo y un trapo blanco, o una .hoja grande de papel. C. Para observar a las hormigas, se puede echar agua en una bandeja, en cuyo centro se pone un plato boca abajo. Este plato forma una isla de la cual no pueden escapar las hormigas. Estas pueden ponerse en el plato o directamente en el nido artificial. U n a vez que la reina haya entrado, las otras hormigas la seguirán. C o m o les moiesta la luz del día, se tapa el agujero y se cubre el formicario con papel madera; luego se deja el nido en el lugar asignado. U n poco de miel esparcida en las paredes internas de los vidrios proporcionará el alimento necesario, y unas cuantas gotas de agua vertidas con un gotero, mantendrán húmeda la tierra. Se podrán estudiar entonces, con luz artificial, que no molesta a las hormigas, todos los hechos interesantes que se producen dentro del nido: la puesta de los huevos, las larvas y la manera de comunicarse entre sí golpeándose con sus antenas, dado que las galerías quedarán construidas paralelamente a los vidrios. Será fácil entonces realizar algunos experimentos como sacar algunas hormigas y volverlas a meter luego, introducir hormigas de otro hormiguero o de otra especie, pulgones, arañas, etcétera. U n a vez que,la reina comience a poner huevos el nido está terminado; se puede quitar el tapón de algodón y ubicar el nido cerca de una ventana entreabierta: las hormigas irán y vendrán durante todo el afí0. 3.35 los productores. Se llaman así porque son capaces de captar la luz solar y producir alimento. Las poblaciones que se alimentan de otros seres vivos se llaman consumidores. Las poblaciones que se alimentan de sustancias muertas se llaman reductores o descomponedores, pues desorganizan la sustancia orgánica y la transforman en sustancias químicas sencillas. 3.34 Una comunidad cerrada Una manera interesante de introducir el concepto de comunidad natural es preparar un modelo de comunidad en el aula. Los alumnos prepararán varias comunidades de sistemas cerrados, excepto en lo que se refiera a la luz. Cada una consistirá en un frasco con agua (sin cloro), unos pocos peces pequeños de laguna, algunas plantas acuáticas (elodea) y unos caracoles. Cierre el frasco con la tapa y selle :a tapa con cera fundida alrededor de la abertura entie la tapa y el frasco. Sumerja el frasco en un recipiente grande de vidrio lleno de agua (ver dibujo) dispositivo que mostrará que el sistema no tiene comunicación con el aire exterior. Coloque este modelo de comunidad en la ventana del aula, con el fin de que los alumnos puedan observarlo diariamente. Comente las relaciones que se establecen entre los organismos del frasco. Los alumnos desearán sin duda, obtener una comunidad equilibrada que pueda sobrevivir mucho tiempo. / Estudiando las comunidades Un grupo de poblaciones que ocupan una misma área constituye una comunidad. Típicamente, la comunidad es una reunión de plantas y animales que desempeñan ciertas funciones. Algunas poblaciones son 3.35 Sucesiones en una comunidad U n a infusión de heno es un excelente recurso para demostrar que una comunidad es dinámica y puede cambiar considerable- 3.35 Estudiando los organismos mente en el transcurso del tiempo. Llene con pasto seco hasta la mitad, un frasco de 5 litros. Cubra el pasto con agua que ha sido previamente hervida y enfriada. Cubra el frasco con una $láminade vidrio, cartón o madera. Deje que los alumnos examinen diariamente a simple vista, y luego con lupa, así como examinar algunas muestras con el microscopio. Al principio, los alumnos verán bacterias; m á s tarde, 178 estaba en un lugar húmedo, se lo rociará de tiempo en tiempo con un poco de agua. Muchos animales pueden vivir en un leño, incluyendo hormigas, térmites, arañas y cerambícidos. Si el leño contiene hormigas, coloque algunas migas de pan y una esponja embebida en agua azucarada,' para ellas. Para evitar que las hormigas escapen del terrario, unte los bordes superiores con vaselina. Vigile el leño para 3.36 Protozoa: (a) Amoeba; (b)' Parameciurn; (c) Stylonychia; (d) Vorticella; (e) Colpidium; (f) Tetrahymena f e protozoarios (ver dibujo). Luego nparecerán rotíferos, pequeños nematodos y crustáceos. Los alumnos notarán que unas poblaciones desaparecen, mientras otras aparecen en este modelo de comunidad. Deben ser estimulados para que noten las grandes diferencias que se advierten entre la observación a simple vista y con el microscopio. 3.36 Comunidad en un leño podrido R o m p a un leño podrido y córtelo en dos o tres pedazos que colocará en una bolsa de plástico para llevarlos al terrario del aula. El terrario puede construirse utilizando un acuario en desuso. Si no se posee acuario, se lo puede improvisar con láminas de vidrio que se unen entre sí y se colocan en una bandeja chata, impermeable. No se necesita tierra (ver dibujo). Si el leño ver qué otros animales salen de él. Algunos podían haber estado en forma de huevo cuando recogió el leño y alcanzar el estado adulto en el terrario. W un leflo podrido 179 Estudiando los organismos 3.39 3.37 Comunidad de desierto Si usted no habita cerca de un desierto, tendrá que buscar el material necesario en las zonas vecinas a su localidad. Usted puede obtener arena de una playa o de un negocio de plantas. Algunos animales de desierto, incluso el lagarto cornudo (Phrynosoma), pueden conseguirse en negocios dedicados a su venta. Los lagartos comen hormigas y gusanos de la harina, que también se pueden conseguir en los mismos negocios. Usted puede comprar pequeños cactos en las florerías; también algunas suculentas, es decir, plantas que almacenan agua en sus hojas carnosas. Coloque además algunas piedras en el terrario formando planos inclinados contra los bordes (ver dibujo). Coloque una pequeña cápsula con agua en un rincón. Deje un área despejada en el centro, especialmente si usted tiene un lagarto cornudo (usted descubrirá por qué). La temperatura del terrario debe oscilar entre 20" y 27" C. 3.38 Comunidad de pradera El problema aquí consiste en elegir un número limitado de .hierbas, malezas, renuevos pequeños de árboles y otras plantas que crecen en una pradera. También viven entre los varios animales a elegir, arañas que tejen hermosas telas orbiculares. Estas arañas necesitan mucho espacio, tal como un acuario de unos 50 litros de capacidad, en los cuales puedan tejer sus telas. Usted puede encontrar plantas que llevan huevos o capullos de insectos; vigile para poder observar cuando se produce la eclosión. Si usted desea tener un animal m á s grande en el terrario, pruebe con una culebrita común. Comerá lombrices o insectos grandes. Cuide de tener bien seco al terrario, pues las serpientes sufren diversas enfermedades de la piel si se las mantiene en un ambiente húmedo (ver dibujo). 3.39 Comunidad del sotobosque Esta clase de hábitat es el más utilizado en los terrarios. Entre las plantas figuran pequeños helechos, vástagos pequeños de árboles o arbustos, flores sil- u/ pradera 39 Comunidad del 3.39 Estudiando los organismos vestres y especialmente plantas, siempre verdes (tales como Michelia o ilex). Colocar algunas de estas plantas en la tierra y cuhrir el resto de la superficie con musgos, piedras atractivas y tal vez una rama de árbol (ver dibujo). Entre tos animales se pueden contar pequeños sapos, ranas comunes, ranas del zarzal y ajolotes (los cuales representan formas larvales de salamandras) . Estos animales y plantas del piso o sotobosque necesitan humedad, de m o d o que se conservará e¡ terrario con agua y se formará un conjunto boscoso en un rincón. Ecosistemas Los biólogos estudian no solamente los organismos vivientes de una comunidad sino tambien los agentes no vivientes, tales como la temperatura, cantidad de luz, cantidad de oxígeno, etc. Se utiliza el término ecosistema para designar el estudio 18G de los elementos vivientes y no vivientes, que se encuentran en un determinado m e dio. El ecosistema representa así, la suma de la comunidad viviente m á s el medio no viviente o inorgánico. U n ecosistema se estudia observando y midiendo las rdaciones que se establecen entre sus varios subsistemas. 3.40 El estanque como ecosistema El estanque es un excelente objeto de estudio por parte de los alumnos (ver dibujo). La comunidad del estanque comprende una gran variedad de plantas (productores) animales (consumidores) y microorganismos descomponedores (o reductores). La observación de los hábitos alimentarios conduce a la comprensión de las cadenas alimentarias que se establecen en un ecosistema. Sin embargo, una m a yor apreciación cuantitativa se obtiene cuando se diseca a los organismos coleccionados y se examina su contenido estomacal. Esto naturalmente destruye a los Corte transversal de un estanque, para mostrar el ecosistema en su forma típica 181 Estudiando los organismos organismos y, por lo tanto, puede afectar drásticamente el ecosistema. Es preferible entonces que los alumnos se dediquen a reunir información sobre el ecosistema mediante un procedimiento que no comprometa o destruya el ecosistema, cuando se lo estudia. Será mejor formular inferencias en lugar de observaciones directas. Pero habrá que tener cuidado con las inferencias y no tratarlas como observaciones. Por ejemplo, la presencia de una abeja y una rana en el estanque puede conducir al alumno a pensar que existe un vínculo alimenticio entre la rana y la abeja; sin embargo, la abeja puede no ser comida por la rana y nunca aparecerá en el estudio del contenido estomacal de la rana. Estudiando las plantas 3.41 Fotosíntesis La actividad fotosintética de las hojas puede ser demostrada colocando plantas acuáticas tales como la elodea (Anacharis sp.) bajo un embudo invertido, que yace en un frasco grande con agua y sobre el cual se coloca un tubo de ensayo (ver 3.42 dibujo). Con un caño de g o m a o de plástico, a manera de bombilla, se extrae el aire contenido en el tubo para que penetre el agua y lo llene completamente. Unos trozos de masilla colocados entre los bordes del embudo y el fondo del frasco, permitirá la libre circulación del agua del frasco al embudo. Asegúrese que las plantas acuáticas no han estado en contacto con recipientes de cinc, antes del experimento. Los rayos del sol o una lámpara eléctrica proveerán la energia luminosa requerida por la fotosíntesis. El gas que sale de las plantas, formando burbujas, se recoge en el tubo de ensayo; acercándole una paja con el extremo apenas encendido, arde con luz brillante, lo que revela que se trata de oxígeno. (Como la elodea tiene un tallo hueco, punzando su extremidad con un alfiler saldrán rápidamente burbujas de oxígeno de forma que pueden ser contadas, lo que dará una idea cuantitativa del proceso.) 3.42 Respiración La respiración de los organismos puede ponerse de manifiesto mediante un aparato que arrastre el aire que pasa sobre hojas, insectos o un pequeño animal y bur- n durante la fotosíntesis 3.42 Respiración A para vaciar o desagotar B agua corriente c agua de cal D comunicación con el aire exterior O Estudiando los organismos 3.42 bujea luego a través de una solución débil de agua de cal (Ca (OH),). El sistema debe estar libre de bióxido de carbono atmosférico. Arme el dispositivo que indica la figura, dejando vacfo el tercer frasco. Ponga en funcionamiento el aparato vaciando, m e diante un sifón, el frasco grande. Anote los resultados. Reemplace totalmente las soluciones en todos los frascos y coloque en el tercer frasco unas hojas frescas o un pequeño animal vivo. Compare los resultados con los obteiiidos en el caso anterior (control). El agua de cal recién filtrada se enturbia con el pasaje del bióxido de carbono. Esto se puede comprobar soplando con una pajita o una bombilla dentro de una solución de agua de cal. Los alumnos podrán advertir que las hojas de las plantas en algunos casos producen oxígeno ‘y en otros bióxido de carbono y que producen, en ciertas condiciones, el mismo gas que se produce en el hombre. 3.43 Transpiración Las hojas desprenden también vapor de agua. Esto puede demostrarse mediante un patómetro (ver dibujo). Los alumnos pueden medir la cantidad de agua perdida (transpiración) bajo diferentes condiciones de humedad, viento y temperatura. Ellos El potbmetro A B burbuja de aire escala 182 pueden también comparar la suma de la superficie y la velocidad de ‘la transpiración. La superficie foliar puede ser calculada aproximadamente colocando una hoja sobre papel milimetrado y dibujando su contorno. Los cuadrados contenidos dentro del dibujo indilcan el área de una hoja. 3.44 Los productos de la actividad foliar A. En las hojas se encuentra azúcar, producto de la fotosíntesis y macromoléculas de almidón, formadas por un gran número de moléculas de azúcar. U n sencillo reactivo para reconocer ia presencia del almidón consiste en aplicar una solución diluida de iodo y esperar a que aparezca la coloración azul icaracterística. La solución de iodo se prepara disolviendo 10 g de ioduro de potasio en 100 cm3 de agua destilada’ y agregando 5 g de iodo. Tubérculos como la papa o una pasta almidonada, pueden servir para mostrar el cambio de coloración. Cuando se trabaja con hojas, es necesario primero ablandar las células de la hoja poniéndola a hervir en agua, durante unos pocos minutos. Luego la hoja se coloca en un baño de alcohol caliente hasta que el pigmento que enmascararfa la reacción, sea removido. Precaución: caliente el alcohol sobre un calentador eléotrico o en baño de María si se utiliza llama. Generalmente, la clorofila es removida al cabo de 5-8minutos, pero hojas carnosas pueden exigir más tiempo o bien, tratarlas una segunda vez por el alcohol. La solución iodada reaccionará con el almidón dentro de los 15 minutos. B. Algunas hojas son apropiadas para la investigación del azúcar, pues almacenan glucosa (azúcar sencillo) en lugar de almidón (mafz, remolacha azucarera, cebolla). Las cebollas que crecen en los frascos del aula representan una buena fuente de tales hojas. Corte pedazos de 2 cm2 de largo y colóquelas en 2 cm3 de solución del reactivo en un tubo de ensayo (utilice Pyrex) y hierva el todo. (El reactivo para la glucosa se prepara en 173 g de citrato de sodio, 200 g de carbonato de sodio cristalizado y 17,3 g de sulfato de cobre crista- 183 Estudiando los organismos lizado. Disolver el carbonato y el citrato en 100 cm3 de agua. Estas sustancias se disolverán más rápidamente si se utiliza agua caliente. Disolver el sulfato de cobre en 100 cm3 de agua y verterlo poco a poco en la solución carbonato-Fitrato. Enfríe y añada agua hasta un litro.) Muestre que el color cambia, disolviendo un poco de azúcar de caña en 10 cm3 de agua en un tubo de ensayo. Añada saliva, la cual convertirá el azúcar de caña (azúcar doble) en glucosa (azúcar simple). Agregue 3 cm3 de ractivo y caliente sobre un m e chero. Una coloración amarillenta o un precipitado rojizo se forma, cuando existe glucosa. 3.45 Midiendo la actividad foliar Una solución de azul de bromotimol indica la presencia del bióxido de carbono. Llene cuatro tubos de ensayo hasta sus tres cuartas ,partes. Añada aproximadamente 25 gotas de azul de bromotimol en cada tubo. Coloque una ramita de elodea o de otras plantas acuáticas en dos de los tubos (ver dibujo). Con una pajita hueca 3.46 sople en uno de los tubos que no contienen plantas y luego en otro de los que tienen plantas. Observe los cambios de coloración que indican la presencia de bióxido de carbono. Tape los cuatro tubos y observe los cambios que se produzcan entre 15 minutos y una hora. Repita el experimento, pero esta vez coloque los tubos en un ambieny oscuro (un armario cerrado). 3.46 Plantas que crecen en el aula, sin tierra A. Se puede obtener en el aula una abundante foliación con una batata (patata dulce), con tal de suministrarle agua. Colocar la batata en un frasco con agua, de manera que la extremidad que desarrollará las raíces quede sumergida hasta la tercera parte. Para sostener la batata en esta posición, se pueden hundir en la misma Sres escarbadientes (o palillos) que apoyarán sobre el borde del frasco. B. Las zanahorias, las remolachas y las nabos, que son raíces, encierran una gran cantidad de reservas alimenticias, y pmducirán hojas si se las pone en agua, pero no engendrarán una nueva planta. Quitar las hojas que la raíz pueda tener en su extremo superior y cortar la raíz de modo de no conseryar nada más que de 5 a 8 c m de la misma. Colocarla entonces en un recipiente poco profundo que contenga agua y apuntalarla con piedritas. C. Se puede tomar también un ananá que se seccionará de modo que no quede m4s que de 3 a 5 c m por debajo de la corona Estudiando los organismos 3.46 184 foliar, y colocar, de modo semejante, en un plato con agua. Las hojas seguirán creciendo por varias semanas más. h) Pedazos de patata que tengan “ojos” o yemas; i) Una rama de sauce. 3.47 Osrnosis Elegir una zanahoria de gran diámetro y con la superficie lisa, sin rajaduras. Valiéndose de un cuchillo puntiagudo, practicar en la cabeza un hueco de 2 a 2,5c m de profundidad, teniendo cuidado de no reventar la pulpa. Llenar esta cavidad con una solución concentrada de azúcar y cerrarla herméticamente con un tapón de corcho o de goma, perforado, por cuyo conducto se habrá hecho pasar ajustadamente un tubo de vidrio o dos cánulas que ajusten entre sí. Sumergir el artefacto en un frasco lleno de agua y esperar algunas horas. Si el contorno del orificio de la zanahoria no se puede ajustar bien al corcho, verter un poco de estearina fundida alrededor de todo el contorno. 3.49 Ensayo del poder germinativo Doblar dos veces en el mismo sentido una tela cuadrada de algodón, de poco más o menos 1 m de lado. Sobre una de las caras dibujar con lápiz 8 o 10 casilleros, de unos 5 c m de lado. Numerar estas casillas y colocar en cada una de ellas, diez semillas de la misma especie. Replegar el resto de la tela por encima de las semillas. Enrollar el conjunto y atarlo con un cordal, sin apretar mucho. Embeber de agua la tela y guardarlo en lugar templado, manteniendo la humedad. Desenrollar al cabo de unos días el paquete y observar cuál es la proporción de semillas de cada especie que ha germinado. Los alumnos calcularán e; poder germinativo de las diversas especies de semillas, determinando el porcentaje de las que germinaron o mediante gráficos. R A 3.48 Partes de las plantas que echan raíces Llenar un cajón con arena y colocarlo en un sitio que no esté nunca expuesto a la luz directa del sol. Mojar la arena y mantenerla húmeda. Plantar entonces las diferentes partes que se mencionan: 3.49 Ensayo del poder \\ Bulbos de diversas especies; Gajos de begonia y de geranio; U n trozo de caña de azúcar, que lleve un nudo, el cual deberá quedar hundido en la ,arena; U n trozo de caña de bambú que lleve 3.50 Germinador de vaso un nudo, el cual deberá quedar hun- Se trata de hacer germinar semillas de dido en la arena; varias especies, en un vaso. Cada alumno Pedazos de zanahoria, de nabo o de podrá tener el suyo y seguir el desarrollo remolacha, que tengan todavía parte de la germinación copiando en su cuaderno de la raíz; los croquis correspondientes,día a día. Una cebolla; Recortar un rectángulo de papel secante U n tallo de “lirio” (rizoma): e introducirlo en un vaso, de modo que 185 Estudiando las organismos 3.52 3.51 Germinación del grano de polen Preparar un jarabe de aziSicar m u y concentrado y volcarlo en un recipiente poco profundo, un plato, por ejemplo. Tomar flores de distintas especies y sacudirlas por encima de la solución azucarada, de modo que los granos de polen Caigan sobre ella. Cubrir el recipiente con una lámina de vidrio y mantenerlo en lugar tibio. Si el experimento tiene éxito, se podrán observar, con la lupa, pequeños tubos que brotan desde 10s granos de polen. 3.50 U n germinador de vaso A papel absorbente B algodón, etc. c papel milimetrado D semillas contornee sus paredes. Rellenarlo con musgo, algoddn, viruta, aserrín o cualquier otra sustancia análoga. Introducir algunas semillas entre el papel secante y la pared del vaso. Mantener siempre húmedo el fondo del recipiente. 3.52 Estudio de la estructura de las semillas Poner a remojar semillas de gran tamaño: porotos, arvejas, zapallo, girasol o maíz. Después de haberles quitado el tegumento, partirlas en dos y buscar el germen. No es necesario dar el nombre técnico de las partes de la semilla, aun cuando los alumnos pudiesen manifestar interés por conocerlos. Es más importante que aprendan a Estructura comparada de una dicotiledónea (poroto) y una monocotiledónea (maíz). Observe que en algunas semillas c o m o en el poroto, el embrión absorbe el endospermo y, en otras, como en el maíz, el embrión no absorbe el endospermo hasta el momento de la germinación A envolturas de la semilla B tallo embrionario (yémula) c endosperma D cotiledón E raíz embrionaria F tallo epicotilo (1 tallo hipocotilo Germinación y primeras etapas del desarro110 de un poroto A hoja B tallo c cotiledón ~. 3.52 Estudiando los organismos distinguir la parte de la semilla que dará origen a una nueva planta, y la que constituye la reserva alimenticia. 3.53 Partes de una flor Examinar ejemplos de flores de estructura sencilla y de gran tamaño; por ejemplo los tulipanes o las azucenas. Contar los estambres y observar c6mo se disponen con respecto al pistilo, que se halla en el centro. Representar las partes principales en esquemas a escala grande. Indicar el nombre de las diferentes partes del pistilo (estigma, estilo, ovario) y de los estambres (filamentos y antera). Partes de una flor estambres B pistilo c pétalos D sépalos E pedúnculo F antera o filamento H estigma J estilo K ovario A La extremidad de la rama que lleva la flor se llama pedúnculo. E n la base del receptáculo se encuentran generalmente aparatos en forma de hojas que recubren a la flor antes de abrir: son los sépalos. Por encima de los sépalos se encuentra habitualmente una corona de pétalos de variados colores que se llama corola. 3.54 Disección de flores sencillas A. Tomar cinco fichas de cartulina o pequeñas hojas de papel y escribir en cada una, una de las cinco palabras que siguen: estambre, pistilo, pétalos, sépalos, receptáculo. Disecar una flor con cuidado y colocar cada uno de sus órganos sobre la ficha que lleva su nombre. 186 Es fácil separar a mano los elementos constitutivos de algunas flores, pero otras requieren un cortaplumas o tijeras. Si se poseen suficientes ejemplares, es m u y conveniente que cada alumno pueda ejecutar una disección personalmente. Se elegirán flores sencillas que no tengan m á s que un solo ciclo de pétalos. B. Tomar un estambre y rozar su antera con un papel negro, de manera que sobre él quede depositada una pequeña cantidad de polen. C. Cortar transversalmente el ovario con un cortaplumas bien afilado y contar los óvulos o futuras semillas que encierra. Observar los embriones dentro de los óvulos. 3.55 Formación del fruto A. Recoja ejemplares de flores en diferentes etapas de madurez, desde las recién abiertas hasta aquellas en las cuales los pétalos se han desprendido. Corte cada ovario y observe los cambios que presentan durante el desarrollo de las semillas. Rosas, manzanas y tomates se prestan para este propósito. B. Examine un kilogramo de vainas de arvejas, porotos u otras leguminosas y retire las vainas que no estén completamente llenas. Abralas y comparelas con las que están completas. Las semillas abortadas son vestigios de óvulos que no fueron fecundados por el polen. 3.56 Monocotiledóneas Consiga varios tallos de plantas tales com o bambú, caña de azúcar y maíz. Corte transversalmente cada uno de ellos con un cortaplumas o una hoja de afeitar. Observe las similitudes que presentan los cortes. Especialmente observe que &losvasos de los haces fibrovasculares están esparcidos por toda la médula, en el interior del tallo. . 3.57 Dicotiledóneas Consiga varios tallos de plantas tales com o sauce, geranio, tomates, etc. Corte transversalmente cada uno de ellos con un cortaplumas o una hoja de afeitar. Obser- . 187 Estudiando los organismos ve que inmediatamente por debajo de la capa externa del tallo, existe una capa verdosa. Es el cambium. También observe que los vasos de los haces fibrovasculares están dispuestos en círculo alrededor de la porción central del tallo. 3.58 L a l l c ~afecta a los tallos A. Sembrar en dos macetas algunas semillas de plantas de crecimiento rápido, tales como avena, nabo, alubia o mostaza. Cuando los brotes alcancen una altura de unos 2,5 cm, cubrir una de las macetas Con una lata que tenga un agujero en la parte superior de uno de sus lados. D e tiempo en tiempo, levantar la tapa y observar cómo se orientan los brotes. Luego dar vuelta a la tapa de m o d o de modificar la dirección de la luz y observar nuevamente el resultado al cabo de varios días. B. Disponer dos tabiques en la forma que indica la figura, dentro de una caja larga y estrecha; practicar un orificio en 3.59 el alféizar de una ventana y observar el efecto producido. Quitar las plantas del sol y observar el resultado. D. Colocar las otras tres macetas en senda3 cajas. Practicar en cada caja una pequeña ventana que se recubrirá con papel celofán de color diferente (rojo, amarillo y azul, por ejemplo). Colocar las tres cajas con su respectiva maceta 0 plena luz, delante de una ventana convenientemente orientada. Observar las diferencias que sobre el crecimiento de los tallos producen las diferentes radiaciones luminosas de acuerdo con el color de las mismas. 3.59 Acción de la gravedad sobre el tallo y raíces A. Recortar en un papel secante varios cuadraditos de unos 8 c m de lado y colocarlos entre dos láminas cuadradas de vidrio. Poner, de cada lado, algunas semillas de mostaza o de nabo entre el papel secante y el vidrio, y mantener el todo apretado con dos bandas elásticas de goma. Humedecer el papel secante y colocar el conjunto, de perfil, en un plato lleno de agua. Cuando, al haber germinado, las raíces alcancen 1,5 c m de largo, hacer girar 90" el dispositivo en el plano vertical. Repetir la operación varias veces y observar sus efectos sobre las raíces. B. Se puede también estudiar la acci6n de la gravedad sobre la raíz de la manera y-elegir una en a¡ que el brote sea bien uno de los extremos de la caja. Sembrar una patata ya germinada en una maceta de tamaño adecuado para que quepa en la caja. Colocar la maceta detrás del tabique m á s alejado de la abertura. Colocar una tapa B la caja y dejarla sobre el alfeizar de una ventana. Observar de tiempo en tiempo la dirección que toma el tallo de la patata. C. Plantar algunias semillas de crecimiento rápido en cuatro macetas que se guardarán en la oscuridad hasta que los brotes alcancen una altura de 2,5 cm. Colocar entonces una de las macetas sobre L a gravedad afecta a las raíces vertilíneo. Clavar la semilla con un alfiler sobre un corcho, colocar en un frasco un poco de algodón o papel secante húmedo y tapar el frasco con el corcho, de m o d o que la semilla quede dentro del frasco. Guardar al abrigo de la luz y observar de hora en hora. 3.60 Estudiando los organismos 3.60 Estudiando los tejidos del tallo Las secciones transversales de los tallos, se prestan para ser visualizadas con u ñ microproyector o examinadas con el microscopio con débiles aumentos (ver dibujo). Es relativamente fácil cortar seccio 188 .A / .B .c .D Corte transversal del tallo A médula B xilema (vasos leíiosos) c cambiurn D floema (vasos Iiberianos) E epidermis nes transversales lo suficientemente de!gadas como para ser examinadas con e: microscopio. La comparación entre las estructuras del tallo de las monocotiledó. neas y de las dicotiledóneas se presta para iniciar el estudio de las plantas vasculares. Colocando una rama en un vaso con agua coloreada con tinta roja o con colorantes de alimentos, puede observarse la situación de los vasos que conducen la savia asc.endente.El apio y el poroto pueden emplearse con estos propósitos. El movimiento ascensional de la savia .en ¡os cortes transversales es realizada cuando el corte se practica bajo el agua coloreada. Se previene así la formación de burbujas que inhibirian la circulación del agua en los vasos conductores. Estudiando los animales 3.61 Actividades que se cumplen en órganos animales La absorción del dióxido de carbono por una solución de hidróxido de potasio provee un medio para calcular el oxígeno consumido por un animal. Coloque una langosta o una cucaracha o varios gusanos de la harina (Tenebrio) en un frasco cerrado, en el cual se suspende un trozo de papel mojado en una solución al 0,5 por ciento de hidróxido de potasio. Un corcho bihoradado lleva una pipeta de 0,2ml o un tubo de vidrio m u y delgado (ver dibujo). Si se utiliza el tubo de vidrio sera necesario colocar detras cie él un 189 Estudiando los organismos papel milimetrado para poder observar el movimiento de una gota coloreada que se desiiza por su interior. Cuide que el papel absorbente no toque al insecto, colgándolo de la base inferior del corcho, clavado con un alfiler. Los.alumnos deberán construir otro frasco similar en un todo al primero, salvo que no contendrá a los animales, pam emplearlo como control. Anote el desplazamiento de la gota a intervalos regulares. Compare con el frasco Midiendo el consumo del oxígeno de un pequeño animal control. La diferencia es debida al consumo de oxígeno y su conversión en dióxido de carbono. Los alumnos examinarán los espiráculos o estructuras que en los insectos permiten la entrada del aire. 3.62 Observación del corazón de un caracol Si se tiene un acuario con caracoles,busque unas masas gelatinosas' adheridas a los vidrios o sobre las hojas. Retírelas con una hoja de afeitar y colóquelas sobre un portaobjeto para examinarlas con el microscopio,en una gota de agua del acuario. Observe con un microproyector o con un débil aumento. Las pulsaciones del corazón son fácilmente percibidas. Estudiando los tejidos 3.63 ¿Qué es un tejido? Los grupos de células semejantes que en un organismo multicelular desempeñan la misma función, se denominan tejidos. La actividad de los organismos supone gene- 3.64 ralmente la coordinación de varios tejidos diferentes. U n buen ejemplo de la interrelación de los tejidos es la disección de un pollo. Los alumnos podrán Ver cómo los movimientos dependen de varios tejidos que intervienen en los movimientos de una pata, por ejemplo. Los movimientos de los huesos están controlados por el esfuerzo de varios tendones específicos. Para preparar la pata, saque la piel y separe los tendones, removiendo los tejidos conjuntivos hasta los dedos del pie. Deje que los alumnos descubran qué tendones (y por lo tanto qué músculos) llevan los dedos hacia arriba (extensores) y cuáles hacía abajo (flexores). Considere las funciones de los huesos, tendones, músculos, sangre, vasos sanguíneos y nervios que encuentre en la pata. 3.64 U n tejido Iíquido La sangre es un tejido apropiado para el estudio. Tiene una gran variedad de caraiteres interesantes y únicos tales como la coagulación, la presencia de anticuerpos y la existencia de grupos sanguíneos que hacen de su estudio una excelente introducción al estudio de los transplantes de órganos, genética, respiración y una variedad de otros tópicos. En general, el empleo de muestras de sangre tomadas por los alumnos deben ser evitadas. La sangre de rana, la de los mamíferos conseguida en los mataderos y carnicerías o en 10s hospitales, son las fuentes a que se acuden comúnmente. Precaución: La sangre de los mamíferos puede guardarse sin que coagule agregándole una solución al 2 por ciento de citrato de sodio en la proporción de 1 parte de solución por 4 de sangre. Los alumnos deberán examinar sangre de rana y de mamífero con el microscopio para establecer comparaciones entre células con núcleo y células anucleadac. Si se permitiera a los alumnos extraer muestras de sangre, se tomará como norma no emplear la mism a lanceta para otra toma, debido a la posibilidad de transmitir hepatitis y otras infecciones. El soflamado del instrumento o su inmersión en alcohol, no impiden tales transmisiones. 3.65 190 Estudiando los organismos 3.65 Observando la circulación sanguínea Las células sanguíneas pueden ser observadas en organismos vivos, como en el caso de peces y ranas. El pez o la rana pueden ser envueltos en una tela húmeda y pinchados sobre un cartón blando que presenta un orificio para permitir la observación con el microscopio. La aleta caudal del pez o la membrana interdigital de la rana, se colocarán sobre el orificio de m o d o que el preparado pueda ser colocado sobre la platina (ver dibujo). Se po- U n a interesante comparación entre células animales y vegetales es fácil de realizar. U n a planta que se presta m u y bien para este propósito es la elodea (Anacharis sp.) encontrada comúnmente en los acuarios (ver dibujo). Las pequeñas hojas C Elodea A núcleo B membrana celular c citoplasma Pez y rana preparados para 1 observación de la circulación d la sangre con el microscopi drán observar así las células sanguíneas desplazarse con rápidos movimientos por los vasos de la delgada aleta o de la m e m brana. Otro tejido líquido interesante es Ia leche de coco, rico líquido nutricio, utilizado muchas veces como nutriente en los cultivos de tejidos. Estudiando las dlulas 3.66 ¿Qué es una célula? U n a gran variedad de células son apropiadas para su examen con el microscopio, en el aula de ciencias. Si bien algunas pocas células son macroscópicas . (por ejemplo, huevo de avestruz, células de algunas algas marinas) la mayoría requiere el empleo del microscopio para su eficiente estudio. Existen dos fuentes potenciales para el estudio de las células. H a y células que se consideran formando u n organismo; son los protistas. Células de levadura, protozoarios, bacterias, euglena y otros organismos unicelulares son ejemplos. C o m o los grupos de estos organismos unicelulares son, en rigor, poblaciones, es preferible comenzar el estudio de las células examinando las células que forman los tejidos de los organismos pluriceldares. del extremo epical son las mejores. Corte una hoja pequeña y con una gota de agua deposítela sobre un portaobjeto, coloque el cubre y examínela con el microscopio. Con fuerte luz, los contenidos celulares pueden mostrar un movimiento (especialmente los cloroplastos) circular, llamado civclosis o corriente protoplasmática. 3.67 Diferencias entre células vegetales y animales Con una espátula bien limpia o un escarbadientes raspe el lado interno de la m e jilla. Coloque el raspado blanquecino que se obtiene en una gota de agua depositada en un portaobjeto. Agregue una gota de azul de metileno o iodo. Ponga el cubre y examínela con el microscopio, al principio con poco aumento, luego con gran aumento. Los alumnos podrán comparar estas células con las anteriores. Células de la mucosa bucal A núcleo B citoplasma c membrana celular 191 Estudiando los organisanos 3.68 Paredes celulares El preparado de elodea (3.66) puede ser utilizado para mostrar la existencia de una pared celular. Coloque una gota de agua salada en el borde del cubreobjeto. Arrastre la solución salina por debajo del cubre, acercando un papel secante o ab- Celdas de elodea en una solución salina sorbente por el otro extremo del cubre, de m o d o que el líquido del portaobjeto sea absorbido por el papel. El agua de la célula se difundirá en el agua salada que la rodea y a medida que esto ocurre, el contenido celular se encoge, pero la pared celular, rígida, conserva su forma. Otras Di 3.69 células vegetales pueden utilizarse para mostrar este fenómeno. Hojas carnosas que tienen una epidermis que puede desprenderse fácilmente se prestan para estas observaciones. Tradescantia, lechuga y espinaca son ejemplos. 3.69 Reproducción celular El proceso de la reproducción celular conocido con el nombre de división celular, puede ser estudiado eligiendo un material apropiado como es un tejido en vías de rápido crecimiento. U n a buena fuente para tales observaciones la constituyen los ápices de las raíces de las cebollas u otras plantas afines. Colocadas en la boca de un frasco que contiene agua hasta rozarla, proveen gran cantidad de material. Corte una raíz de los ejemplares m á s vigorosos; en elL separe un cilindro de unos 3.69 Estudiando los organismos 3 m m de longitud a partir del extremo de la raíz. Colóquelo en una gota de carmín acético (colorante) sobre un portaobjeto. Córtelo valiéndose de una hoja de afeitar en pedazos m u y pequeños. Ponga un cubre al preparado. Interponiendo un papel absorbente plegado dos o tres veces, haga presión sobre el cubre, con el pulgar, para aplastar los trozos haciendo girar el cubre, pero cuidando que no se deslice. Examine el preparado con el microscopio, primero con débil aumento en busca de las células cuyo núcleo aparezca fuertemente coloreado y luego con más aumento, para visualizar unos filamentos rojizos que corresponden a los cromosomas (figuras mitóticas). Deje que los alumnos descubran varias de tales configuraciones o etapas. Una vez perfeccionada la técnica, será posible distinguir los distintos estados y aproximadamente su duración re!ativa. 192 perfore la cabeza. Estire poco a poco la larva hasta que la cabeza, las piezas bucales, el tubo digestivo v las glándulas salivales queden al descubierto. Separe las células adiposas, el tubo digestivo y la cabeza; quedan las glándulas salivales. Teñidas con orceína acética, aplástelas haciendo presión con el pulgar sobre el cubre y examínelas con el microscopio; aparecerán grandes cromosomas listados. 3.71 Observación de orgánulos En los últimos tiempos el microscopio electrónico ha proporcionado muchas informaciones acerca de las estructuras intracelulares, llamadas orgánulos. Aunque los alumnos no tengan ocasión de ver un mi-' croscopio electrónico, deben comprender la importancia que tiene para los biólogos, pues permite extender el conocimiento a niveles que se hallan por debajo de la célula. Fotografías de objetos vistos con el mi3.70 Cromosomas salivaies croscopio electrónico pueden conseguirse El gran tamaño de los cromosomas de en los negocios donde se venden dichos las glándulas salivales de las larvas de las instrumentos o en publicaciones médicas moscas, los hace apropiados para el estu- o farmacéuticas. Dichas fotografías acomdio de estos orgánulos. Las larvas de las pañadas por comentarios pertinentes en sarcófagas (moscas de la carne o blow- clase, permitirán visualizar las pequeñas flies) pueden obtenerse colocando un tro- estructuras que son el asiento de actividazo de carne cruda a la intemperie. La des específicas (ver dibujo). Por ejemplo, disección de las larvas permitirá obtener el proceso de la respiración será menos las glándulas salivales. Coloque la larva misterioso cuando el estudiante observe la en una gota de agua salada sobre un por- fotografía de las estructuras llamadas mitaobjeto. T o m e dos agujas de disección; tocondrios, donde tiene lugar la respisostenga con una, la cola y con la otra racióc. G- H- E F 3.71 Célula típica A mitocondrio B cromosomas c nucleolo D membrana nuclear E centriolos F membrana celular c aparato de Golgi H ribosomas Capítulo cuarto Ciencias de la tierra y del espacio Introducción Los temas que tratan las ciencias de la tierra siempre han sido de interés para los niños. Dicho interés comprende desde las llamadas icomúnmente ‘piedras lindas’ hasta interrogantes del tipo de ‘¿Qué ocurrió con los dinosaurios?. Los acontecimientos recientes en el campo de las ciencias del espacio han despertado igual interés por su temática. Para instruir a los alumnos acerca de dichas cuestiones no es necesario que el maestro sea geólogo o astro- nauta. No es indispensable que éste deba sentirse capacitado para responder a todas las preguntas que se le formulen. Buena parte de las ciencias de la tierra pueden aprenderse sin recurrir al empleo de un vocabulario difícil y de conceptos abstrusos. El material de las siguientes páginas no tiene por finalidad la formación de j6venes geólogos, sino promover en los niños el interés por dichas ciencias. Rocas y minerales Iniciacidn simple 4.1 Por dónde comenzar A. Materiales esenciales para coleccionar, identificar y montar muestras de rocas y minerales Ejemplares de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Bolsa o mochila para coleccionar; papel; lápices y bandas de goma. Lupa de 10 aumentos. Martillo. Frasco gotero con vinagre y/o HC1 diluido. Esmalte para uñas para escribir nombre y números en las piedras. Cola para pegar las piedras en cartones para su exhibición. Tubos de ensayo y agarraderas para los mismos. Cortafrío. Moneda de bronce. Lima. Trozo de porcelana o teja, para rayar. Balanza pequeña. Imán. Lámpara de alcohol. Cajas para clasificar las piedras en grupos. Tarjetas de 7,5 x 12,5 c m para registrar los datos. Papel milimetrado para gráficos. Recipientes de vidrio pequeños. Plancha de vidrio. Bruselas. B. Observación de rocas y minerales Conseguir que los alumnos traigan una o varias piedras que por alguna razón hayan despertado su icunosidad. ¿Qué tipo de preguntas pueden formular al respecto?; por ejemplo: ¿Cuál es su antigüedad? ¿Cómo fueron a dar al lugar donde se las encontró? ¿Qué aplicaciones pueden sugerir para dichas piedras? Todas las ciencias comienzan con la observación. Los alumnos deberán descri- 4.1 Rocas y minerales bir aplicando todos sus sentidos su piedra o piedras. ¿Cuál es su coloración? Comparar su peso con el de un objeto de dimensiones similares. ¿Es relativamente dura o es blanda? ¿Se rompe con facilidad? Poner dos piedras, una al lado de la otra y describir sus semejanzas y diferencias. Formar un montón con todas las piedras llevadas por los alumnos y pedirles que las clasifiquen en grupos basándose en sus similitudes y diferencias. Esta operación conducirá B una identificación simple de las rocas y minerales. 4.2 C ó m o observar una piedra Por lo general ios alumnos no traerán muestras de minerales exóticos adquiridas en el comercio, sino ejemplares de piedras recogidas en los caminos, generalmente erosionadas. Se los instruirá para que recojan muestras que presenten superficies de factura reciente. Esto puede requerir su rotura y, aun así, no constituye una garantía porque las piedras pueden partirse a lo largo de fallas o rajaduras preexistentes, también afectadas por alguna alteración. Se golpeará la piedra con un martillo con fuerza suficiente hasta que aparezcan superficies no alteradas. U n a vez adquirida cierta experiencia, esta operación no presentará dificultades. U n procedimiento seguro para romper las piedras consiste en envolverlas en un trozo de trapo y colocarlas sobre otra más grande golpeando luego fuertemente con el martillo. La envoltura en el trapo impedirá que salten pequeñas astillas. Comparar el aspecto de la superficie recién partida con el de la superficie externa erosionada, de las piedras. ’ 4.3 E n qué se diferencia una piedra de u n mineral U n mineral es una sustancia inorgánica que puede estar dotada de una forma característica y una composición química uniforme. Una piedra está compuesta por m á s de un mineral, de manera que al partirla sus fragmentos pueden estar integrados por distintos minerales. 196 4.4 Los ocho elementos más abundantes en la corteza terrestre . Porcentajes en peso Elemento Símbolo químico 46,60 27,72 8,13 Oxígeno Silicio Aluminio Hierro Calcio Sodio Potasio Magnesio O Si Al Fe 5,OO 3,63 2,83 2,59 2,09 ca Na K Mg Estos elementos forman compuestos que también reciben el nombre de minerales. Los geólogos han descubierto, denominado y clasificado m á s de 2.000 minerales. Sin embargo, sólo unos pocos de éstos integran la mayor parte de la (cortezaterrestre. Propiedades físicas de los minerales Aunque los mineralogistas emplean muchas tecnicas para identificar m á s de 2.000 minerales, nos ocuparemos principalmente de los que componen las rocas y son esenciales para su identificación. Nos limitaremos Q las pruebas y técnicas descriptivas que facilitarán la identificación de algunos minerales ,fundamentales,que entran en la composición de las rocas. Lustre Transparencia Dureza Sistema cristalino Rayado Otras características Color especiales, como Densidad relativa sabor, olor, magneRotura (clivaje y tismo y estructura fractura) Definiremos cada una de estas propiedades: 4.5 Lustre El lustre es la apariencia de la superficie de un mineral al reflejar la luz. Según su lustre los minerales se dividen en dos grandes grupos. U n o comprende a los minerales opacos con brillo metálico. El otro, a los opacos y transparentes sin brillo metálico. 4.6 Dureza La dureza es la resistencia que el mineral presenta al rayado. Las rocas se clasifican de acuerdo con una escala de dureza com- 197 Rocas y minerales prendida entre 1 y 10, en la que 1 corresponde a las m á s blandas y 10 a las extremadamente duras. Para determinar el grado de dureza de una muestra tomar con unas pinzas un grano del material y tratar de rayar con el mismo ia uña. Si es m á s blando que ésta, no la rayará. Las uñas tienen una dureza de 2,5, por consiguiente la dureza del ejemplar será inferior a dicho valor. Repetir la operación con un trozo de cobre, cuya dureza es 3. Si el material raya al cobre, es más duro que éste y su grado de dureza será mayor que 3; no sabemos cuánto. Debemos proseguir hasta hallar una sustancia que el ejemplar en estudio no raye. La hoja de acero de un cuchillo tiene una dureza de 5,5 y un vidrio de ventana, entre 5,5 y 6,O.La dureza de los diamantes es de 10, El diamante es el mineral m á s duro. Si para determinar la dureza se emplea vidrio, convendrá asegurarse de que el alumno no lo tomará con la m a n o al intentar rayar al ejemplar en estudio. C o m o medida de seguridad poner el cristal sobre una superficie plana, antes de usarlo. El grado de dureza relativa de un mineral puede establecerse por comparación de una muestra del mismo con una serie de minerales previamente elegidos como escala de dureza. La escala normalmente aceptada es: 1. talco; 2. yeso; 3. calcita; 4. fluorita; 5. apatita; 6. ortoclasa feldcspática; 7. cuarzo; 8. topacio; 9. corindón y 10. diamante. 4.7 Rayado El color de la raya es el del mineral molido o pulverizado. Puede obtenerse froiando el mineral contra una placa de cerámica para rayado, o bien moliéndolo y observando luego su color. Este puede asemejarse al del mineral en bruto o puede ser m u y diferente. El color de la raya de un mineral determinado es por IÓ general constante, aun4ue el color de éste sea m u y variable. Las placas para rayar pueden improvisarse con tejas en desuso o porcelana sin vitrificar o rota. 4.8 Color El color es la característhca física más evidente de un mineral. No obstante, debido 4.1 1 a su variabilidad no se la considera una propiedad confiable para su identificación. 4.9 Densidad relativa La densidad relativa de un mineral es un número que expresa la razón entre su masa y la de igual volumen de agua a 4” C. Si la densidad relativa de un mineral es 2, su masa es el doble que la del mismo volumen de agua. La mayoria de los minerales poseen densidades relativas entre 2,5 y 3,O. Los minerales cuya densidad relativa es inferior a 2,5 parecen ‘livianos’y aquellos con densidad relativa superior a 3,O parecen ‘pesados’, con relación a su volumen. La densidad relativa de un mineral de composición uniforme es constante y su determinación constituye frecuentemente un valioso elemento auxiliar en la identificaición del mineral (ver también el experimento 2.14). Para determinar con exactitud la densidad relsativa de un mineral deben tenerse en cuenta varias condiciones. E n primer lugar, éste debe ser puro -requisito frecuentemente difícil de cumplir-. Debe ser compacto y sin grietas ni cavidades que puedan encerrar burbujas o capas de aii-e. Para la determinación de la densidad relativa, la balanza de brazos, o astil, es un aparato adecuado y preciso, que por su simplicidad puede construirse en casa fácilmente y con poco costo (ver el Capítulo Primero). 4.10 Rotura y exfoliación La rotura en la cual el mineral tiende a partirse siguiendo planos paralelos a las caras de los cristales y presentando superficies planas y pulidas a lo largo de los mismos, recibe el nombre de exfoliación o clivaje. En algunos minerales el clivaje presenta una dirección Única. mientras que en otros puede presentar dos, tres o m á s direcciones. Cualquier otro tipo de rotura distinto del clivaje recibe el nombre de fractura. 4.1 1 Transparencia La transparencia es el grado en que los minerales transmiten la luz. Los transparentes permiten el paso de la totalidad de 4.1 1 Rocas y minerales la luz, como ocurre con el vidrio de una ventana. Los minerales traslúcidos permiten el paso de la luz pero no la formación de imágenes, y los opacos no dejan pasar la luz. 198 desgaste, como las areniscas y rocas sedimentarias. Se distingue de la calcita, ctro mineral integrante de las rocas, por su dureza y porque no produce efervescencia cuando se le aplica ácido clorhídrico diluido en frío. 4.12 Sistemas cristalinos El sistema cristalino constituye la forma externa del mineral, reflejo de la disposición interna de los átomos. La mayoría de los minerales son cristalinos y a la disposición definida de su estructura atómica interna corresponde una determinada disposición exterior. Pocos minerales son amorfos, es decir, no cristalinos. 4.15 Feldespatos Los feldespatos son rosados, blancos, grises, azulados y rojos. Cuando estos minerales se encuentran presentes en las rocas las pequeñas superficies de clivaje reflejan destellos luminosos. Estas superficies separan claramente los feldespatos del cuarzo que no presenta clivaje. Los feldespatos acusan clivaje en dos planos situados entre sí aproximadamente en ángulo 4.13 Otras caracteristicas Además de las propiedades físicas de los recto. E n uno de dichos planos, el de la minerales mencionados, las que siguen son plagioclasa, generalmente blanco, gris o azulado, se observan finas líneas o espruebas útiles para su identificación. trías que indican los planos de exfoliaMagnetismo. La reacción del ejemplar ción entre cristales gemelos de forma taen presencia de un imán es de interés. bular o laminada. La observación de es¿Es atraído o no? tas estrías gemelas proporciona una clave Prueba con ácido clorhídrico. La aplica- expeditiva para la identificación de la plación de ácido clorhídrico diluido, ¿provoca gioclasa. El feldespato denominado oro no ,alguna reacción? ¿Se producen bur- toclasa, habitualmente rosado, rojo o blanbujas o efervescencia? co no presenta estrías gemelas. Los feldespatos tienen una dureza de 6,O y su Principales componentes minerales de las densidad relativa es de 2,4a 2,7. rocas Pocas rocas están formadas por elementos, como por ejemplo el oro o la plata puros; son en su mayoría combinaciones de éstos. El cuarzo, por ejemplo, es un mineral resultante de la combinación de los elementos silicio y oxígeno. Fundamentalmente, son los minerales, m á s que los elementos, los componentes principales de las rocas. 4.14 Cuarzo El cuarzo es un mineral traslúcido o trasparente que no presenta clivaje. Por SU aspecto se ,asemeja a trozos de vidrio y puede ser blanco, lechoso, ahumado, rosado, incoloro, purpúreo o, m á s raramente, verde o marrón. Es resistente a la erosión y su grado de dureza es 7 (densidad relativa 2,65). Existe en las rocas de coloración clara. Dada su resistencia a la erosión, el cuarzo constituye uno de los principales componentes de los productos del 4.16 Micas Las micas integran un grupo de minerales constituyentes de rocas, de suma importancia, al cual pertenecen la muscovita y la biotita. Las micas son fácilmente ciasificables por su coloración. La muscovita es transparente e incolora y la biotita es marrón o negra. L a mica puede exfoliarse en hojas m u y finas; es elás6ca y si se la curva recupera su forma y dimensiones originales. Su dureza oscila entre 2,O y 2,5. Su densidad relativa es de 2,7 a 3,O. 4.17 Piroxenos y anfiboies Constituyen dos grupos de minerales integrantes de rocas. Se identifican por su clivaje y forma cristalina, pero son difíciles de distinguir para el principiante. La mayoría de estos minerales son oscuros, variando su coloración entre el verde oscuro y el negro. El anfibol más importante es la hornablenda. 199 Rocas y minerales 4.18 Olivina La olivina es verde o verde amarillento y fácilmente erosionable, quedando la roca de coloración marrón con manchas de óxido de hierro. Se encuentra en estado puro formando conglomerados de aspecto similar al del azúcar. Los granos pequeños brillan como el cuarzo, no obstante, cuarzo y olivina raramente se hallan juntos en las rocas ígneas, que se forman a partir de un estado de fusión (experimento 4.21). Pueden encontrarse juntos integrando las rocas sedimentarias (experimento 4.22). La olivina es un componente nativo de las rocas más oscuras en las que el sicilio es m u y escaso. La dureza de la olivina es de 6,5 a 7,O y su densidad relativa es de 3,2 a 3,6. 4.21 Principdes grupos de rocas Existen fundamentalmente tres grupos principales de rocas: ígnsas, sedimentarias y metamórficas. 4.21 Rocas ígneas Las rocas ígneas (formadas por el fuego) se han solidificado a partir de un estado fluido de fusión, designado generalmente como magma, el cual al ser comprimido hacia el interior de cavidades existentes por debajo de la superficie terrestre dio origen a las rocas intrusivas y al ser impulsado hacia afuera, sobre ia superficie de la tierra form5 las rocas extrusivas. Tenemos entonces un m a g m a o fluido en fusión con una composición quimica específica única, que puede haber sido comprimido tanto hacia el interior como hacia 4.19 Calcita el exterior. E n todos los casos, la compoLa caIcita es un componente básico en la sición química básica es similar y ¡a única fonnacibn de rocas y pertenece al grupo diferencia significativa la constituirá la de los carbonatos. Su brillo varía entre textura, término este que se refiere a las vítreo y opaco y su dureza es de 3,O. Codimensiones de los cristales que forman múnmente es incolora o blanca y su raya las rocas. La textura de una roca es funes incolora. Frecuentemente se parte preción de la rapidez de su enfriamiento: sentando 3 planos de clivaje, no en ángulo cuanto más rápido sea el enfriamiento del recto, que originan su característica forma líquido en fusión, tanto más fina será la romboidal. Su densidad relativa es de 2,72. textura. Si una masa se enfría rápidamenBajo la acción del ácido clorhídrico diluido, en frío, produce efervescencia fácil- te en contacto con el aire, como ocurre con las rocas extrusivas, se observará en mente. la misma una textura fina. E n el caso de una roca intrusiva, comprimida y enfriada 4.20 Notas para la identificación Las siguientes notas serán de valor para lentamente en el interior de la corteza la identificación en la generalidad de los terrestre, el ,crecimiento de sus cristales será mayor, lo que dará como resultado casos. Cuarzo: Entre transparente y traslúcido, una textura gruesa. de brillo vítreo, raya el vidrio. Las superficies de fractura son curvadas o de las roc:as lisas. Mica: Blanda, brillante, en láminas brillantes (probablemente negra. ., biotital. Feldespato: Entre blanco y gris o rosado, casi opaco, no tan duro como el cuarzo; superficie opaca excepto cuando la luz incide sobre ciertas superficies verti- Las rocas ígneas pueden dividirse en dos grupos: las de colorac~ónclara, ricas en calmente. Hornablenda: Negra, dura, con granos alar- silicio y aluminio y las de color oscuro, abundantes en hierro, magnesio y calcio. gados. Calcita: Produce efervescencia bajo la ac- Existen ocho componentes fundamentales de las rocas ígneas y es importante saber cidn del ácido clorhídrico diluido. 4.21 Rocas y minerales identificarlos razonablemente para poderlas clasificar. Dichos componentes son: 1. Rocas de coloración clara (silicio y aluminio): la) cuarzo; b) ortoclasa feldespática; c) plagioclasa feldespática; "mica muscovita. 2. Rocas de coloración oscura, básicas (ricas en hierro, magnesio y calcio) : a) mica biotita; b) anfiboles (hornablenda) ; c) piroxenos; d) olivina. Las rocas ígneas en su mayoría son duras y consistentes, formadas por granos entremezclados de silicatos minerales. La textura de una roca es la configuración de los granos que la componen, determinada por sus dimensiones, forma y distribución. Las rocas ígneas se caracterizan por isa uniformidad de su téxtura (observar la figura), con excepción de los pórfidos en los cuales los cristales más grandes se encuentran incrustados en una masa molida, de grano fina. Algunas rocas ígneas son claramente granulares; otras son tan finas que los granos individuales son invisibles. Se las designa como densas y algunas son vítreas o amorfas. Generalmente, los gránulos de las rocas igneas son apgulosos y m u y irregulares porque durante su crecimiento las partículas minerales se comprimen una contra otra quedando trabadas entre sí. 4.22 Rocas sedirnentarias Las rocas sedimentarias están formadas por materiales provenientes de otras m á s antiguas. Los minerales que se observan en las mismas pueden ser de todo !tipo, procedentes de rocas metamórficas, ígneas y de otras rocas sedimentarias. Algunos de estos minerales se incorporaron a las rocas con poca o ninguna alteración en su constitución física o química, otros en cambio, antes de formar parte de una roca sedimentaria han sufrido una severa erosión mecánica (ver la figura). La erosión puede destruir por completo ciertos minerales y reconstruir nuevos con el material químico resultante. Los alumnos deberán ser capaces de identificar algunas rocas sedimentarias comunes, como por ejemplo conglomerados, arenisca, esquistos y rocas síiico-calcáreas. U n mineral importante presente en las rocas sedimen- 200 tarias y metamórficas pero no en las igneas es la calcita. La formación de las rocas sedimentarias implica la desintegración por procesos m e cánicos y químicos de las partículas procedentes de rocas preexistentes y su m o vimiento, separación y dispersión, seguido de la compactación Q cementación de los sedimentos. Su dureza depende del grado de cementación de los gránulos. Estas rocas son generalmente menos compactas que las ígneas y si se exhala aliento sobre ellas, la humedad que se incorpora hace que se desprenda olor a tierra. Son fáciles de desmenuzar. Los sedimentos formados por partículas rotas de las rocas originales se denominan czásticos, por ejemplo, las areniscas. Las dimensiones de estas partículas pueden variar desde sedimentos de 0,004 a 0,06 m m hasta granos de arena de 0,06 a 2 mm, o pedregullo de 2 a 64 m m hasta las dimensiones de guijarros y cantos rodados. La cementación puede ser originada por una gran variedad de agentes, c o m o el silicio, carbonato de calcio y óxidos de hierro. Los minerales m á s comunes en las rocas formadas por fragmentos son los constituidos por cuarzo, feidespato y arcillas. Textura de las rocas sedimentarias Algunas de las rocas preexistentes pueden haberse transformado en sedimentarias sin que existan evidencias de partículas ciásticas o fragmentarias por haberse incorporado a soluciones transportadas luego por las corrientes de agua. Los sedimentos constituidos por materiales en solución se denominan precipitados, c o m o por ejemplo, la piedra caliza. 4.23 Rocas metamórficas Los minerales presentes en las rocas m e t~mórficasson en gran medida los mismos 261 Rocas y minerales que se observan en las ígneas y sedimentarias, con la excepción de unos pocos formados por recristalización, sustitución y por efecto de la elevada temperatura. Las rocas metamórficas proceden de la transformación de rocas previamente e+tentes, ígneas, sedimentarias o metamórficas en una nueva formación rocosa. Son produ'rto del calor y la presión que actuó sobre dichas formaciones,a los que se sumó la penetración de fluidos. L a figura muestra b textura de una roca metamórfica característica. La estratificación de gránulos minerales chatos en un plano único, que confiere a la roca cierta tendencia a hendirse en dicha dirección recibe el nombre de foliación, diciéndose entonces que la roca es foliada. C o m o las ígneas, las rocas metamórficas son duras y consistentes con una estructura predominante de gránulos minerales mutuamente trabados. Su diferencia reside en que presentan foliación. Aunque ésta constituye la principal característica de las rocas metamórficas algunas pocas entre ellas, como por ejemplo el mármol y la cuarcita, no son foliadas. Existen tres variedades principales de foliación: 1. Gnéisica o bandeada. Es un tipo de foliación imperfecto y tosco, en el-que la estratificación se manifiesta en form a de bandas definidas formadas por distintos minerales. Las m á s anchas están generalmente constituidas por feldespatos. 2. Esquistosa o de buena foliación. L a foliación se ha originado como consecuencia de la disposición en capas paralelas de ,minerales de forma plana, c o m o por ejemplo, las 'micas. 3. Clivaje pizarroso. Es la tendencia de una roca a hendirse en planchas lisas, como las pizarras. Los minerales componentes son tan pequeños que no se pueden percibir a simple vista; no obstante, el clivaje es consecuencia de la distribución en planos paralelos de numerosos gránulos minerales microscópicos. Las rocas metamórficas se clasifican en dos grupos principales basados en la presencia o ausencia de foliación. El tipo de ésta constituye la base.para la clasificación de las que presentan dicha estructura. El criterio de clasificación para el grupo de rocas sin foliación se basa en el mineral predominante. Clasificación de las rocas metamórficas ~~ FoZiadas (en bandas o planos) 1. Bandas toscas (de espesor irregular) 2. Esquistosas (bandas regulares, planas y de espesor medio) 3. Pizarrosas (bandas finas, regulares y planas) No foliadas (en masas o gránulos) 1. Predominando la calcita y dolomita 2. Predominando el cuarzo 3. Predominando la serpentina y/o talco 4. Predominando elementos orgánicos (verdes o negros) 439 Gneis Esquistos Pizarras Mármoles Cuarcitas Serpentina y talco Grafito o carbón antracita 4.23 Rocas y minerales E n resumen, la finalidad perseguida será que el alumno identifique, en su sentido m á s amplio, los gránulos separados, con las rocas sedimentarias; la foliación con las metamórficas; los gránulos de aristas angulosas y recientes sobre un fondo fino, con las rocas volcánicas y los cristales compactos de silicatos, con las ígneas o las metamórficas. Produceion de rocas artificiales 4.24 Rocas ígneas U n a demostración rápida de la cristalización de soluciones de alumbre se asemeja algo a la formación de las rocas ígneas de grano grueso y fino. Llenar primero un tubo de ensayo grande hasta su cuarta parte con alumbre en polvo, cubriéndolo con agua hirviendo. Sostener el tubo sobre una llama de m o d o que la mezcla hierva lentamente. Agregar despacio 'agua hirviendo en cantidad suficiente para disolver el alumbre. Verter la mitad de esta solución en un recipiente playo, sumergiendo parcialmente en el líquido un trozo de cordel. Revolver la solución de alumbre en el recipiente para que se enfríe rápidamente o para mayor celeridad ponerla en un refrigerador. Suspender del borde del tubo de ensayo otro trozo de piolín de m o d o que su extremidad llegue hasta el fondo del mismo y colocar el tubo eri un lugar donde se enfríe lentamente. Al día siguiente observar los resultados. Si no se advierten dejar transcurrir m á s tiempo (se lograrán mejores resultados si se pone dentro de la solución un cristal 'semilla'). En relación con este estudio de las rocas ígneas conviene que algunos alumnos experimenten con el crecimiento de los cristales,por ejemplo, de cloruro de sodio, azúcar, etc. (ver también los experimentos 2.45 y 2.51). 4.25 Rocas sedimentarias Este experimento puede efectuarse de diferentes maneras. A. Conseguir diversas rocas sedimentarias de distinta coloración (el color producirá un efecto más real). Molerlas y separarlas 202 por color (se pueden moler frotándolas contra una piedra más dura o pulverizándolas con un martillo, lo que constituirá un buen ejemplo de desintegracion por vía mecánica). Recoger el material pulverizado y poner las partículas de diversos colores en el orden que se desee, en un recipiente de vidrio. Agregar agua lentamente vertiéndola de manera que se deslice por la pared del recipiente para no perturbar la sedimentacibn, hasta que los sedimentos la hayan absorbido, cubriéndolos hasta aproximadamente 1 c m por encima de su superficie. Poner el recipiente al sol o cerca de una fuente de caIar hasta que el agua se evapore, luego romper ia vasija. Para hacerlo con seguridad, ajustar a su alrededor una bolsa de género o papel y golpearla en varias partes con un martillo. U n alumno, o la clase dividida en grupos que utilicen la misma técnica, pueden repetir este experimento. Ensayar poniendo sal en el agua (destacando que se trata de un sólido en solución, lo que constituirá un ejemplo de la desintegración de las sustancias sólidas por dicho medio) dejando que la sal actúe como agente cementador. B. Procurarse una bolsa chica de cemento portland. Los alumnos lo mezclarán con agua y lo colocarán en tapas de tarros, vasos de papel o cajas de cartón pequeñas hasta que endurezca. Estudiar su aspecto y propiedades. Romper un trozo de cemento y examinarlo. Mezclar un poco de cemento seco con aproximadamente el doble de arena o pedregullo con lo que se obtendrá concreto. Después de agregarle agua y mezclarlo bien se lo pondrá en moldes dejándolo varios días hasta que endurezca. Nuevamente, estudiar el aspecto y las características de las muestms obtenidas (ver el experimento 2.66). C. Mezclar yeso de París con un poco de agua. El yeso deberá manipularse rápidamente, pues de lo contrario endurecera mientras se lo mezcla. Poner la mezcla en moldes y dejarla que endurezca bien. Estudiar el aspecto y propiedades de las muestras (ver el experimento 2.66). 203 Rocas y minerales 4.26 Rocas metamórficas U n trozo de arcilla previamente modelada y puesta a secar puede exponerse a la acción del fuego satisfactoriamente colocándola sobre fragmentos de alfarería rota y calentándola sobre un mechero de Bunsen, dentro de un crisol grande o una m a ceta. Mejor aún si se dispone de un horno. Tareas a realizar 4.27 Formar una colección de piedras Pueden coleccionarse las piedras comunes de la localidad pidiendo a cada alumno que traiga una. Explicarles que no será necesario que conozcan los nombres de todas. Los ejemplares similares pueden colocarse juntos sobre una mesa. Clasificar las piedras recolectadas por su forma, color y otras características. Tratar de descubrir el mayor número posible de criterios que permitan clasificar las piedras. 4.28 Colecciones individuales de piedras Estimular a los alumnos para que formen sus propias colecciones de piedras. Estas podrán guardarse en cajas pequeñas de cartón o en cajas de cigarros; los ejemplares podrán conservarse separados si se construyen divisiones en el interior de las mismas. U n a vez identificadas las piedras de su colección el alumno deberá preparar pequeños rótulos de papel o tela adhesiva y fijarlos en cada piedra numerándolas; en la tapa de la caja pegará una lista con el detalle de su contenido. Las colecciones deben ser pequ@ñas. Se deberá inducir a los alumnos a que canjeen ejemplares con sus compañeros para completar sus colecciones. 4.29 Estudio de piedras Elegir una piedra y tratar de aprender cuanto sea posible acerca de ella mediante una observación cuidadosa. Si es plana probablemente se trate de un fragmento de estrato proveniente de alguna formación sedimentaria. Dichas rocas se formaron por endurecimiento de sedimentos depositados hace millones de años. Si la piedra parece estar formada por granos de arena cementados entre sí probablemente se trate de arenisca. Si está constituida 4.32 por piedrecitas más grandes cementadas será posiblemente otro tipo de roca sedímentaria denominada conglomerado. Si si1 forma es redondeada posiblemente se deberá a la acción del agua. Examinar la piedra con ayuda de un vidrio de aumento. Si presenta pequeñas manchas y crisiales se trata de una roca granítica proveniente del interior de la tierra y expulsada hace muchísimo tiempo. La observación atenta de diversas rocas en la forma indicada despertará el interés de los alumnos por su colección y estudio. 4.30 Observación de la arena con un vidrio de aumento Examinar con una lupa o con un microscopío con poco aumento, sí se dispone de uno, una pequeña cantidad de arena. Los cristales casi incoloros son de cuarzo, que es el mineral más común de la corteza terrestre. E n la arena se encuentran frecuentemente cristales de otros minerales. Tratar de descubrir otros. 4.31 Una prueba para la piedra caliza Las muestras de piedras pueden ensayarse para comprobar si se trata de calizas dejando caer sobre las mismas algunas gotas de jugo de limón, vinagre u otro ácido diluido. Si es una piedra caliza se observará efervescencia o burbujas en el lugar donde se humedeció con ácido. El burbujeo es producido por el bidxido de carbono que se desprende de la piedra en contacto con el ácido. El mármol, roca metamórfica constituida por caliza reaccionará también si se lo somete a esta prueba. 4.32 Separación de sedimentos La separación de los sedimentos en las rocas sedimentarias puede hacerse visible mezclando cuidadosamente porciones iguales de grava, partículas de arena gruesa y de arcilla. Poner la mezcla en un recipiente con agua hasta no m á s de su mitad; luego, llenarlo del todo, colocarle la tapa y sdcudirlo vigorosamente. Finalmente dejar asentar el material en suspensión. Los componentes se depositarán sucesivamente, las partfculas m á s pesadas en el fondo y las arcillas en la parte superior. 4.33 Rocas 'y minerales 4.33 Piezoelectricidad U n experimento interesante que a los alumnos les agradará realizar es el relacionado con los fenómenos piezoeléctricos o piroeléctricos que se observan en ciertos minerales, particularmente en la turmalina y el cuarzo. Las variaciones en la presión y temperatura originan en ellos cargas eléctricas (con polaridad positiva y negativa) cuando se los calienta o comprime. Este fenómeno puede demostrarse espolvoreando el cristal mientras se enfría o calienta con polvo de mina de lápiz rojo previamente pasado por un tamiz de seda o nylon. Se puede improvisar un pulverizador a fuelle, sencillo, con un atomizador nasal o un frasco de desodorante con la abertura agrandada para que la pulverización sea más gruesa. Poner en el frasco una mezcla de aproximadamente 2 partes de mina roja y 1 parte de azufre. Colocar en la boca del frasco un trozo pequeño de tela de seda o media de nylon sujetándolo con una banda de goma. Las partículas de polvo se cargarán eléctricamente al pasar a través de la pantalla formada por el tejido de media y se depositarán sobre el extremo del cristal que las atraiga. El polvo de mina roja se cargará positivamente depositándose sobre el extremo negativo del cristal, y el azufre con carga negativa será atraído por su polo positivo. La demostración es fácil de realizar y sumamente espectacular.El mineral deberá espolvorearse antes y después de haberlo sometido a cambios de temperatura o presión. Analizar con la clase el fenómeno observado. 4.34 ¿Qué son los fosiles y cómo se han formado? Se denomina fósil a toda evidencia de formas de vida que existieron en épocas geológicas del pasado. La mayoría de los fósiles se encuentran en los estratos de las rocas sedimentarias. Las que se han formado por enterramiento se descubren por lo general al partirse la roca que los contiene. Cubrir una hoja con vaselina y colocarla sobre una placa de vidrio u otra superficie lisa. Preparar un molde circular de 204 aproximadamente 2 c m de profundidad y colocarlo de manera que rodee la hoja. Fijar el borde en su posición sobre el vidrio pegándolo con trocitos de arcilla para modelar presionados contra su contorno exterior. Luego, mezclar un poco de yeso de París y verterlo sobre la hoja. U n a vez que el yeso haya endurecido podrá retirarse la hoja y se obtendrá una excelente impronta de la misma. Tal es el origen de ciertos fósiles: han sido recubiertos por un fango arcilloso que posteriormente endureció 'transformándose en roca sedimentaria. Repetir el experimento empleando una valva de ostra o almeja, engrasada para efectuar la impresión. E n el caso de residir en un lugar donde abundan los fósiles, resultará interesante que los alumnos formen una colección para el museo de la escuela. 4.35 Dónde encontrar fósiles E n algunas localidades los fósiles pueden hallarse en las canteras o afloramientos rocosos. Localizar en la población a alguien que entienda de fósiles y planear una excursión con la clase para coleccionar algunos. Si no existen fósiles en el lugar, todo dependerá de 1,aposibilidad de que algún museo, nacional o provincial, facilite ,algunos.El envío de una carta a dichas instituciones podría ser útil. Suelos 4.36 'Tipos de suelo Obtener muestras de suelos de tantos lugares como sea posible y ponerlas en tarros de vidrio. Procurar conseguir suelos de pantanos, laderas de colinas, bosques, praderas, dunas, bancos de ríos y otros lugares. D e esta manera se obtendrán muestras de suelos arenosos, gredosos y arcillosos, así como de suelos ricos en materias en descomposición,o humus. Permitir que los alumnos estudien las muestras y observen las partículas de cada una de ellas con un vidrio de aumento. 4.37 Formación de suelos por calentamiento de las rocas Calentar fuertemente en el fuego algunas piedras y luego verter agua sobre ellas. 205 Rocas y minerales Frecuentemente las rocas se parten al calentarse o enfriarse. U n a de las vetas en la formación de los suelos es la destrucción de las rocas originada por las diferencias de temperatura. 4.38 Formación de suelos por acción m e cánica sobre las rocas Conseguir algunas piedras blandas, como pizarras o calizas existentes en el lugar. Llevarlas a la clase y hacer que los alumnos las trituren y muelan en pequeñas partículas. Procurar que investiguen las formas en que las rocas se rompen en la naturaleza. 4.39 Influencia del suelo en el crecimiento de los vegetales Obtener muestras de suelos procedentes de un jardín con flores y otros vegetales, de un bosque, de algún lugar donde se hayan realizado excavaciones para construir cimientos, de un lugar arenoso, de un banco de arcilla, etc. Colocar dichas muestras en macetas o tarros de vidrio. Sembrar semillas en cada uno de los tipos de suelo y regarlos con igual cantidad de agua. Observar en qué tipos de suelo las semillas germinan primero. Cuando las plantas hayan comenzado a desarrollarse observar en qué suelo crecen mejor. Llevar un registro de la rapidez del crecimiento en los distintos suelos. 4.40 -La nutrición procedente del suelo El crecimiento rápido de las plantas indica su capacidad para extraer de las rocas las sustancias nutricias. Moler muestras de las siguientes rocas: cuarcita, esquistos, basalto y caliza y colocar las cuatro separadamente en pequeños vasos. Plantar en cada uno de ellos semillas de rábano, suministrándoles el agua necesaria y anotar la velocidad de crecimiento de las plantas. Los alumnos determinarán la composición química de las rocas, ya sea consultando libros o mediante ensayos y explicarán L s diferencias observadas en el crecimíento de las pIantas. 4.41 Variabilidad de las partículas constituyentes del suelo Tomar un recipiente de vidrio de aproximadamente 2 litros de capacidad. Poner en el mismo varios puñados de determi- 4.42 nado tipo de suelo y llenarlo de agua, agitando luego con cuidado. Dejar el recipiente en reposo durante varias horas. Las dimensiones, esfericidad y densidad de las partículas componentes del suelo determinan el orden en que se producirá su sedimentación. Las m á s grandes, angulosas y densas se depositarán primero sobre el fondo. U n a vez depositadas las distintas capas formadas en el recipiente presentarán, de abajo hacia arriba, dimensiones, angulosidad y densidad en orden decreciente. Examinar con una lupa una pequeña muestra de cada una de las capas. 4.42 El suelo varía con la profundidad Se puede construir un buen barreno para suelos con una mecha para berbiquí soldada a un vástago de 'acero de alrededor de 2 c m de diámetro y unos 50 c m de longitud. U n a agarradera en cruz soldada al vástago proporcionará un brazo de palanca suficiente para rotar el barreno cuando se oerfora el suelo (ver la figura). Se introducirá el barreno en el suelo simplemente haciéndolo girar, extrayendo a intervalos muestras del mismo procedentes de diversas profundidades, que quedarán adheridas a la mecha. Podrá confeccionarse un diagrama reticulado de un área específica del terreno con la profundidad en que se obtuvieron las muestras, cuya comparación permitirá establecer las condiciones del subsuelo en dicha zona. Después, astas podrán prepararse para que sirvan como modelo o, simplemente, llevar un registro de las observaciones. 4.43 Rocas y minerales 4.43 ¿Contiene aire el suelo? Poner cierta cantidad de una muestra de suelo en un recipiente de vidrio o botella y verter lentamente.agua sobre la misma. Observar las burbujas de aire que se desprenden elevándose en el agua. 4.44 La fertilidad varía desde el subsuelo a la superficie Conseguir una muestra de la superficie de un suelo fértil, como el de un jardín o vivero, y otra obtenida a una profundidad de 50 c m aproximadamente. Poner ambas muestras en macetas separadas y sembrar semillas en ellas. Cuidar que la cantidad de agua, temperatura y luz sea igual para ambas. Comprobar qué tipo de suelo produce plantas m á s saludables. Suelo y agua 4.45 El suelo puede contener agua Poner un poco de tierra en una cápsula delgada, de vidrio y calentarla lentamente con llama baja. Invertir sobre la misma un recipiente de vidrio. Se comprobará que el agua se condensa sobre las paredes frías del recipiente. 4.46 Comparación de la absorción de distintas muestras de suelos Recoger varias muestras de suelos procedentes de distintas área;. Emplear latas c o m o recipientes pesando previamente cada una de ellas. Poner en !as latas cantidades iguales de suelo y calentarlas en un horno a una temperatura de 105"-120° C hasta que se sequen. Comparar el peso de cada muestra antes y después. Compararlos uno con otro. Comparar muestras procedentes de lugares situados al abrigo de la lluvia con otras expuestas a la misma. Establecer una relación entre !a absorción de dichas muestras y los datos de la precipitación pluvial diaria. Por ejemplo: ¿En qué medida una precipitación de 25 m m afecta a la absorción del suelo expuesto a la misma, comparado con el de una muestra de suelo no expuesto? 4.47 ¿Suelos ácidos o básicos? Tomar muestras de suelos de diversa procedencia. Ponerlas en recipientes peque- 206 ños, a razón de una cucharada sopera por recipiente. Agregar a cada una igual cantidad de agua, suficiente para cubrir el material. Dejarlas en reposo durante algunos minutos. Agitar bien los recipientes y luego extraer el líquido. También pueden filtrarse las muestras una vez asentadas. Ensayar el líquido recogido con papel tornasol. El papel tornasol azul virará al rojo al sumergirlo en soluciones ácidas y el papel tornasol rojo tomará una coloración azul bajo la acción de soluciones básicas. Las soluciones neutras no producirán ningún efecto en ambos papeles. (Ver el experimento 2.44.) 4.48 El agua se eleva a distintas alturas en diferentes tipos de suelos Llenar.varios tubos de lámparas con suelos de distintos tipos hasta una altura de unos 15 c m cerrando previamente sus fondos con un trozo de género atado con un cordel. Pueden emplearse muestras de suelos arenosos, gredosos, de gmvas finas, arcillosos, etc. Luego, colocar los tubos en una cacerola con agua hasta una altura de aproximadamente 3 cm. Observar en qué tipo de suelo el agua se eleva por capilaridad con mayor rapidez. Para este experimento pueden utilizarse también pajitas para sorber refrescos, de plástico transparente. 4.49 ¿Qué tipos de suelo retienen el agua mejor? Ahr trozos de género en la base de varios tubos de lámpara y llenarlos hasta una altura de 8 c m del borde superior con distintos tipos de suelos. Utilizar arena, arcilla, greda y suelo procedentes de zonas boscosas. Colocar un plato debajo de cada tubo para recoger el agua sobrante. Seguidamente verter en cada tubo cantidades medidas de agua hasta que ésta comience a escurrirse por debajo. Observar en qué tipo de suelo se puede echar mayor cantidad de agua antes de que ésta comience a escurrirse. 4.50 Las corrientes de agua modifican el suelo A. Después de una lluvia fuerte, hacer que los alumnos recojan muestras del agua 207 Rocas y minerales barrosa que corre, en recipientes de vidrio. Dejarlas en reposo durante varias horas hasta que se asiente el sedimento y puedan observarlo. B. Construfr dos cubetas de la forma indicada en los dibujos. Masillar la5 juntas para hacerlas estancas. El agua puede recogerse en un balde o en un Jecipiente de vidrio provisto de un embudo. 4.52 suelos y cubrir con césped una de ellas. Regar como en el caso anterior y observar la erosión y el agua escurrida. 3. Llenar nuevamente ambas cubrztas y dar mayor inclinaci6n a una de ellas. Regar y observar como en los experimentos anteriores. 4.51 Las gotas de lluvia pueden afectar a los suelos en forma distinta Fijar por medio de broches una hoja de papel blanco a un trozo de cartón. Colocarla sobre el piso cuidando que esté bien horizontal. Rociar sobre la misma agua coloreada por medio de un gotero para remedios. Observar el tamaño y form a de las salpicaduras. Repetir la experiencia pero levantando uno de los extrem o s del cartón para que esté en posición inclinada. Estudiar el efecto de las salpicaduras variando la altura del gotero, la pendiente y el tamaño de las gotas. Ensayar con diferentes combinaciones de las variables. Puede llevarse un registro de los resultados empleando para cada caso una hoja de papel limpia y agua con diferente coloración. 4.52 Medidores de salpicadura Procurar que los alumnos pinten de blanco varias reglas graduadas, para que el barro de las salpicaduras pueda observarse fácilmente y distribuirlas en diversas áreas, a la intemperie. Asegurarlas por Cubetas para el estudio de la erosibn y el escurrimiento A rnasillar las juntas B Clavar aquí una malla metálica c caj6n o caja para embalar D lata para regar 1 Lieiily una de las cubetas con suelo no compacto y la otra con material apisuiiado fuertemente. Inclinar a m bas ligeramente y empleando la lata pgra re&ar verter sobre cada una igual cgntiQad de agua. Observar cuái de los dos tipos de suelo es erosionado más fácilmente y las características del agua esourri*. 2. Llenar ambas cubetas con materiai de La regla medidora de salpicaduras debe mantenerse en posición vertical medio de un ladrillo y una banda de goma para que se mantengan en posición vertical, como indica la ilustración. Después de una tormenta pedir a los alumnos que verifiquen hasta qué dture ha salpicado 4.52 Rocas y minerales el barro en cada una de las reglas. Confeccionar un diagrama de la altura de las salpicaduras de barro sobre diferentes reglas que hayan estado emplazadas en zonas cubiertas de césped, arenosas, en jardines y otros lugares a criterio del maestro. ¿Todas las lluvias producen igual efecto en un lugar determinado? Los alumnos repetirán la experiencia en el curso de varias lluvias sucesivas o bien utilizando una manguera y ensayando con diferentes presiones del agua. 208 corrientes de agua. Estudiar con Ia clase algún proyecto tendiente a remediar la erosión y llevarlo a cabo. 4.54 Permeabilidad del suelo Procurarse tres latas del mismo tamaño y quitarles sus tapas y fondos. En el fondo de cada una fijar una malla fina de cualquier material por medio de un alambre atado alrededor del borde inferior de la lata. Para impedir que a través de la malla pasen algunas partículas finas de suelo colocar por su parte interior un trazo de papel de filtro. 4.53 Erosión y conservación Recoger tres muestras de suelos -grueA. Realizar una excursión a un lugar don- so, medijano y fino- y calentarlas en un de las corrientes de agua hayan ocasiona- hornillo a una temperatura de 105'-120" C do daños excavando hondonadas. Los hasta que se sequen por completo. Poner alumnos deberán observar los daños e igual cantidad de tierra en cada una de idear procedimientos destinados a preve- las latas y disponerlas de manera que puenirlos: ¿Cuál ha sido su causa? ¿Cómo da verterse en cada una de ellas la misma podrían haberse impedido? ¿Qué puede ha- cantidad de agua, que se recogerá por la cerse aún? parte inferior. Hacerlo, registrando en cada caso el tiempo empleado por el agua B. E n el laboratorio, los alumnos, utilizanpara filtrarse totalmente. Comparar las do el equipo, proyectarán la forma de imcantidades.de agua recogidas debajo de ISs pedir la erosión. Especificamente: arando latas. las zonas adyacentes o construyendo terrazas. Deberán considerar también la ro- 4.55 Minerales en solución tación de la siembra. Algunas de lmas me- L a presencia de minerales en solución se didas proyectadas pueden ser del siguien- demuestra mejoi. mediante el cálculo. Los te tipo: alumnos podrán informarse en el servicio 1. Llenar las cubetas descriptas en el ex- de provisión de agua de la localidad acerca perimento 4.50 B con suelo flojo e de la cantidad de sustancias en solución inclinarlas aproximadamente al mismo por unidad de volumen de agua no tratada ángulo. E n una de las cubetas trazar destinada al consumo. Con dicho dato surcos con un palito en el sentido de calcularán el peso de las sustancias mila pendiente, y en la otra, hacerlo en nerales existentes en el volumen total del sentido perpendicular a la misma. RO- agua consumida por la comunidad en el ciar ambas con igual cantidad de agua 'curso de un año. La solución de la piedra de los ácidos diluidos y observar en cada caso los efectos caliza por la ~~cción puede ilustrarse desmenuzando un trozo de la erosión y el escurrimiento. 2. Llenar nuevamente con tierra suelta pequeño de ésta y cubriéndolo totalmente ambas cubetas, c o m o en el caso ante- con .ácido clorhídrico diluido (4 partes en rior, y regarlas hasta que el agua al 1 de ácido concentrado) y dejándolo en correr forme hondonadas bien defini- reposo hasta que la piedra se disuelva. das. Con piedras pequeñas o ramitas, Observar el residuo insoluble constituido construir presas en las mismas a inter- generalmente por arcilla y cuarzo. valos regulares. Hacer correr agua nue- 4.56 La acción de la capilaridad, disoluvamente y comprobar el efecto produción y deposición ejercida por el cido por el represado. agua subterránea C. E n los patios de casi todas las escue- Preparar una mezcla de sal común y arelas existe algún lugar afectado por las na fina y seca, de manera que cubra el 209 Rocas y minerales 4.58 n 4.56 Acci6n de la capilaridad, disolución y deposición 4.57 Acción de la filtración y capilaridad fondo de un acuario pequeño hasta una altura de 2 a 5 cm. Cubrir esta capa con aproximadamente 5 c m de arena limpia (sin sal). Insertar un tubo de vidrio provisto de un embudo y sostenido por un soporte provisto de una grapa, en uno de los lados del acuario (ver la figura). Verificar que el mismo llegue hasta la capa salada. E n el lado opuesto colocar, sostenida también por un soporte con grapa, una lámpara que irradie calor sobre la arena. Verter 'agua en el embudo (puede golpearse el tubo ligeramente para que ésta se deslice hacia abajo). Observar por el costado del acuario el agua deslizándose a través de la arena. Verter agua suficiente para humedecer una capa de unos 2 c m de espesor en el fondo del acuario. Encender la lámgara y dejar que irradie calor durante varias horas. E n las proximidades de la misma el agua se elevará a través de la arena por acción de la capilaridad arrastrando consigo la SOlución salina. El calor provocará su evaporación y la sal se depositará en la 'superficie y sus proximidades. Comprobar si la arena en las cercanías de la lámpara calorífica tiene sabor salado. E n la natura- leza, el sol produce el mismo efecto que la lámpara en este experimento. 4.57 Efecto de la filtración y capilaridad del agua subterránea Llenar dos tubos de vidrio de aproximadamente 2 c m de diámetro y 30 c m de largo, hasta m á s o menos la mitad con arena fina y seca. Fijarlos verticalmente mediante soportes con grapas, con sus extremos inferiores apoyados en una cubeta o acuario playa Verter agua por uno de los tubos. Esta se filtrará hacia abajo a través de los poros de la arena, pasando a la cubera y por efecto de la capilaridad ascenderá parcialmente por el otro tubo. 4.58 Oxidación La oxidación puede demostrarse poniendo un ttrozo de lana de acero dentro de una caja chica con arena limpia que se humedecerá diariamente. Observar los efectos en la lana de acero y las manchas en la arena. Los alumnos pulverizarán un trozo pequeño de pirita y lo pondrán en un vidrio de reloj, humedeciéndolo diariamente. Al cab8 de algunas semanas se observará el desarrollo de una sustancia cristalina de color blanco: el sulfato de hierro. L a 4.58 Rocas y minerales oxidación de los minerales de hierro es acompañada por un cambio en la coloración, hacia el amarillo, marrón y rojo, característico de los óxidos comunes e hidratados del hierro. (Ver los experimentos 2.42 y 2.318.) 4.59 U n efecto del agua congelada Llenar de agua una botella y taparla bien. Envolverla con un trozo de género para impedir que se dispersen los trozos de vidrio roto y ponerla dentro del compar,timientocongelador de una heladera. Después de 24 horas retirar la botella y examinarla. ¿Qué se comprueba? ¿Por qué se ha rajado? ¿Qué ha originado la presión? ¿Por qué el hielo ejerció una fuerza? (Ver el experimento 2.129.) Actividades adicionales 4.60 Grietas en el barro Recoger en cubetas para colección, muestras de distintos tipos de arcillas y lodos finos. Llenar las mismas hasta sus tres cuartas partes con el material recogido y agregar agua suficiente hasta cubrirlo. Colocar las cubetas bajo la luz solar directa y observar c ó m o se forman las grietas en el barro. Comparar el número de grietas formadas en las distintas cubetas. ¿Qué ángulos forman en el momento de su aparición? ¿Son iguales dichos ángulos? 4.61 Horizontes del suelo Los suelos maduros presentan habitualmente un perfil bien definido, formado por tres capas horizontales principales designadas como A, B y C. Estas difieren en color, textura y estructura y su espesor es variable. L a capa horizontal A es la superior. Está desprovista de materiales solubles. Generalmente este suelo superior es rico en materia orgánica y en organismos propios del suelo. El horizonte B recibe el nombre de subsuelo. En el mismo se acumula la arcilla extraída por levigación del suelo superior. En él se encuentran minerales de hierro y es donde con mayor pro- 210 babilidad tiene lugar su oxidación. El suelo c está formado por el material que dio origen a los otros, erosionado y no consolidado. Preparar modelos de los horizontes del suelo de diversos lugares comparando las profundidades de los horizontes A y B. Esto se logrará mejor observando dichos horizontes en cortes recientes de caminos o en barrancas u hondonadas. Con la ayuda de una pala, practicar un corte vertical que deje al descubierto las distintas capas. Dejar que el material seque. Conseguir una tabla u otra superficie sólida que pueda servir de base y aplicarle cola en una de sus caras; hecho esto, comprimir la misma contra el corte efectuado de manera que numerosas particulas de cada horizonte queden adheridas a la tabla. Retirarla y cubrir las partes de la misma que hayan permanecido intactas con material extraído de la región del corte que corresponda. Dejar secar el modelo. Comparar los diferentes perfiles distinguiendo las profundidades de los horizontes en cada modelo así como su composición. 4.62 Efecto de las plantas sobre la erosión A. Los alumnos efectuarán observaciones en una zona cuyo suelo haya sido erosionado por carecer de cubierta vegetal. Expondrán lo que hayan comprobado así com o sus opiniones acerca de las causas por las que dicha área presenta ese aspecto. ¿Cómo evitarían la denudación del suelo originada por el viento o las corrientes de agua? ¿Pueden los alumnos demostrar sus afirmaciones? B. Los alumnos sembrarán semillas de césped en una parcela de suelo arenoso de una mesa para el estudio de la erosión (instalada como en el experimento 4.50). Cuando la hierba haya desarrollado una red de raíces harán correr agua por la misma. ¿Desempeñan las raíces algún papel en la fijación del suelo? Arrancar parte de la hierba crecida y pedir a los alumnos que modifiquen la cantidad de agua suministrada a la mesa de erosión. ¿Cuáles son los efectos de la erosión? 211 Astronomía y ciencias del espacio 4.63 Examen de las formas de vida existentes en el suelo El suelo, aparte de su grado de acidez o alcalinidad, puede constituir el medio de desarrollo de diversas formas de vida animal. La calidad y cantidad de la vida animal y vegetal varían según Jos distintos tipos de suelo. Lo importante es que estas formas de vida constituyen frecuentemente un factor que afecta la formación de los mismos. Pedir a la clase que examine una extensión del suelo de un metro cuadrado tomando como nota los montículos producidos por las lombrices de tierra, los hormigueros y otros indicios de vida animal. ¿Favorecen las lombrices la penetración en el suelo de una mayor cantidad de aire? ¿En qué forma remueven el suelo? ¿Su ingestión de partículas de tierra modifica la composición del suelo? ¿La modifican sus deposiciones, o sus cuerpos, después de muertas? 4.64 Depósitos eólicos Conseguir tres latas grandes y chatas (p. e. latas de pasteles). Llenar una con un litro de arena húmeda, la segunda con arena seca y la tercera con harina. Los alumnos deberán colocarlas a una distancia de 7 m 4.65 de un ventilador eléctrico que proyecte aire sobre las mismas. ¿Dónde es mayor el efecto del viento? Mover cada una de las latas aproximándolas al ventilador hasta observar un leve movimiento en el montículo formado por el material. E n un diagrama, indicar los tres materiales e m pleados y la distancia en la que se observó el movimiento originado por el ‘viento’. ¿Cuál de ellos comienza a moverse a m e nor distancia? ¿Cuál a mayor? ¿Por qué? ¿Advierten los alumnos algo particular en la forma en que el viento los hace volar? El material más liviano es el que está m á s alejado y el m á s pesado, el m á s próximo. Muchas mezclas de partículas se separan de esta manera. Explicar que este fenómeno se denomina separación o clasificación y constituye un hecho frecuente en la naturaleza. Empleando el ventilador y arena seca los alumnos intentarán la formación de dunas. ¿Pueden formar cualquier tipo de montículo en la arena? ¿Cuál es el origen de las dunas en la naturaleza? Si en las cercanías existe una zona arenosa accesible, los alumnos pueden disfrutar estudiando este fenómeno al comprobar la transformación de las dunas en lomas, por la acción del viento. Astronomía y ciencias del espacio La astronomía y el espacio son siempre temas interesantes para los niños que estudian las ciencias. Son numerosas las fuentes donde se explimcan en forma descriptiva los conceptos fundamentales de la astronomía y en las cuales los niños sólo pueden leer acerca de los mismos. En la presente sección se sugieren numerosos experimentos que capacitarán al maestro para desarrollar algunos de dichos conceptos basándose en la observación y el experimento. Para las experiencias descriptas no se ha intentado un ordenamiento gradual. Se sugiere más bien que los maestros seleccionen las que resulten más apropiadas de acuerdo con el tema a ensefiar. Instrumentos astronódcos 4.65 Un telescopio refractor sencillo Para construir un telescopio sencillo deben conseguirse en primer Iugar dos tubos de cartón que ajusten uno dentro del otro. No se podrá construir un instrumento de ‘calidad satisfactoria a nienos que se disponga de *buenaslentes, condición esta que pronto descubrieron los primeros experimentadores. Un cuentahilos y también a veces una lupa para fi1,ateliaposeen lentes acromáticas, es decir, corregidas de aberración cromática. Dichas lentes, de una distancia foca1 de 2 o 3 cm,montadas en un corcho 4.65 Astronomía y ciencias del espacio perforado, proporcionarán un ocular adecuado. Para obtener mejores resultados es igualmente importante que el objetivo sea también acromático. Si se dispone de una lente de este tipo con una distancia foca1 de 25 a 30 cm, deberá colocarse en el tubo de cartón de mayor diámetro fijando con plastilina o adhesivo. Se requerirá un pequeño ajuste para centrar ambas lentes en el mismo eje óptico. U n a vez logrado esto y enfocado el instrumento deslizando el tubo, se dispondrá de un telescopio superior al empleado por Galileo en todos sus descubrimientos. (Véase también el experimento 2.219.) Con este instrumento se observarán fácilmente los satélites de Júpiter, pero no los anillos de Saturno. 212 vertical de madera también de ipclinación variable. Montar dos lentes de foco corto en dos corchos que se colocarán a su vez dentro de un tubo corto, de los empleados para envío de correspondencia, el que hará las veces de ocular. Fijar el ocular al soporte vertical, de m a dera, y efectuar los' ajustes necesarios (observar la figura 4.66B). 4.66B Diagrama de la trayectoria de los rayos 4.66 Telescopio reflector simple Se puede construir un telescopio reflector simple, utilizando un espejo cóncavo -uno de afeitar, por ejemplo- que se montará en una caja de madera de tal m o d o que pueda inclinarse a diferentes ángulos (ver la figura 4.66 A). Fijar a la caja un soporte 4.66A U n telescopio reflector simple A tubo para correspondencia provisto de lentes B soporte vertical c espejo D caja E pivote 4.67 U n sencillo teodolito o astrolabio Un teodolito o astrolabio simples se pueden construir fijando una pajita de las usadas para beber refrescos a la línea base de un transportador, mediante cera o cola. U n a plomada suspendida de la cabeza de un tornillo indicará si el soporte utilizado está en posición vertical y servirá también para medir la altura de una estrella u otro objeto que se observe a través de la pajita. Se puede construir un modelo más perfeccionado que permita determinar la altura y el rumbo de una estrellma fijando el soporte vertical a una tabla que haga las veces de base, mediante un tornillo y dos arandelas, en forma tal que rote libremente. Un trozo de hojalata fijado al soporte indicará el ángulo en la escala horizontal (ver la figura). Muchos de los descubrimientos primitivos se realizaron con instrumentos rudimentarios como éste. Astronomía y ciencias del espacio 213 4.69 La placa se orientaA en tal forma que el gnomon (es decir, la aguja) apunte hacia el polo celeste y su sombra a mediodía coincida con la cifra XII.La sombra coincidirá entonces a la hora correcta con las. restantes graduaciones. (La placa deberá graduarse en ambas caras, dado que al variar la declinación del Sol la sombra del gnomon pasará de uno a otro cuadrante.) Cuadrantes solares 4.68 Cuadrantes solares para demostraciones A. Se puede explicar en forma sencilla el principio del cuadrante solar clavando verticalmente en el suelo una varilla, asegurándose previamente de que no vaya a quedar a la sombra, en ningún momento. Con intervalos de una hora se marcará sobre el suelo la posición de la sombra proyectada por el extremo de la varilla (ver la figura). (Ver también el expsrimento 4.89 B.) 4.69 Un cuadrante solar para la casa La base se construirá con un trozo rectangular, bien plano, de madera, metal o poliestireno. El gnomon ABC es un trozo triangular de metal delgado o chapa plástica, cuyo ángulo ABC será igual a la latitud del lugar, en que se instalará el cuadrante, y el ángulo ACB será de 90" (ver 9 la figura). I< /," ,k .%o Demostración del principio. del cuadrante solar (la figura ha sido trazada para el hemisferio sur) 'LA B. El 'cuadrante solar más simple puede hacerse con una chapa circular de metal dividida en 24 arcos iguales. Por el centro / U n cuadrante solar simple de la chapa se pasará una aguja de tejer de acero de m o d o que atraviese perpendicularmente el plano de aquélla (ver la figura). casa (figura trazada para el hemisferio norte) La base deberá ser horizontal (verificarla con un nivel de burbuja) y su línea .central deberá coincidir exactamente con la línea norte-sur,es decir, con el meridiano, el gnomon se emplazará verticalmente de manera que su hipotenusa apunte hacia la estrella polar en el hemisferio norte o hacia el polo sur celeste en el hemisferio austral. Si sólo se desean resultados aproximados pueden efectuarse las marcaciones horarias señalando la posición de la sombra del gnomon con intervalos de una hora empleando un reloj que indique la hora media local. Se obtendrán resultados más . precisos si la graduación del cuadrante se efectúa el 15 de abril, 15 de junio, lV 4.69 de setiembre o 24 de diciembre, fechas en las que no existen diferencias entre la hora que indica el reloj y la que marra el cuadrante solar. Si aquéllas se efectúan en distintas fechas podrán darse errores de hasta 16 minutos. Nota: Si se requieren marcaciones horarias precisas podrán obtenerse calculando los ángulos que las mismas forman con BC mediante las siguientes fórmulas: tan tan tan tan tan tan 214 Astronomía y ciencias del espacio = tan sen lat. I x I x = tan 30" sen lat. / 2 "\ 15" = tan 45" sen lat. = tan 60" sen lat. E = tan 75" sen lat. VI BC = tan 90" sen lat. previamente determinado. Finalmente rectificar la inclinación del eje con respecto al horizonte hasta que nuestra localidad quede situada en el mismo vértice del globo. Cumplidos estos tres pasos el círculo meridiano (que pasa por ambos polos del globo) coincidirá con el plano vertical norte-sur y una linea trazada desde el centro del globo al cenit atravesará el mapa por nuestra localidad (ver figura). ID 111 BC 1 s I C o m o las marcaciones son simétricas hacia ambos lados de la línea central XY, no es necesario calcular otros ángulos. N.B. Si la base del cuadrante se instala en posición vertical, el ángulo entre el gnom o n y la base debe ser igual a 90" menos la latitud del lugar. 4.70 U n cuadrante solar esférico A. Con un globo terráqueo se puede improvisar un cuadrante solar que indique E punto subsolar F lugar de observalas estaciones del año, las zonas en las 4.7OA Cuadrante solar universal ción que tiene lugar el crepcisculo matutino y A cfrculo ártico o linea de salida del vespertino y la hora del día en todo el B trópico de Cáncer Sol hemisferio iluminado por el sol. c Sol en ei meri- H línea de puesta del Sol diano local Las regias para orientar el globo son D cenit local J Sol de medianoche simples y fáciles de seguir. Este debe orienAhora, fijemos el globo en esta positarse de manera que quede fijo, como una réplica exacta de la Tierra en el espacio, ción y dejemos que la rotación de la Tiecon 5u eje polar paralelo al terrestre y rra haga el resto. Para ello, se requiere con nuestra ciudad (o estado) situada paciencia, pues la ansiedad por comprobar exactamente 'en la cúspide del mundo'. todo cuanto el globo puede indicarnos Primeramente se hará girar el globo hori- podria tentarnos a hacerlo girar con una zontalmente hasta que su eje coincida velocidad mayor que la de la rotqción tecon el meridiano del lugar y esté situado rrestre, pero transcurrirá un ano antes de en el plano verti,cal que pasa por el norte que el Sol complete su relación y coy sur verdaderos. Dicho plano puede de- mience de nuevo a repetir su historia. Al observar el globo correctamente terminarse observando la sombra proyectada por un objeto vertical a mediodia o orientado -'corregido' e inmóvil- se ve. mediante la observación de la estrella po- rá, por supuesto, la mitad del mismo ilular en una noche-despejada o también con minada por el Sol y la otra mitad en la una brújula, si se conoce su variación local. sombra; corresponden a los hemisferios Hecho esto, se hará girar el globo alrede- de la tierra que en ese instante están iludor de su eje hasta que el punto del para- minados por la luz solar o en la oscurilelo de longitud, en el que está situada dad. U n a hora m á s tarde el circulo que nuestra casa coincida con el meridiano separa la luz de la sombra se habrá despia- 215 Astronomia y ciencias del espacio zado hacia el oeste y su intersección con el ecuador se habrá corrido 15" en dicha dirección. En el perímetro del círculo situado al oeste de nosotros el Sol está saliendo y en el lado este del mismo se está poniendo. Sobre el ecuador se pueden contar las horas que median entre el meridiano del lugar de observación y la línea de puesta del Sol y estimar en forma aproximada cuántas horas de sol restan en el día, o bien, observar una región situada al oeste de nosotros y verificar cuándo saldrá el Sol en ella. Observando el globo día tras día,se irá percibiendo el lento desplazamiento del círculo hacia el norte o el sur de acuerdo con la época del año (ver también el experimento 4.98). B. No es fácil apreciar que los rayos solares inciden paralelamente sobre la Tierra. Al respecto se sugiere un experimento simple. En una mañana de sol brillante, tomar un trozo de caño o un tubo de cartón y dirigirlo hacia el Sol de manera que proyecte una pequeña sombra en form a anular. Precaución: No observar hacia el Sol a través del tubo porque los rayos solares directos pueden destruir la retina del ojo. Si en ese mismo instante un observador situado a 120" al este de nosotros -un tercio de la circunferencia de la Tierra- realizara el mismo experimento tendría que dirigir su tubo hacia el oeste, hacia el Sol de la tarde. Sin embargo, su tubo y el nuestro serían prácticamente paralelos con un error inferior a una fracción m u y pequeña de grado. Si apuntáramos nuestro tubo hacia el Sol en la tarde y otro observador situado lejos hacia el oeste hiciera simultáneamente lo mismo (para él la observación tendría lugar en la mañana) igualmente, su tubo y el nuestro serían paralelos. Este experimento ayudará a explicar por qué los globos correctamente orientados se observan iluminados de la misma forma en cualquier lugar de la Tierra que esté bajo la luz solar. C. Por medio del cuadrante solar esférico es fácil determinar con exactitud cuántas horas de luz solar habrá en una latitud dada, incluyendo la nuestra, en un día determinado. Bastará con contar el número de divisiones de 15" de longitud com- 4.71 prendidas por el círculo a la latitud correspondiente. Así, en la latitud de 40" norte, en verano el circulo puede cubrir 225" en longitud a lo largo del paralelo de 40,lo que equivale a 15 divisiones o sea 15 horas de luz solar. En invierno el círculo alcanza a cubrir sólo 135",es decir, nueve divisiones, o nueve horas. Cuando el circulo de iluminación comprende a uno de los polos y un poco más, éste tendrá 24 horas de luz solar en el día y el polo opuesto estará sumido en la oscuridad. Familiarizándonos con las estrellas y planetas 4.71 Identificación de las constelaciones principales y trazado de un mapa estelar Es ésta una tarea adecuada para realizar en casa y se efectuará mejor en épocas próximas al novilunio, cuando la luz lunar no dificulta la observación de las estrellas. Es conveniente llevár 'a1exterior un trozo de papel de estraza en el que se habrá marcado mediante perforaciones hechas con alfiler, la forma.de algunas constelaciones. Suspendiendo el papel contra un fondo luminoso, éstas se harán visibles y podrán girarse hasta identificar una configuración estelar similar. Esta operación es particularmente simple en el hemisferio norte, en cuyo centro se halla la estrella polar muy próxima al polo celeste norte (ver el dibujo de abajo a la izquierda). En el hemisferio austral será más fácil comenzar con la Cruz del Sur, formada por cuatro estrellas, tres de las cuales son m u y brillantes. Puede verse en la figura de abajo, a la derecha,en la que se indica también cómo localizar en forma aproximada el polo sur celeste (ver también el experimento 4.78). Luego de haber identificado de esta manera varias constelaciones resultará instructivo confeccionar un mapa al comienzo del crepúsculo y otro antes de retirarnos a descansar. Nuestro planeta, la Tierra, rota alrededor de su eje de oeste a este al par que cumple su revolución alrededor del Sol, que es nuestra estrella personal. El Sol es sólo una entre los 100.000 millones de estrellas que integran nuestra Astronomía y ciencias del espacio 4.71 216 Hemisferio norte e * OSA MAYOñ + :ASSIOPEIA OSA MENOR Fecha. . . B Hora galaxia, denominada galaxia de ‘La Vía Láctea’, que a su vez es sólo una entre por lo menos mil millones de galaxias. La estrella de nuestra galaxia m á s próxima al Sol se halla a una distancia de 43 millones de millones de kilómetros. Estas cifras dan idea de cuán vasto es el espacio. E n el hemisferio norte hay una estrella alrededor de la cual parecen girar todas las demás. Es la llamada Polaris, Estrella Polar o Estrella del Norte. ¿Por qué razón designamos frecuentemente a Polaris con estos nombres? Qhenes viven al sur del ecuador comprobarán que allí también las estrellas parecen rotar alrededor de un punto fijo del cielo, aunque en el mismo, al parecer, no existe ninguna estrella. Las estrellas, aparentemente efectúan una revolución completa cada 24 horas y además, otra una vez por año. Este fenómeno explica por qué las distintas constelaciones (grupos de estrellas) no se observan en la misma posición en diferentes horas de la noche ni en distintas épocas del año. (La determinación de la posición de una estrella en la esfera celeste se explica en el experimento 4.74.) 4.72 Localización de algunas constelaciones desde el norte del ecuador Para quienes viven al norte del ecuador, la estrella polar es realmente la clave para localizar constelaciones e identificar estre- llas aisladas. Las notas que siguen facilitarán la identificación de algunas. La m á s fácil de percibir es la Osa Mayor, también llamada ‘el cucharón grande’ o ‘el arado’. El Gran Cucharón sirve de guía para identificar las constelaciones y es m u y útil para localizar la estrella polar. U n a vez determinada la posición dei Gran Cucharón se observarán las dos estrellas que forman la parte anterior del cazo, la prolongación de la recta que pasa por ambas conducirá a la Estrella de Norte o Polar (Polaris). U n a vez localizada la estrella polar fácilmente se podrán identificar otras constelaciones. E n realidad, en el cielo hay dos ‘cucharones’ conocidos bajo la denominación de ‘las dos Osas’ porque para los observadores de la antigüedad su contorno se asemejaba a la figura de dichos animales. Existe una Osa Mayor ( U n a Major o Gran Cucharón) y una.Osa Menor (Ursa Minor o Cucharón pequeño). Localizada la Estrella del Norte o Polar con la ayuda del Gran Cucharón, se podrá encontrar siempre al Pequeño porque la Estrella Polar es la última de las que form a n su mango. El Cuchar6.n Pequeiio parece siempre verter su contenido en el Grande. A continuación se buscará a Pegasus, el mitológico caballo alado. E n la figura 4.72 A, correspondiente la octubre, se puede observar que .las cuatro estrellas de 217 4.73 Astronomia y ciencias del espacio Pegasus forman un cuadrilátero. La estrella del nordeste también pertenece a Andrómeda. Pegasus se localiza prolongando la línea recta que pasa por las dos estrellas que forman el lado anterior del cazo del Gran Cucharón y que pasa también por la Estrella Polar hasta m á s allá de ésta. Buscaremos ahdra la constelación de Cassiopeia, fácil de hallar, pues está situada del otro lado de la Estrella Polar, opuesta al Cucharón Grande. Tiene la forma de una W y frecuentemente se la designa como ksl trono de Cassiopeia’. Otra constelación familiar y fácilmente reconocible es Orión o ‘el gran cazador’. Forman parte del mismo tres estrellas brillantes, alineadas, conocidas como el ‘cinturón’, debajo de las cuales hay otras tres m á s débiles designadas como ‘la espada de Orión’. (Ver la figura 4.72 B.) 4.73 Localización de algunas constelaciones desde el sur del ecuador La constelación clave m á s notable es la Cruz del Sur (Crux), que a comienzos de diciembre SL observará baja sobre el horizonte sur hacia medianoche. U n a vez identificada la Cruz del Sur se podrán localizar fácilmente dos estrellas brillantes de Centaurus llamadas también los ‘punteros de la Cruz’. La más alejada de la Cruz del Sur se encuE:ilra r;gy próxima a la Tierra, en unidades astronómicas de distancia. La luz emplea m á s de cuatro años para recorrer la distancia desde dicha estrella a la Tierra a pesar de hacerlo a la enorme velocidad de 300.000 Etm/s.Los astrónom o s exprcsan las grandes distancias en funcih del tiempo que la luz emplea en recorrerlas. Afirman que en este caso particular, la estrella se encuentra a m á s de culi:ro años-luz. Desde la Cruz del Sur se puede seguir el curso de la Vía Láctea hacia el norte % ron 4.72B Localización de Orión en el cielo de febrero \,f ORION \ . \ \,, \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \, Puntero \ \ \ \ \ \ \ \\ Polar u l‘, muntero Puntero ‘ ~ \ 4.72A Localización de constelaciones A G R A N CUCHARON (Osa Mayor) ?/’ ,’G R A N desde el norte del ecuador en el cielo de octubre. El mapa deberá sostenerse por encima de la cabeza con su cara hatia abajo. GN PHE Q A U E NR0 COU C HNA R O N 4.73 Astronomía y ciencias del espacio y hallar a Canis Major o el Can Mayor. Esta constelación reviste particular interés porque a ella pertenece Sirius, llamada también la Estrella Perro, la más brillante de las estrellas. Tan sólo unas pocas se encuentran más próximas a nosotros que Sirius, que dista 8,5 años-luz. 218 con la Tierra, denominada esfera celeste. La Estrella Polar, cuya posición coincide aproximadamente con la del polo norte de dicha esfera, se encuentra casi directamente sobre el polo norte terrestre, y el ecuador terrestre circunda la esfera celeste exactamente por encima del ecuador de la Tierra. *... U n punto de la superficie terrestre puede localizarse por su latitud y longitud. La longitud se denomina a veces meridiano y es la línea que une los polos terrestres norte y sur pasando por el punto en cuestión; por ejemplo: la longitud O" o meridiano de Greenwich pasa por el polo norte, por una localidad de Ing!aterra llamada Greenwich y por el polo sur. D e igual m a nera la posición de una estrella sobre la esfera celeste se determina mediante su declinación (que corresponde a la latitud y se mide hacia el norte y el sur a partir del ecuador celeste), y su ascensión recta (que corresponde a la longitud). b El punto de la esfera celeste situado exactamente sobre la cabeza de un observador en la Tierra, se llama cenit de dicho observador. Así, la Estrella Polar se hallará en el cenit de un observador situado en el polo norte terrestre y aproximadamente a mediodía del 15 de m a y o el Sol se encontrará en el cenit de un observador en un lugar que se encuentre a 20" N de latitud. El mapa de las estrellas adherido a la contratapa posterior de este libro representa la zona de la esfera celeste visible CENTAURUS S para un observador situado en el ecuador terrestre. Comprende desde 35" N hasta 4.73 Identificación de constelaciones desde el 30" S y, por lo tanto, no presenta la desur del ecuador en el cielo de diciembre. formación que habitualmente se observa El mapa deberá sostenerse por encima en las constelaciones comprendidas entre de la cabeza con su cara hacia abajo. dichas declinaciones, en los mapas estelares para latitudes boreales o australes. Esta No lejos de Canis Major se encuentra particularidad hace a dicha carta especialOrión, también visible desde el norte del mente interesante para quienes viven en ecuador. los trópicos, donde las condiciones climáticas frecuentemente limitan las observa4.74 Localizacidn de algunas constelacio- ciones a una zona comprendida dentro de nes situadas entre los trópicos (y los 45' del cenit. El cinturón de Orión, posiciones subsolares) cuando es visible, proporciona una indicaA los efectos de su identificación las es- ción aproximada de la dirección este-oeste, trellas pueden imaginarse como situadas y la línea que une los puntos medios de en el interior de una esfera concéntrica los lados m á s cortos del cuadrilátero de 219 Astronomía y ciencias del espacio Orión suministra una guía Qtil de la dirección norte-sur. Las distancias están expresadas en grados y el ecuador está dividido aproximadamente en meses. Cada fecha indica la posición de la carta a medianoche para un observador situado en el ecuador. Para otros lugares, el cenit, a medianoche está indicado por la intersección del paralelo de la latitud del observador con el meridiano que corta el ecuador en una fecha determinada; por ejemplo: Rige1 5e halla en el cenit a medianoche el 7 de diciembre en los lugares situados a lo largo de la latitud de 8" S. Las estrellas visibles en el meridiano del observador a las 11 horas p.m. en una noche cualquiera se observan en dicho meridiano a medianoche quince días antes; así, Betelgeuse que a medianoche del 17 de diciembre se encontraba aproximadamente en el cenit, estará en dicha posición a las 11 horas quince días después, es decir, el lP de enero. La curva trazada en guiones gruesos permite al observador determinar en forma aproximada la latitud en la que el Sol se hallará directamente sobre su cabeza a mediodia en una fecha dada, observando la intersección de dicha curva con los paralelos de latitud; por ejemplo: en los lugares situados a 20" S de latitud, el sol se hallará sobre la cabeza del observador el 25 de enero. Nota: La curva para determinar la posición del Sol cada día no debe confundirse con la eclíptica, que es su simétrica. Esto explica el error aparente de doce horas en las ascensiones rectas de las estrellas tal como están representadas. 4.75 La rotación diurna aparente del cielo Los materiales que se requieren son: un m a p a esteIar, una plomada (hilo y peso), papel, lápiz y un reloj. A. Elegir un lugar desde donde se diaponga de una visibilidad despejada del cielo boreal (o austral, si estamos al sur del ecuador), desde donde se observen las regiones próximas al horizonte. Localizar lo más exactamente posible el polo celeste y suspender la plomada de modo que la 4.75 proyección del hilo observada desde un punto determinado parezca pasar por el polo (o por la Estrella Polar si el observador se encuentra al norte del ecuador). Observar atentamente la posición de la proyección del extremo inferior de la plomada con respecto a las estrellas. Trazar una línea sobre el mapa estelar que indique la posición del hilo de la plomada y anotar la hora redondeándola al minuto m á s próximo. Dos o tres horas m á s tarde repetir la observación, trazando una nueva línea en la carta y tomando nota de la hora y la fecha según el calendario. ¿En qué sentido parece rotar el cielo? ¿En el de las agujas del reloj o en el opuesto? Relacionar lo observado con la rotación de la Tierra. Si se observó hacia el norte (o hacia el sur), ¿cómo parecía rotar la Tierra?, ¿como las agujas del reloj o en sentido opuesto? Medir con un transportador el ángulo formado por ambas líneas. ¿Cuántos grados mide? Calcular de cuántos grados por hora es la variación, y con este dato determinar el tiempo requerido para una revolución completa (360"). ¿Qué conclusión puede extraerse de dicho resultado? ¿Qué grado de precisión le atribuye a éste? Esta observación puede complementarse con la fotografía de trazos estelares (ver también el experimento 4.90). B. Situarse en un lugar que posteriormente se pueda identificar con exactitud. Si se observa desde el hemisferio norte, localizar algunas constelaciones importantes del cieIo austral, como por ejemplo Orión y hacer un esquema de su posición relativa con respecto a algunos accidentes importantes del terreno (edificios, árboles, etc.). Si se observa desde el hemisferio sur, identificar alguna constelación del cielo boreal. Verificar la hora. Dos o tres horas m á s tarde observar nuevamente desde el mismo lugar la constelación elegida, trazar un esquema de su posición y tomar nota de la hora: ¿Concuerda la diferencia en la posición de dicha constelacidn con la variación observada anteriormente en A? ¿Difiere el período correspondiente a una revolución completa, del calculado anteriormente? 4.75 Astronomía y ciencias del esmcio C. Observar una constelación cuando se encuentra a poca altura, en el cielo hacia el este y repetir la observación dos horas m á s tarde. Explicar los cambios que se observen. D. Observar una constelación cuando se halle a una altura intermedia en el cielo occidental y volverla a observar dos horas después. Describir el cambio de posición observado. 4.76 Construcción de un ‘constelario’ El constelario es un dispositivo sencillo empleado en la enseñanza de la configuración de las diversas constelaciones. A. Conseguir una caja de cartón o madera y quitarle uno de sus extremos. Dibujar la forma de diversas constelaciones en trozos de cartón oscuro de dimensiones suficientes como. para cubrir el extremo faltante de la caja. Sobre los esquemas de las constelaciones perforar agujeros que indiquen la posición de las estrellas. Poner una lámpara eléctrica en el interior de la caja; cuando se encienda ésta y se pongan los distintos cartones en el extremo abierto de la caja, se podrán ver claramente las constelaciones. Otro procedimiento consiste en el e m pleo de varias latas en cuyo interior pueda instalarse una lámpara eléctrica. E n el fondo de dichas latas se perforarán los agujeros que representan las estrellas de 220 las distintas constelaciones. U n a vez colocada y encendida la lámpara en. el interior de una lata, la luz al pasar a través de los orificios permitirá visualizar la form a de cada constelación. Las latas pueden pintarse para protegerlas del óxido y poder conservarlas de un año a otro. B. C o m o ’la parte interior de un paraguas se asemeja a la superficie interna de una esfera Se puede transformar en un constelario que servirá para ilustrar las diversas regiones del cielo y su movimiento. Bastará con un paraguas viejo de dimensiones adecuadas. E*l hemisferio norte: Marcar con tiza en el interior del paraguas,al lado del centro, la Estrella del Norte o Polaris.Con la ayuda de un mapa estelar marcar mediante cruces las posiciones de las estrellas de varias constelaciones. U n a vez completadas las constelaciones polares se puede pegar encima de las cruces estrellas blancas confeccionadas con etiquetas engomadas. Seguidamente se trazarán las líneas punteadas que unen a las estrellas de cada constelación empleando pintura blanca o tiza. Haciendo girar el mango del paraguas en sentido contrario al de las agujas del reloj se observará cómo las estrellas describen una trayectoria circular en torno de la estrella polar. E2 hemisferio sur: En el sur del ecuador, el paraguas deberá apuntar hacia el polo m CASSlOPElA 4.76B ‘Constelario’ para el hemisferio norte improvisado con un paraguas. 221 4.78 Astronomía y ciencias del espacio . Alpha Centauri Beta Centauri SUR 4.76B ‘Constelario’para el hemisferio sur, hecho con un paraguas sur celeste y deberá rotarse en el sentido de las manecillas del reloj. C o m o en el hemisferio norte, las estrellas saldrán, por el este y se pondrán por el oeste. En los dibujos se pueden ver‘algunas de las constelaciones y estrellas más importantes marcadas en el paraguas. 4.77 Movimiento del cielo en el curso de las estaciones A medida que la tierra se mueve en su órbita alrededor del Sol, las constelaciones parecen desplazarse a través del cielo. Para observar este movimiento se requiere un mapa estelar y una. plomada. Las observaciones a realizar son las mismas descriptas en 4.75 con la excepción de que se debe hacer una sola serie de observaciones tomando nota de la hora. Po: lo menos-un mes más tarde se repetirán las mismas exactamente y en la m e dida de lo posible, aproximadamente a la misma hora. Al comparar las dos series de Observaciones efectuadas a la misma hora: ¿Qué desplazamiento en la posición se observa en el curso de un mes -o más-? ¿Cuál será la variación en un año si el movimiento prosigue al mismo ritmo? Si tenemos en cuenta que para determinar la hora observamos al Sol ¿qué significa la variación constatada? En cierta época del año, por ejemplo, Orión es completamente invisible. ¿Por qué? Responder a estas preguntas aplicándolas a la Osa M a yor y a la Estrella Polar, cuando el observador se encuentre al norte del ecuador. Si está al sur del mismo ¿qué ocurre con la Cruz del Sur?‘ 4.78 Las estrellas como indicadoras de la hora y la fecha C o m o las estrellas efectúan una revolución aparente completa en 24 horas, pueden resultar útiles para medir el tiempo, por lo menos durante las horas de oscuridad cuando son visibles. C o m o además ejecutan una revolución completa en un año también pueden emplearse c o m o indicadoras de la época del año. Es decir, que, 4.78 Astronomía y ciencias del espacio no s6io disponemos de un reloj estelar, sino también de un calendario estelar. A. Ef calendario esteiar. Las fechas indicadas en el contorno del mapa correspondiente al hemisferio norte señalan la re- 222 gidn del cielo que se encuentra exactamente al norte a medianoche, y las del hemisferio sur, la que se encuentra al sur a dicha hora, Sabiendo esto, se puede fácilmente rotar el mapa estelar hasta que Cartas estelares de los hemisferios norte y sur. 223 Astronomía y ciencias del espacio coincida con lo que.se observa en el cielo. Si el observador se encuentra al norte del ecuador y tiene que hacer girar el mapa 15" en el sentido de las agujas del reloj, a partir de la posición correspondiente a 4.78 medianoche, la hora será la 1 a.m. Si debe rotarlo 30" en sentido contrario al de las agujas del reloj, serán las 10 horas p.m. E n el sur del ecuador, la rotación es en sentido contrario, dado que el observador 4.78 Astronomía y 'ciencias del espacio se encuenkra mirando al sur. Si debe girar el mapa 15" en el sentido de las agujas del reloj a partir de la posición correspondiente a medianoche, significará que son las 1.1 horas p.m.Las horas así deter- 224 minadas son solares y pueden diferir de la hora local adoptada. B. El reloj estelar. A continuación se reproducen juegos separados de diagramas 4.78 A. Reloj estelar para el hemisferio norte 225 Astronomía y ciencias del espacio para 10s hemisferios norte y sur: un reloj para cada mes. Las posiciones de la manecilla del reloj corresponden a la fecha central de cada m e s a las nueve horas en punto. ¿Puede completar dichas posiciones para las nue- 4.78 ve en punto de mayo, agosto y noviembre y para la medianoche de junio, setiembre y diciembre? E n el hemisferio sur deberá localizarse en forma aproximada el polo sur celeste (ver el experimento 4.71). 5. Para el hemisferio sur Astronomía y cierncias del espacio 4.79 4.79 U n modelo de sistema solar Los conceptos referentes al tamaño relativo y distancias de los planetas al Sol pueden ilustrarse haciendo que los alumnos construyan un modelo del sistema solar. Esto puede realizarse: (a) empleando bolas de diversos tamaños que representen al Sol y los planetas; (b) haciendo que los alumnos confeccionen modelos de arcilla o plastilina, empleando plantil!as de perspex, o (c) simplemente recortando círculos de cartón del tamaño adecuado. Estos pueden disponerse sobre una pared o en el piso o bien en el pizarrón donde podrán dibujarse con tiza las órbitas. La tabla que se reproduce u contimación proporciona los datos necesarios para la construcción de un modelo aproximado. Las cifras entre paréntesis expresan la escala de distancias tomando como unidades la distancia media de la Tierra al Sol y el diámetro terrestre. 226 recipiente. Hacer rotar suavemente éste provocando la revolución de los ‘planetas’ formados por las gotas de aceite. C o m o el alcohol es menos denso que el agua, flota sobre la misma. El aceite se hunde en el alcohol pero flota en el agua. E n este estado ‘libre’,el aceite forma esferas que permanecen en suspensión en la zona de contacto entre el alcohol y el agua. Observaci6n de fenómenos celestes 4.82 Observación de las fases lunares Durante el curso de una lunación, o mes lunar, los alumnos efectuarán, noche tras noche observaciones y dibujos de la Luna, comenzando en el novilunio y prosiguiendo en el transcurso de las cuatro fases. 4.83 Determinación de la relación existente entre las fases de la Luna y su posición aparente en el cielo __Distancia media Todas las observaciones que comprenden Astro al Sol (en millones Didmetro (Km) de Km) esta serie se efectuarán en un intervalo de dos semanas o más. Comenzarán aproxiSol 1.400.000 (1 10) madamente una hora después de la puesta 4.800 (0,4) Mercurio 58 ( 0 4 del Sol, observándose en todas las noches Venus 12.000 (1,O) 108 (0,7) despejadas a la misma hora y siempre des13.000 (1,O) Tierra 150 (1,O) de el mismo lugar. Las observaciones se 6.800 (0,5) Marte 228 (1,5) iniciarán en la fecha en que la Luna en Júpiter 140.000 (1 1,2) 778 (5,2) creciente es apenas visible al atardecer, 120.000 (9,5) Saturno 1.420 (9,5) dos o tres días después del novilunio, para 50.000 (3,7) Urano 2.870 (19,2) lo cual será necesario consultar un alma53.000 (4,l) Neptuno 4.490 (30,l) naque. Plutón 5.900 (39,5) (LO ?> Durante la primera noche se observará y dibujará con exactitud la posición de la 4.80 La estrella ‘de la mañana’ y ‘de la Luna con referencia a los accidentes imtarde’ portantes del lugar (por ejemplo: si se Observar .a Venus y verificar sus salidas halla exactamente encima del campanario \ y puestas con respecto a las del Sol. de la iglesia o a medio p m i n o entre el campanario y un edificio de oficinas). De4.81 Demostración de los movimientos de terminar con la mayor exactitud posible los planetas su altura en grados sobre el horizonte, Se necesitará un recipiente alto y estre- empleando el puño o los dedos extendidos. cho, un poco de agua, aceite para motores El puño, con el brazo extendido subtiende S.A.E. grado 30, alcohol a 90” y un lápiz. aproximadamente 10”; la distancia entre Llenar el recipiente con agua hasta la mi- el pulgar y el meñique con la m a n o abierta tad. Verter con cuidado el alcohol sobre equivale a unos 20°, etc. Consignar este el agua procurando no agitar los líquidos dato en el dibujo. Observar también la ni perturbar la superficie intermedia. Su- dirección de los cuernos de la Luna y la mergir el lápiz en el aceite para motores forma del creciente lo m á s exactamente y dejar caer varias gotas en el líquido del posible. _..____ Astronomía y ciencias del espacio 227 Repetir la observación dos horas más tarde tomando nota de la hora. Efectuar repetidas observaciones de la misma manera cada noche durante dos semanas y redactar un informe detallando éstas. Indicar específicamente cómo varían de una noche a otra la iluminación de la Luna y su posición aparente; cSmo están orienlados sus cuernos o su terminador con respecto del Sol que se encuentra por debajo del horizonte occidental; cómo varía la posición de la Luna en el curso de una noche, las razones de dicha variacióil y también de la que se observa en noches sucesivas, ex. En un momento dado, en las cercanías del cuarto menguante (consultar previamente el almanaque) se repetirán las mismas observaciones pero al amanecer. ¿De qué manera concuerdan estas últimas observaciones con las realizadas al anochecer? 4.84 Observación de un eclipse solar Explicar a !os alumnos que los hombres de ciencia, mediante la observación de los eclipses, los intervalos de tiempo en que se producen y las sombras a que dan lugar, han podido recoger ciertas informaciones relativas a la forma, dimensiones y movimientos del Sol, la Luna y la Tierra (observar la figura). / / ' / 4.86 los alumnos observen directamente el ec1.pse porque sus ojos podrían resultar dañados. El empleo de un vidrio ahumado o de varias capas de pelicula velada superpurstas tampoco es completamente seguro. U n procedimiento seguro para observar un eclipse es hacerlo en forma indirecta. Los alumnos perforarán un trozo de cartón y el maestro ies indicará que 10 sostengan por encima de su hombro, vueltos de espaldas al Sol de manera que la imagen de éste se proyecte a través del orificio sobre un segundo trozo de cartón o papel que el alumno sostendrá frente a sí. Tampoco se les permitirá que observen al Sol directamente a través del agujero riel cartón (ver también el experimento 4.96). 4.85 Observación de un eclipse de Luna En este caso la observación directa es completamente segura. Procurar que los alumnos adviertan la forma del borde de la sombra proyectada por la Tierra cuando cruza el disco de la Luna, prueba de la redondez de la Tierra, aunque también podría ser proyectada por una Tierra con forma de disco (ver la figura) (ver también el experimento 4.96). ---_-' . . , , Eclipse de Sol '\ . / Y ' ' . -' A 6rbita de la Luna B Tierra c Luna Preguntar a los alumnos si pueden mencionar algunos de los procedimientos empleados para determinar la forma de la Tierra. indicarles que busquen en diarios o en un almanaque astron6mico las fechas en que se producirán eclipses. Cuando tenga lugar un eclipse visible en la zona, disponer lo necesario para salir al exterior a observarlo con el curso. Advertencia: No se debe permitir que Eclipse de Luna 6rbita de la Luna Tierra c Luna A B 4.86 El período de rotación del Sol Determinar el período de rotación del Sol y la posición de su eje observando los cambios de posición de las manchas solares. Se requieren los siguientes elementos: Un pequeño telescopio o en su defecto binoculares (por lo menos de 6 aumentos) ; una caja grande, un tablero deslizable, papel y lápiz. 4.86 Astronomía y ciencias del espacio Advertencia: No permitir que los alumnos observen directamente el Sol a través del instrumento. Si se emplean binoculares deberán montarse firmemente en el extrem o anterior de la caja (observar el dibujo a). Si se utiliza un telescopio se construirá para el mismo un parasol como puede verse en la figura b. Uno de los lados largos de la caja se dejará abierto para observa: por él. Disponer la &a de manera que su extremo posterior sea perpendicular a la dirección de los rayos solares. Sobre el mismo se colocará el tablero movible con un papel adosado. El ocular se enfocará en una posición algo diferente a la empleada para la observación directa, la que se determinará mediante ensayos. 4 con binoculares A A 228 Una vez establecido el diámetro de la imagen solar se podrán efectuar todas las observaciones sin variar sus dimensiones, lo que permitirá preparar anticipadamente el papel dibujando en él un círculo del tamaño adecuado,Conviene tener en cuenta que con unos binoculares de 6 aumentos, a una distancia de 1 metro detrás del ocular se obtendrá una imagen de 5 centímetros de diámetro. Con mayores aumentos se lograrán imágenes proporcionalmente más grandes. El tamaño de la imagen es también proporcional a su distancia desde el ocular. Las observaciones deberán efectuarse diariamente a la misma hora, preferentemente a mediodía. El papel se orientará siempre de la misma manera. Se marcarán rápidamente en el círculo, con ayuda de un lápiz, las posiciones de .algunas manchas solares y luego se tratará de representar sus dimensiones relativas y su forma aproximada. Mientras se realiza esta operación será necesario mover el papel. A medida que el Sol rota las manchas solares parecerán camb7ar de posición día tras día. Midiendo las diferencias de posición de las manchas en varios dibujos diarios se podrá determinar la velocidad del movimiento y SI las observaciones se prosiguen durante un mes o más podrá verse la reaparición del grupo de manchas luego de haber completado su rotación. Además, en el curso de dicho intervalo puede decaparecer una gran mancha y aparecer otras nuevas. Observacidn de los efectos del movimiento de la Tierra D 4.87 Un péndulo de Foucault U n buen soporte para un péndulo de Foucault que servirá para demostrar la rotación de la Tierra, puede construirse con b empleando un telescopio 4.86 Observación de los cambios de posición de las manchas solares A hacia el Sol R tapa cubriendo la segunda abertura c tablero deslizable D imagen del Sol Soporte para el péndulo de Foucault improvisado con una prefisa en forma de G 229 Astronomía y ciencias del espacio una prensa en forma de G a la que se soldará, en la parte interior de su m a n díbula, una bolilla de las empleadas en los cojinetes. Es mejor suspender el péndulo en el interior con la bolilla de cojinete apoyada sobre una hojita de afeitar sólida u otra superficie dura (ver el dibujo). Para suspender el {eso del péndulo, que puede ser una pelota de goma sólida, deberá e m plearse hilo de línea para pescar de nylon no retorcido. La longitud del péndulo no es importante, puede oscilar entre 3 y 30 metros. Cuando se hace oscilar un péndulo de este tipo el plano üe oscilación parece variar en el curso de pocas horas con relación a la marca efectuada en el suelo en el momento en que comenzó a oscilar libremente. Por supuesto, la responsable de este fenómeno es la Tierra que rota por debajo del peso del péndulo. Deberá cuidarse que el puntero, improvisado con una aguja de tejer corta introducida en la pelota esté perfectamente alineado con el hilo de suspensión. E n el piso se puede fijar una línea de referencia, trazada sobre una cartulina blanca asegurada m e diante chinches de dibujo. Esta deberá colocarse con precisión debajo del puntero cuando la bola esté en reposo. Para poner el péndulo en movimiento se atará un hilo de algodón a una tachuela fijada en la bola, alineándola de manera que el plano de oscilación coincida con la línea de referencia, luego se quemará el hilo en las proximidades de la tachuela. No es fácil lograr buenos resultados cuantitativos sin recurrir a muchos refinamientos, pero no es difícil la observación del efecto. 4.88 U n péndulo de Foucault en miniatura Instálese un péndulo de Foucault pequeño en un soporte colocado sobre una mesa giratoria o una silla de oficina que pueda rotarse. Los alumnos observarán el comportamiento del péndulo cuando se hace rotar lentamente la mesa. 4.89 L a variación en la posición d,e1 Sol en el curso de las estaciones A. Desde una posición fija determínese con precisión el punto del horizonte en 4.90 que el Sol desaparece al ponerse con referencia a los accidentes del terreno. Repítanse las observaciones con intervalos de una semana, por lo menos, durante cuatro semanas y calcúlese la rapidez de dicho cambio en grados por día (para estimar los grados, el puño cerrado con el brazo extendido subtiende aproximadamente 10'). B. Trazar una línea en el piso o en la pared de una' habitación iluminada por el Sol, anotando con exactitud el mes, día y hora. Al cabo de una semana se trazará otra línea. Repitiendo la misma operación en el transcurso de un año se obtendrá una serie de observaciones interesantes. La variación en la posición de la línea de semana en semana y de mes en mes es originada por el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. C. E n un lugar abierto clavar en el suelo verticalmente una estaca de 150 c m de largo y hacer que los alumnos lleven un registro de la longitud de su sombra, ia que medirán dos o tres veces por día en distintas estaciones del año. Anotarán la posición exacta de la sombra proyectada por la estaca marcando ésta y su longitud. Esta comparación se efectuará al comenzar el año escolar, en el invierno y la primavera, y al finalizar el período lectivo (véase también el experimento 4.68). D. Se redactará un informe explicando el significado de los oambios observados en función del movimiento de la Tierra. 4.90 Fotografía de trazos estelares U n a actividad m u y interesante para los alumnos que posean cámaras es la fotografía de trazos estelares producidos por la rotación de la Tierra. Se requiere una cámara fotográfica y película, un trípode u otro soporte sólido y un reloj. Se aguardará una noche despejada y sin luna y se elegirá un lugar libre de obstáculos que impidan la visibilidad del horizonte, al reparo de luces extrañas, c o m o faros de automóviles, etc. La cámara se apuntará lo m á s exactamente posible hacia el polo celeste (o si el observador se encuentra al norte del ecuador, hacia la estrella polar), fijándola 4.90 Astronomía y ciencias del espacio ya sea mediante un trípode o por medio de trozos de madera. Enfocar al infinito y abrir el diafragma a plena abertura; poner el disparador en 'tiempo' e iniciar la exposición. Dejar el aparato inmóvil durante dos o más horas evitando toda trepidación de la cámara; luego, cerrar el obturador durante uno o dos minutos cuidando de no mover la cámara. Abrir nuevamente el obturador durante un minuto y, finalmente, cerrarlo. Esta última exposición breve servirá para identificar el final de la toma. Anotar la hora del comienzo y terminación. Una vez revelada, la película mostrará los trazos estelares como arcos concéntricos que tendrán por centro al polo celeste. Los arcos más largos podrán medirse para Trazos estelares en torno del polo norte celeste determinar la longitud en grados de la rotación y partiendo de este dato se podrá calcular el período de rotación completa. Se pueden hacer exposiciones similares con la cámara apuntando hacia diversas direcciones y alturas. El estudio de los trazos resultantes indicará que todos ellos demuestran la rotación en conjunto de todo el cielo, 'alrededorde un eje que pasa por los polos celestes, 'como si se tratara de una esfera sólida con las estrellas fijas en su superficie. La trayectoria aparente de la Luna podrá mostrarse mediante exposiciones de 1 o 2 minutos, cada una obtenida con intervalos de 10 o 15 minutos, durante un par de horas o hasta que la Luna salga del 230 campo de la cámara. Deberán extremarse !as precauciones para evitar el desplazai:iiento de la cámara. La trayectoria del Sol podrá registrarse durante el día, de la misma manera. Advertencia: Bajo ninguna circunstancia deberá observarse el Sol a través del visor. Cerrar completamente el diafragma para evitar una exposición excesiva. (Ver también el experimento 4.75.) 4.91 Trazos estelares en color Las estrellas tienen tanto colorido c o m o los objetos terrestres aunque esto pasa generalmente inadvertido debido a que los ojos adaptados a la oscuridad poseen escasa sensibilidad al color. Una película para color m u y sensible y una cámara fotográfica con objetivo de por lo menos f 3,5 registrará B la estrella roja Betelgeuse de la constelación de Orión, o a la amarilla Capella, de Auriga y la dorada Albireo de Cygnus. En la constelación de Cassiopeia hay dos estrellas azules, una blanca, una dorada y una verde. U n a buena cámara con la que se puedan efectuar exposiciones largas, un trípode rígido y una película rápida son todo lo que se necesita. Las sencillas cartas estelares de este libro ayudarán a identificar las constelaciones. La biblioteca pública local debe contar con libros de astronomía para aficionados que incluyen mapas similares. En algunos países se pueden obtener también indicadores en forma de disco graduado en el que, haciendo coincidir el mes y el día con la hora, se obtiene la posición de las constelaciones visibles. La Tierra rota a razón de 15' por hora o sea, 1" cada 4 minutos. Para quienes se hallan en la superficie terrestre resulta más fácil apreciar este movimiento partiendo de la suposición de que las que se mueven son las estrellas. Además, éstas parecen girar alrededor del polo celeste respectivo. Cada estrella próxima al polo describe en su movimiento un círculo cerrado y a medida que aumenta su distancia de éste se incrementa el radio de curvatura de dicho círculo hasta el extremo de que las estrellas situadas en el ecuador parecen desplazarse en líneas rectas. Una estrella es una verdadera fuente 23 1 Astronomía y ciencias del espacio puntiforme de luz y no admite ningún movimiento de la cámara, a menos que se desee registrar ‘colas de cerdo’ en vez de imágenes estelares. Podrá evitarse todo movimiento perturbador montando la cámara sobre un trípode rígido, cubriendo el objetivo con un trozo de cartón, e m pleando un disparador de cable, largo, para abrir el obturador en ‘tiempo’o ‘bulbo’, esperando luego m á s o menos 3 segundos para que cese toda vibración de la cámara y recién entonces retirando el cartón que cubre el objetivo. Al finalzar 13 t.xposición cubrir nuevamente el objetivo con el car‘tón antes de cerrar el alsparador. Notu: Los laboratorios cornercialcs de revelado probablemente no reconocerán las imágenes estelares como tales y devolverán los negativos sin copiar, a menos que se los instruya al respecto. 4.92 Fotografía de constelaciones A. La fotografía de las constelacionesagrega una motivación estética a la de los trazos estelares. Se pueden lograr hermosas copias y diapositivas tanto en blanco y negro como en color y han probado ser un medio de enseñanza m u y efectivo. Existen muchas técnicas para fotografiar las constelaciones, pero una de las preferidas es la siguiente: Elegir una constelación determinada, emplazar la cámara, y exponer durante 30 minutos con película en blanco y negro m u y rápida (400 ASA) con una abertura del objetivo de f 11, luego cubrir el objetivo durante 2 minutos, abrirlo a f 4 y desenfocarlo ligeramente. Finalmente, descubrir el lente durante 3 minutos o más. Una pantalla difusora sobre el objetivo durante la exposición final producirá el mismo efecto que un leve desenfoque. La fotografia resultante mostrará la constelación que aparecerá como proyectándose en el espacio con todas sus estrellas seguidas por una cola. B. Las diapositivas de 35 m m subexpuestas y descartadas se pueden perforar con la punta de un alfiler reproduciendo la forma de las diversas constelaciones. Estos ‘slides’ pueden proyectarse sobre una pantalla u observarse con un visor para que los 4.93 alumnos identifiquen las constelaciones. Se pueden también introducir en una ranura practicada en un tubo de 105 usados para el envío de correspondencia y observarse colocando el mismo frente 0 una fuente de luz (ver la figura). ‘Slides~para la enseñanza de las constelaciones confeccionados con película descactada 4.93 Fotografía de satélites artificiales La fotografía de los satélites constituye un placer. La técnica a emplearse es la descripta más arriba, para los trazos estelares. Una excelente película para este fin es la Kodak Tri-X Pan. C o m o revelador se usará el HC-110de Kodak, diluido 1: 15 durante 4 minutos. El principal problema es saber de antemano hacía dónde apuntar la cámara. Existen diversas fuentes de donde se puede obtener esta iriformación:. muchos periódicos publican diariamente la hora, la altura sobre el horizonte oeste o este expresada en grados y la dirección de la trayectoria de todos los satélites visibles. También los observatorios astronómicos locales y asociaciones astronómicas de aficionados podrán suministrar los datos requeridos. La fotografía de satélites es particularmente gratificante cuando la trayectoria del satélite pasa a través de una constelación m u y conocida o si se tiene la fortuna de que dos satélites crucen el campo de la fotografía. Es este factor desconocido el que ejerce una continua atracción sobre el fotógrafo astronómico, tanto aficionado como profesional. 4.94 Astronomía y ciencks del espacio 4.94 Determinación de la línea norte-sur por medio del sol A. Si se dispone de un reloj, ajustarlo para que indique el tiempo sohr medio local y proceder como se indica: Al norte del ecuador: Orientar el reloj de modo que su manecilla horaria apunte hacia el Sol. La bisectriz del ángulo que forma la aguja horaria y las 12 indica la dirección de la línea norte-sur. A ¿ sur del ecuador: Orientar en la dirección del Sol las 12 del reloj. La posición de la línea norte-sur se determina como en el caso anterior. B. Si no se dispone de un reloj se puede utilizar en su lugar la sombra proyectada por una estaca clavada verticalmente en el suelo. A medida que el Sol cruza el cielo en el curso del día, la sombra de la estaca rotará y además se acortará durarite la mañana, alargándose nuevamente en Ia tarde. Cuando la sombra es m á s corta, cerca del mediodía su extremidad más distante de la estaca apuntará hacia el norte o sur, según la experiencia se efectúe al norte o al sur del ecuador. Modelos y demostraciones para la enseñanza de la astronomía 4.95 Fases y eclipses lunares Los materiales necesarios son: Una linterna enfocable, una pelota blanca y su coporte para sostenerla, un globo terráqueo y una habitación previamente oscurecida. A. Fijar la linterna de m o d o que ilumine plenamente a la pelota e indicar a los alumnos que observen a ésta desde diferentes direcciones con lo que verán ‘lunas’ en creciente, en sus cuartos, gibosas y llenas. Pedirles que redacten un informe Desde el punto A de la superficie terrestre, la Luna se observa alta, en el cielo. U n observador situado en B en el mismo instante, la vería mucho más baja 232 a propósito de estos aspectos, relacionándolos con las fases cambiantes y la iluminación de la Luna verdadera. Demostrar haciendo rotar el globo cómo las horas de salida y puesta de la Luna están estrechamente relacionadas con las fases. E n el primer cuarto, la Luna sale cerca de mediodía, alcanza su altura máxima en el cielo a la puesta del Sol y se pone cerca de medianoche. Si se observa el globo dirigiendo la visual verticalmente sobre la posición geográfica de la localidad propia, se podrá reproducir la relación de la Luna con el horizonte en sus posiciones de salida y puesta (ver la figura). . B. Con ayuda del mismo dispositivo se pueden representar los eclipses. Los eclipses lunares, parciales o totales, podrán simularse situando la Luna en la sombra proyectada por el globo terráqueo. Si se la sitúa entre la linterna y el globo SU sombra se proyectará sobre la Tierra demostrando que un eclipse solar es visible desde un área mucho menos extensa que aquella desde la que es dable observar un eclipse de Luna -este último es observable desde todo el hemisferio terrestre frente al cual se encuentra la Luna- (ver también las figuras correspondientes a los experimentos 4.84 y 4.85). Las demostraciones relativas a los eclipses podrán ,adaptarse como actividades prácticas en las que todos los alumnos construirían modelos de arcilla de la Tierra y la Luna iluminándolos con linternas. 4.96 ¿Qué aspecto presentan los eclipses solares? El Sol se representará mediante una iámpara eléctrica opaiina que proyecte luz a través de un agujero circular de 5 c m de diámetro practicado en un cartón ennegrecido. E n el contorno de este agujero se dibujará con lápiz rojo la corona solar. U n a bolilla de madera de 2,5 c m de diámetro clavada en una aguja de tejer representará a la Luna. El observador mirará el eclipse a través de uno de los Luna varios agujeros efectuados con un alfiler en una pantalla situada en la parte delantera del aparato (observar la figura). La 0 233 Astronomía y ciencias del espacio corona sólo es visible desde la posición correspondiente a la totalidad del eclipse. La posición de la Luna s,e regula mediante un rayo de bicicleta de alambre rígido fijado en el frente del aparato (ver tunibien el experimento 4.84). Imitación de un eclipse de Sol 4.97 ¿Por qué no se produce un eclipse en cada novilunio o plenilunio? El modelo para esta demostración se construye, como se indicará a continuación, empleando discos de cartón, cuentas, b3litas, bolillas para cojinetes o modelos de arcilla que representen al Sol, la Tierra y la Luna. La órbita lunar presenta una inclinación suficiente para que la Luna pase generalmente por encima o debajo de la sombra proyectada por la Tierra o 4.97 Modelo para demostrar las circunstancias en que se producen eclipses A ecíipse de Sol B eclipse de Luna c no se producen eclipses de la región del espacio situada entre la Tierra y el Sol. Todos los discos pequeños, semicirculares, que representan a la órbita lunar, tendrán igual inclinación en el mism o sentido, que probablemente deberá exagerarse para que su relación con el fenómeno resulte más evidente. Si se pre- 4.98 fiere, en la hoja de cartón que representa al piano de la órbita terrestre se pueden practicar ranuras para insertar los discos de la órbita lunar completa que la muestren tanto por debajo como por encima de dicho plano. 4.98 L a causa de las estaciones Se utilizará una pelota de g o m a perforada para representar a la Tierra, por ejemplo, una de tenis. A través de la misma se insertará un alambre de 15 c m de largo o una aguja de tejer que representará al eje de la Tierra. Sobre un cartón se dibujará un círculo de alrededor de 40 c m de diámetro que hará las veces de la órbita terrestre. A unos 15 c m por encima del centro del cartón se suspenderá una lámpara eléctrica que ocupará la posición del Sol. Puede usarse también una vela encendida. Colocar sucesivamente la pelota que representa a la Tierra en las cuatro posiciones que ilustra la figura, con su eje inclinado aproximadamente 23",5. Observar la extensión de la superficie de la pelota que está siempre iluminada. Comprobar en qué región de la misma inciden 4.98 El invierno y el verano A 20 de Marzo B 21 de Junio c 23 de Septiembre D 21 de Diciembre E ecuador F trópico de Cáncer a trópico de Capricornio H círculo polar ártico J círculo polar antártico 4.98 Astronomía y ciencias del espacio perpendicularmente los rayos solares. Verificar en cada una de las cuatro posiciones en qué hemisferio los rayos solares inciden en forma inclinada. Repetir el experimento con la aguja en posición perpendicular a la superficie de la mesa, en cada una de las cuatro posiciones y comprobar qué ocurriría si el eje de la Tierra no estuviera inclinado (ver también el experimento 4.70 A.). 4.99 Causas de la desigualdad en la duración del día y fa noche en algunos lugares de la Tierra Trazar un círculo grqde, que representará a la órbita terrestre y dos líneas perpendiculares entre sí que pasen por su centro E n los puntos de intersección de éstas con el círculo, escribir sucesivamente en sentido contrario al de las agujas del reloj: 20 de marzo, 21 de junio, 23 de C Desigualdad en la duración del día y la noche E ecuador A 20 de Marzo P trópico de Cáncer B 21 de Junio O círculo polar ártico c 23 de Septiembre D 21 de Diciembre n Sol septiembre y 21 de diciembre. Estas son las posiciones de la Tierra con respecto del Sol en dichas fechas. Trazar un pequeño círculo que represente a la Tierra en la posición correspondiente al 21 de junio. El polo norte ocupará una posición ex- 234 céntrica aproximadamente a 1/3 del radio del círculo terrestre en la dirección del Sol. Para cualquier otra fecha o posición orbital de la Tierra (que pueden determinarse empleando el transportador) la posiciOn del polo dentro del círculo que representa a la Tierra, permanecerá invariable (ver la figura). En éste se podrán trazar el trópico de Cáncer y el ecuador. E n consecuencia, el límite entre las zonas diurna y nocturna estará definido por la perpendicular a la línea Tierra-Sol, que pasa por el centro de la Tierra. Empleando um diagrama de este tipo se puede efectuar una estimación de la iluminación solar en diferentes latitudes en una fecha determinada (por ejemplo, m e diante el diagrama se puede verificar que el 1 9 de agosto, en el círculo polar ártico el Sol estará sobre el horizonte aproximadamente 18 horas, pero el 1'' de noviembre sólo 6 horas). 4.100 Efectos del ángulo de incidencia de los rayos solares sobre fa cantidad de calor y luz recibida por la Tierra Confeccionar un tubo de sección cuadrada de 2 c m x 2 c m x 32 c m plegando un trozo de cartón y confeccionar con cartón m u y rígido una tira de 23 c m de largo por 2 cr.ti de ancho. Pegar esta tira en una de las caras del tubo dejando sobresalir una prolongación de 15 cm. Apoyar el extremo de ésta sobre la superficie de la mesa e inclinar el tubo de modo que forme un ángulo de aproximadamente 25".*Colocar una linterna o una vela encendida en el extremo superior del tubo y marcar sobre la mesa el área iluminada por la luz ,que pasa a través del mismo. Repetir la experiencia dando al tubo una inclinación aproximada de 15" y hacerlo luego nuevamente con el tubo en posición vertical. Comparar las dimensiones de las tres zonas iluminadas y calcular sus áreas. Destacar la analogía de este experimento con la forma en que los rayos solares inciden en la superficie terrestre. ¿Es mayor la cantidad de calor y luz recibida del Sol por unidad de superficie cuando los rayos inciden en forma inclinada o cuando lo hacen verticalmente? 235 Astronomía y ciencias del espacio 4.101 Construcción de un espectroscopio, Análisis de sustancias Los científicos frecuentemente pueden analizar la composición de materia situada a grandes distancias mediante el empleo de un instrumento sumamente sensible denominado espectroscopio. Este se ha utilizado para determinar la composición química del Sol y otras estrellas y la de la atmósfera de diversos planetas. Los astronautas emplearán en el futuro este tipo de instrumento para analizar la composi- 4.103 espesor de una hojita de afeitar y para asegurar un mejor resultado se ajustará al final (ver la figura). Observar diversos gases luminiscentes a través del espectroscopio, tales como el argón o neón usados en lámparas o letreros luminosos. Examinar las líneas luminosas del espectro indicadoras de la estructura característica de cada elemento (ver el experimento 2.222). Modelos para las ciencias del espacio 4.102 Descubriendo la acción y ¿a reacción Este tipo de actividad introducirá a los alumnos en las leyes de Newton acerca del movimiento. U n espectroscopio construido con una caja de zapatos ción química de sus alrededores inmediatos. La luz al penetrar en el espectroscopio es dispersada por una red de difracción desdoblándose en bandas coloreadas denominadas espectro. La materia se puede identificar fácilmente porque el espectro de cada elemento químico presenta determinadas líneas brillantes características. Los materiales requeridos para la construcción del espectroscopio consisten en una caja de zapatos, una réplica de red de difracción (consultar los catálogos de proveedores de accesorios científicos), un poco de cinta para enmascarar y una hojita de afeitar partida en dos. E n el centro de uno de los extremos de la caja efectuar un agujero de aproximadamente 2 c m de diámetro y fijar sobre el mismo con ayuda de la cinta un trozo de la réplica de la red, por la parte interior de la caja. En el otro extremo de ésta practicar una ranura de 2,5 x 0,5 c m que deberá ser paralela a las líneas de la red. Esta ranura deberá cubrirse por su parte interior con otra ranura más estrecha aiin construida con las dos mitades de la hojita de afeitar dispuesta con ambos filos enfrentándose. Las dos medias hojitas se mantendrán juntas fijándolas por medio de la cinta engomada. El ancho de la ranura deberá ser igual al A. U n alumno calzado con patines, levantará una pelota grande por sobre su cabeza y la arrojará a un compañero. ¿Se mueve el alumno con patines? ¿En qué dirección? ¿Por qué? Tratar de realizar el experimento anterior con dos alumnos, ambos con patines, que traten de cojer al vuelo la pelota. ¿Qué ocurre? (ver asimismo los experimentos 2.249, 2.250 y 2.251). B. Se puede improvisar un sencillo motor a reacción con un globo de goma. Indicar a un alumno que 10 infle y lo sostenga por encima de su cabeza con el pico cerrado, soltándolo luego. Pedir a la clase que explique lo ocurrido. Este experimento puede complementarse haciendo que los alumnos inflen un globo y manteniendo cerrado su pico lo apunten hacia un blanco cualquiera tratando de acertarle. Por lo general no tendrán éxito porque el globo carece de dispositivos de guiaie. Indicarles que le construyan aletas caudales que afectarán el equilibrio del globo y podrán sujetarse al mismo mediante una banda de goma colocada alrededor de su extremidad frontal y en la cual podrán engancharse pequeños pesos, como por ejemplo broches para papeles. Así se logrará equilibrar el globo dotándolo adem á s de un sistema de guiaje. ¿Pueden ahora los alumnos acertar en el blanco? 4.103 Construcción de motores de acción y reacción A. Bote impulsado mediante un globo. Quitar uno de sus lados a un envase de cartón 4.103 Astronomía y ci,encias del espacio para leche y hacerle un orificio en el fondo, cerca del borde; insertar en dicho agujero un tubito de vidrio y conectarlo al globo ajustándolo con una banca de goma (ver la figura). Inflar el globo y poner el ‘bote’ en una tina con agua; ¿navega? ¿En qué dirección? ¿Varía su velocidad si el extrem o abierto del tubo de vidrio está debajo, de la superficie ,dd agua? Si no se consiguen envases de leche del tipo ilustrado en la figura puede confeccionarse un dispositivo similar con una caja de zapatos. 236 la noción de impulso, al sentir el choque producido por el agua al pasar por la manguera de riego del jardín. Al aumentar la cantidad de agua que circula por la misma, ésta comienza a moverse; ¿en qué direición se mueve? ¿Qué ocurre con su movimiento a medida que aumenta la presión del agua? Conectar la manguera a un molinete para riego y aumentar gradualmente el caudal de agua observando la velocidad con que gira el molinete: ¿lo hace más rápido o m á s lentamente? B. El impulso puede determinarse por medio de una balanza (ver la figura). Poner en uno de los platillos pesas (de 10 a 50 g). Sostener firmemente encima del otro platillo un globo inflado dejando Wcapar el aire de manera que incida contra éste. ¿A cuántos gramos equivale el im- B. Cohete impulsado por un globo. Por medio de una cinta de celofán un alumno sujetará una pajita para sorber refrescos, lateralmente a un globo de forma alargada, pasando luego por el interior de ésta un alambre fino (ver la figura), uno de cuyos extremos se sujetará a uno de los postes del cerco de la escuela o a la manija de la puerta. Seguidamente, tensará el alambre atando su otro extremo en el lado opuesto de la habitación o patio. U n a vez inflado el globo se lo soltará de improviso. ¿Qué distancia recorre? Emplear globos de diversos tipos y experimentar con distintas cantidades de aire expresando m e diante cifras y gráficos los resultados que se obtengan aumentando éste. Repetir la experiencia con globos de distintas formas. Posiblemente los alumnos inventen otros dispasitivos en los gue pueda aplicarse con mayor eficiencia el principio de la acción y reacción. 4.104 Descubriendo los efectos del impulso A. E n el patio de la escuela, o la casa, los nifios pueden comen’zara familiarizarsecon pulso producido por el aire proyectado sobre el platillo de la balanza? (Ver también los experimentos 2.305 y 4.117.) C. Los grandes cohetes pueden generar un impulso de 300.000 a 1.000.000de kg. Analizar con los alumnos el concepto de que el peso de un cohete de 5.000 kg es el empuje hacia abajo, o atracción, ejercida sobre éste por la gravedad terrestre con una fuerza equivalente a 5.000 kg de peso. Para poder elevarse, el cohete debe primero superar ese empuje hacia el centro de la Tierra y por lo tanto su impulso debe exceder los 5.000 kg. ¿Cuál de los siguientes cohetes alcanzará mayor altura y por qué? 1 Astronomía y ciencias del espacio 237 Peso 500.000 kg 500.000 kg 500.000 kg Impulso 500.500 kg 750.000 kg 1 .OOO.OOO kg 4.105 Descubriendo la ingravidez Para poder estudiar el movimiento de un cuerpo se requiere un sistema de referencia, es decir, algo con respecto al cual se pueda determinar la posición de dicho cuerpo en un instante dado. En muchos experimentos se adopta.un sistema de referencia fijo con relación a la Tierra,como por ejemplo cuando estudiamos la caída de un cuerpo. En dicho sistema, la Tierra se halla en reposo. Si se desean estudiar los cambios estacionales será preferible sin embargo un sistema de referencia en que el Sol se encuentre en reposo y la Tierra en movimiento. describiendo su 6rbita. Se deduce de lo dicho que la respuesta a la,preguntade si un objeto está o no en movimiento depende del sistema de referencia que adoptemos. Del sistema de referencia depende no solamente la posición, sino también el peso de un objeto. El experimento que se describe a continuación ilustrará la ingravidez. A. Atar un piolín del que previamente se habrá suspendido un soldado de juguete u otro objeto de modo que quede unido holgadamente a la parte superior de un armazón formado por tres piezas de madera ensambladas, como indica la figura. 4.105 Se levantará todo el conjunto tomándolo por el piolín y una vez suspendido e inmóvil se soltará éste. Cuando el soldado cae se comprobará que su posición relativa dentro del armazón permanece invariable. C o m o no está sostenido ni por la cuerda ni por el armazón, se encuentra en estado de ingravidez con relación a sus alrededores, es decir, al sistema de referencia empleado. B. El peso de un objeto depende también de su posición. Si éste se determina con relación a un sistema de referencia solidario con la Tierra,coirkide con la atracción gravitatoria terrestre que actúa sobre dicho cuerpo. Esta fuerza decrece a medida que el objeto se aleja de la Tierra hasta que finalmente se torna insignificante. Cabe hacer notar que es el peso del cuerpo el que varía bajo las circunstancias señaladas. La masa (o cantidad de materia que contiene, expresada en kg) no varía, en tanto no entremos en el campo de la física relativista donde los objetos se mueven con velocidades que se aproximan a la de la luz. U n astronauta cuya masa en la superficie terrestre sea de 90 kg tendra la misma masa en la superficie de la Luna, pero su peso que en la superficie de la Tierra era de 90 kg-peso será sólo de alrededor de 15 kg-peso en la superficie lunar. Empleando las unidades SI, la masa es de m kg, pero el peso es de m g Newtons. Dado que en la Luna g equivale aproximadamente a un sexto de su valor terrestre, el peso de un hombre en la Luna será también alrededor de la sexta parte de su peso en la Tierra (ver los apéndices 1 y 2). C. Una nave espacial en órbita se halla aún dentro del campo gravitatorio terrestre. Su peso es exactamente la fuerza requerida para mantenerla en órbita. Sin embargo, en un sistema de referencia solidario con .dicha nave, todo lo que se encuentre en su interior será ingrávido y con un leve impulso contra una de las paredes un tripulante podrá proyectarse a sí mismo contra la pared opuesta. Más allá de la de la Tierra el efecto de la fuerza gravitatoria se tcrna insignificante y la nave espacial se moverá en 4.105 Astronomía y ciencias del espacio línea recta, a menos que sobre ella actúen fuerzas generadas por su propio motor o por la acción de otros cuerpo;, como por ejemplo, la Luna (primera ley de Newton) . Fuera de la nave espacial, un hombre lo suficientemente libre para moverse, podría impulsarse a sí mismo hacia cualquier dirección y no retornar jamás. Para evitar tal posibilidad se fijan cables de seguridad a los trajes espaciales de los astronautas que van a trabajar en el espacio. 4.106 Un lanzador de satélites Se necesitan los siguientes elementos: un balde, una pelota de fútbol y una percha de alambre (o un alambre adecuado), una plomada o peso, un piolín y un tubo de ensayo o cierto tipo de tapa adecuada. Poner ia pelota sobre el balde de manera que quede bien sujeta. Enderezar el alambre hasta obtener una varilla recta de unos 30 c m de longitud,y dar forma curva al resto improvisando una base circular en la forma indicada en la figura. Asegurar esta base circular sobre la pelota e m pleando cinta de enmascarar, de manera que la porción recta de 30 c m quede en posición perpendicular sobre el centro de la pelota. Atar la plomada o peso al piolín y asegurar el otro extremo de éste mal tubo de ensayo o tapa, por medio de una cinta engomada. Invertir dicho tubo ,sobre el alambre vertícal (observar la figura). Explicar a los alumnos que la pelota 238 representa a la Tierra y la plomada a un satélite artificial. Para poner la plomada en movimiento hacia cualquier dirección sólo se requiere darle un ligero golpe con el dedo. Dejar que los alumnos descubran por sí mismos que ocurre cuando se lanza un satélite de las siguientes maneras: 1. Aplicando un leve golpe a la plomada hacia arriba e impulsándola afuera de la superficie de la pelota como se ilustra en la figura ¿qué ociirre? (La plomada se moverá hacia arriba y luego retrocederá cayendo hacia el punto de partida. Reproducirá el movimiento de un cuerpo proyectado verticalmente desde la tierra con escasa velocidad.) 2. Impulsando la plomada hacia afuera mediante un golpe suave pero con cierto ángulo de inclinación con respecto a la superficie de la pelota. Explicar lo que ocurre mediante un diagrama. (La plomada se aparta de la pelota y luego retrocede nuevamente cayendo a cierta distancia del punto de partida según el ángulo de lanzamiento y la fuerza del golpe.) 3. Proyectando la plomada hacia afuera de la pelota mediante un golpe más fuerte y bajo cierto ángulo. Confeccionar un esquema de la órbita. (La plomada se apartará de la pelota, describirá círculos y aterrizará. Evidentemente al completar una órbita pasará por el punto inicial de la misma.) A Modelo de un dispositivo lanzador de satélites pelota percha de alambre (o un alambre adecuado) c tapa metálica o tubo de ensayo D piolín E plomada o peso F balde A B W 1 , 239 El tiempo 4.108 El tiempo Construcción de instrumentos y de una estación meteorológlca El tiempo es un tema cercano a la vida cotidiana de cada niño. Aun en los niveles inferiores de la enseñanza primaria se pueden realizar, día tras día, observaciones del estado atmosférico. E n los niveles intermedios se puede construir una estación meteorológica sencilla. E n los cursos de ciencia general y posteriores se puede efectuar un estudio m á s detallado acerca de las causas que originan los fenómenos meteorológicos. E n todas las etapas de esta labor será ventajoso representar gráficamente los resultados de lecturas y observaciones, siempre que esto sea posible. 4.107 Construcción de una veleta La veleta sirve para indicar la direccidn del viento. Elegir un trozo de madera de unos 25 c m de largo y 1 cm2 de sección y practicar con una sierra hendeduras centrales en sus dos extremos hasta una profundidad de 6 cm. Conseguir después una tablilla delgada, de 10 cm, que se adapte exactamente a de gas o de alcohol. En el punto de eqilibrio de la veleta perforar en la madera un agujero de un diámetro apenas superior al del tubo del cuentagotas y de una profundidad igual a m á s o menos las tres cuartas partes del espesor de la madera. Introducir el tubo de vidrio en este orificio, con la punta hacia arriba y fijarlo sólidamente con cola o masilla. C o m o soporte elegir una barra de madera blanda de 1 m más o menos de largo en cuyo extremo se habrá hundido un clavo pequeño cuya punta se aguzará con una lima. Introducir ésta en el cuentagotas e instalar la veleta sobre un techo o en lo alto de un mástil para que esté expuesta a los vientos de todos los cuadrantes. Fijar al poste brazos de alambre gruesos y curvar sus extremos para que form e n las letras N, E, S y O, o bien soldar en los mismos letras grandes recortadas de chapa metálica. 4.108 Construcción de un indicador de la velocidad del viento Seleccionar dos trozos de madera liviana de aproximadamente 50 c m de largo y 1 cm2 de sección y exactamente en la parte media de cada uno hacer una muesca de 1 c m de largo y aproximadamente 0,5 c m de profundidad, exactamente en el centro de cada trozo y ensamblarlos. Tomar un tubo de vidrio de un cuentagotas y cerrar su punta haciéndolo girar sobre la llama de un mechero de gas o alcohol. C o m o en el experimento anterior, practicar un agujero exactamente en el centro de la cruz de una profundidad de aproximadamente los tres cuartos del espesor de la madera y asegurar el cuentagotas con cola o masilla. Elegir cuatro tapas de cajas de metal para cigarrillos o cuatro platillos de material plástico y fijarlos mediante clavitos o tornillos en el extremo de cada uno de los brazos de la cruz, cuidando de que todos tengan la concavidad dirigida en el mismo sentido (observar la figura). Para este indicador de velocidad fabricar un soporte análogo <+=jK-< c-- , esas ranuras y recortar de la misma dos pedazos, uno con forma de punta de flecha y otro que constituir& la cola, como puede verse en la figura. Insertar la punta y cola de la veleta en las ranuras fijándolas por medio de cola o clavos pequeños. Poner después en equilibrio la veleta sobre el filo de un cuchillo y marcar el punto correspondiente a la posición de equilibrio. Conseguir un tubo de vidrio de un cuentagotas y cerrar la punta haciéndola girar en la llama de un mechero 4.108 El tiempo al de la veleta. Hundir un clavo en el extremo de este soporte y agudizar la punta con una lima. J . Este anemómetro girará bajo la presión del viento. Se tendrá una idea aproximada de Ica velocidad horaria del viento en kilómetros contando el número de vueltas efectuadas en 30 segundos y dividiendo dicho número por 3. También se puede determinar la relación entre la velocidad del viento y el número de vueltas que da el contador realim n d o con él, en un día calmo, un paseo en auto, sosteniendo el aparato fuera de la ventanilla delantera; pedir al conductor que vaya a 5 km por hora y contar el número de vueltas del anemómetro en 30 segundos. Repetir la operación viajando a velocidades de 10, 15, 20, 25, 30, 40 km por hora, etcétera. El anemómetro se instalará en un lugar expuesto a los vientos que soplan desde todas direcciones. 4.109 U n anembmetro de deflexión. Para la construcción de un anemómetro de deflexión se deberá obtener, en primer término, un trozo de madera de aproxi- 240 madamente 25 x 2 x 1 c m y efectuar en uno de sus extremos un corte con una sierra en el que pueda insertarse un transportador, que se fijará con un poco de cola. Antes de que se seque el encolado se perforará un agujero de 0,5 c m de diámetro que atraviese la varilla pasando por el centro del transportador. Luego se doblará un trozo de alambre, procedente ue Una percha para ropa, en la forma indicada en la figura y se suspenderá pasándolo a través de la perforación realizada precedentemente. Recortar un trozo de cartón de alrededor de 10 x 8 c m y asegurarlo al a1,ambre mediante cinta engomada o grapas. Se observará que la pantalla de cartón deberá tener una hendidura para que pueda oscilar alrededor del transportador cuando el viento ejerza presión sobre ella. Seguidamente se procederá a equilibrar esta parte del anemómetro sobre el filo recto de una regla, atornillando en su extremo más liviano tarnillos para madera en la cantidad necesaria. E n el punto de equilibrio se practicará un agujero de diámetro suficiente 'comopara permitir la inserción de un tubo de vidrio que hará ],as veces de apoyo. Este se puede confeccionar sosteniendo el extremo de un tubo sobre una llama durante el tiempo suficiente para cerrar la abertura. U n a vez frío cortar el tubo a una distancia de unos 3 c m del extremo cerrado. Se obtendrá asi una cápsula similar a la mitad de una ampolla para remedios. Jnsertarla en el agujero perforado en la madera asegurándola firmemente con cola. A continuación introdúzcase un clavo en el extremo de un palo de escoba o un trozo de madera similar y córtese la cabeza del mismo aguzando la paGe cortada con una lima hasta convertirla en una fina punta. El anemómetro se colocará sobre el clavo, de manera que el cojinete de vidrio apoye sobre la punta. El instrumento deberá girar libremente enfrentando al viento. (Observar la figura.) Para calibrar el dispositivo será menester hacerse conducir en automóvil en un día calmo y por un camino poco frecuentado. Sostener el anemómetro fuera de la ventanilla y con el automóvil marchando El tiempo 241 4.110 a 5 kilómetros por hora hacer una marca sqbre el transportador que indique la posición de la pantalla a dicha velocidad. Repetir la operacion con velocidades de 10, 15, 20, 25 km por hora, etc. Pese a no ser un instrumento de precisión, el funcionamiento de este aparato será sorprendentemente eficiente. 4.110 Construcción de un anemómetro de tubo de presión El principio en que se basa el funcionamiento de un anemómetro de este tipo se puede ilustrar sostenienbo un embudo acoAnemómetro de tubo de presión Vista frontal. El instrumento se ha representado separado para hacer visibles los dos anillos 'atornillables y el clavo de sostén 4.1 10 El tiempo plado a un tubo en U cerca de un ventilador de tres velocidades. Los alumnos que demuestren interés por los proyectos de tipo manual pueden construir un instrumento eficaz. Montar en la forma ilustrada en la figura, un tubo er? forma de U sobre una tabla plana, conectando al mismo un embudo. E n dicho tablero se atornillará una veleta construida de madera delgada o metal. Una regla fijada también al tablero servirá para medir la elevación del agua en el brazo del tubo en U. En el dorso de la tabla se atornillarán dos anillos por los cuales pasará una espiga (una vara de madera de sección circular), de tal manera que el anillo inferior descanse sobre un pasante a través de aquélla. Las superficies de contacto entre los anillos y la espiga deberán lubricarse con vaselina u otro lubricante. (Observar en la figura la vista frontal del aparato.) La velocidad del viento es aproximadamente proporcional a la diferencia de altura entre ambas columnas de agua del tubo en U. La cantidad de agua requerida inicialmente en éste se determinará experimentalmente al calibrar el instrumento y deberá mantenerse invariable, si se espera cierta precisión del mismo. Si en el tubo en U se sustituye el agua por alcohol, el anemómetro podrá exponerse a temperaturas inferiores a1 punto de congelación. Agregando al agua una pequeña cantidad de negro de h u m o se formará un anillo en el interior del tubo que indicará la racha de viento m á s intensa del intervalo en que se efectuaron las lecturas del instrumento. 4.1 11 Construcción de un pluviómetro A. Un pluviómetro simple. Es fácil cons- truir un pluviómetro sencillo utilizando un embudo, una botella y una probeta graduada para medir el volumen del agua recogida (ver la figura). Lo ideal sería que el embudo estuviera provisto de un borde vertical m u y fino o una proyección horizontal en el mismo para evitar que las gotas de lluvia al rebotar salten hacia el exterior. El aparato deberá enterrarse de modo que el embudo sobresalga unos pocos centímetros sobre el nivel del suelo. 242 B. Otro modelo de pluviómetro. Elegir un recipiente de hojalata de unos 10 c m de diámetro y 14 c m de alto y procurarse otro recipiente cilíndrico de unos 3 c m de diámetro y por lo menos 25 c m de alto que quepa de pie dentra de !e lata. Colocar ésta sobre una mesa bien horizontal y llenarla con agua exactamente hasta 1 c m de altura, que se medirá con una regia graduada. Pegar una banda de papel de 1 c m de ancho a lo Iargo del recipiente cilíndrico. Verter en el recipiente el agua contenida en la lata y señalar sobre el papel el nivel que alcanza; medir la distancia entre esta señal y el fondo del recipiente y transportar esta medida hacia arriba,a lo largo de toda la banda de papel. Dividir cada intervalo en 10 partes iguales: cada una representará l m m de lluvia. El recipiente así graduado permite medir pequeñas cantidades de lluvia. Para armar el pluviómetro se colocará un embudo cuyo diámetro sea aproximadamente igual al de la lata, sobre el recipiente cilíndrico, que a su vez se introducir& en la lata. Este pluviómetro se El tiempo 243 instalará en un lugar descubierto donde no corra peligro de volcarse. Si la lluvia e$ ligera será recogida y medida en el recipiente pequeño. Si se trata de una lluvia fuerte el agua desbordará y'será recogida por la lata; se podrá medir echándola en el recipiente. Si se quiere medir la lluvia en pulgadas habrá que verter en la lata 2,5 c m de agua, trasvasarla después al recipiente, marcar la altura alcanzada por el agua, y dividir la escala en la forma indicada. Una forma mejor para determinar la cantidad de lluvia mida en centímetros o pulgadas consiste en graduar el recipiente pequeño en función de su propio radio y del radio del embudo colector aplicando la siguiente fórmula: .Altura del agua en el recipiente - 6,113 frontar el aparato con otro cuyas indicaciones hayan sido verificadas. En su defecto, colocar el instrumento en un s-ecipiente que contenga agua caliente, recubierto con una toalla hiameda. Cuando la flecha indicadora haya alcanzado el punto de máxima deflexión señalar e! mismo COI? el número 100, pues el aire contenido en Cuadrado del radio del embudo - Altura de la lluvia Cuadrado del radio' del recipiente 4.1 12 Construcción de un higrdmetro capilar Este aparato permite leer directamente el grado de humedad relativa sin' necesidad de recurrir al empleo de tablas. Conseguir algunos cabellos humanos de unos 30 c m de longitud y desengrasarlos en una solución diluida de soda cáustica. Fijarlos por un extremo a la parte superior de un soporte y mantenerlos tensos colgándoles un peso de unos 50 g después de enrollarlos con dos o tres vueltas en un carrete solidario de un eje que pueda girar libremente en unos apoyos hechos con un trozo de hojalata y asegurados al soporte a una distancia de unos dos tercios de su altura, a partir del punto de suspensión. Para lograr mayor sensibilidad, el diámetro del carrete deberá ser pequeño. Fijar al eje una flecha indicadora liviana, construida de madera de balsa. La escala graduada podrá confeccionarse adaptando una tarjeta postal (observar la figura). Las variaciones en la humedad atmosférica modificarán la longitud del haz de cabellos y, por consiguiente, la posición de la flecha indiadora. Para graduar la escala, lo mejor es con- Higrdmetro capilar el recipiente está saturado al 100 por ciento. Se pueden marcar otros puntos de la escala confrontando el higrómetro de cabelio con un higrómetro de bulbo seco y húmedo (ver el experimento 4.114) buscando la humedad relativa en la tabla del Apéndice 6 y marcando la posición de la flecha de acuerdo con dicho valor. U n a vez marcados así por lo menos tres puntos de la escala bastará dividir los intervalos en divisiones iguales ni .,ierándolos de 5 en 5 hasta 100. 4.113 U n abrigo para los instrumentos meteorológicos Ciertos instrumentos meteorológicos deben estar expuestos al aire libre. Es el caso de la veleta, el anemómetro y el pluviómetro. Es conveniente proteger las partes metálicas con una capa de grasa o de pintura; la pintura de aluminio sirve m u y bien para este propósito. Otros instrumentos, como el barómetro, el termómetro y el higrómetro deberán estar protegidos de la lluvia y el viento. A tal efecto, pueden colocarse en una caja El tiempo 4.113 de madera, sin tapa, dispuesta de tal forma que uno de sus lados cerrados forme el techo y el otro, el piso. El lado abierto y los dos extremos de ia caja deberán estar provistos de persianas como las que se usan en las ventanas, lo que hará más eficaz al abrigo permitiendo la entrada del aire y resguardando a los instrumentos del viento y las precipitaciones. / 4.114 Determinación de la humedad relativa A. Termómetros de bulbo seco y húmedo. U n psicrómetro, con sus termómetros de bulbo seco y húmedo puede construirse fácilmente. Dos termómetros de igual lectura bajo condiciones similares se montan firmemente sobre una tabla de madera. Sabre el bulbo de uno de los termómetros Fe coserá una banda de muselina de manera que forme una especie de ‘media’ bien ajustada. Esta ‘media’o mecha puede tam- bién adquirirse lista para su colocación inmediata. E n la tabla se asegurará también un frasco pequeño de boca ,estrecha de m o d o que su parte superior se encuenltre en el mismo nivel, o levemente inferior que la parte superior del bulbo (ver la figura). Este frasquito debe mantenerse lleno de agua. Antes de efectuar la lectura 244 se proyectará aire sobre el bulbo húmedo, apantallando durante uno o dos minutos. La humedad relativa se determinará consultando las tablas psicrométricas en el Apéndice 6. B. Psicrómetro de honda. Si no se dispone de un psicrómetro de honda, el instrumento descripto anteriormente en x se puede transformar en uno de este tipo perforando la parte,superior de la tabla, agregando un cordel fuerte y retirando el depósito de agua. Al revolear10 en el aire la evaporación alcanza su valor máximo y se pueden efectuar lecturas más precisas. Antes de revolear los instrumentos, los termómetros deben asegurarse firmemente. Conviene instruir a los alumnos sobre la forma correcta de hacerlo antes de revolear el aparato, dado que los golpes contra sus cuerpos o un pupitre son accidentes comunes cuyo resultado es la rotura de los termómetros. Calcular la humedad relativa del aire dentro y fuera de la escuela e m pleando las tablas psicrométricas del Apéndice 6 y si existen diferencias explicar su causa a los alumnos. C. Higrómetro de punto de rocío. El higrómetro de punto de rocío consiste en una copa de metal brillantemente pulida y un termómetro preciso suspendido en el agua que llena parcialmente la copa. Este deberá sostenerse prendido en el interior de la copa por medio de un broche de lápiz. Poner un cubo de hielo en el agua y revolver sin cesar hasta que aparezca la primera evidencia de rocío en la superficie exterior de la copa. Leer entonces de inmediato la temperatura del agua así enfrisada (temperatura del punto de rocío), y la temperatura atmosférica y calcular la humedad relativa por medio de las tablas psicrométricas del Apéndice 6 (ver además los experimentos 4.112 y 4.134). Los vientos y el tiempo 4.115 El aire se expande al caientarse Para mostrar que el aire caliente se dilata tapar una botella con un corcho u otro tipo de tapón atravegado por un tubo de 245 El tiempo vidrio o una pajita para sbrber refrescos, de unos 30 c m de longitud. Sumergir la extremidad de este tubo en un frasco pequeño con agua. Calentar la botella y observar lo que sucede. Continuar calentando hasta que se haya expulsado una gran cantidad de aire y luego enfriarla vertiendo sobre ella agua fría o froitándola con un trozo de hielo. ¿Qué se observa? ¿Cómo se puede explicar este fenómeno? Otra manera de poner en evidencia la dilatación,del aire es la siguiente: Adaptar un globo al cuello de una botella pequeña y colocar a ésta en una cacerola con agua caliente. ¿Qué se comprueba? ¿Cómo explicaría este fenómeno? El aire ejerce presión porque tiene peso. Dicha presión puede medirse por medio de un barómetro. Los tres factores más importantes que afectan la presión del aire son, la altura, la temperatura y la humedad (ver el experimento 2.110). 4.116 El aire posee masa El hecho de que la atmósfera posee masa puede demostrarse fácilmente y con poco gasto con ayuda de un globo grande. Inflarlo totalmente, colocarlo sobre el platillo de una balanza y determinar su masa; luego, retirar el globo con cuidado procurando no perturbar la balanza o sus pesas. Desinflarlo y ponerlo de nuevo sobre el platillo de la balanza. Los aliimnos observarán que ésta ya no está ‘en equilibrio’ y que el lado sobre el que se encuentra el globo es ahora más liviano -descartando el efecto de la fluctuación de la balanza- (ver el experimento 2.304). 4.117 El aire ejerce presión La presión atmosférica puede demostrarse de diversas maneras. Hace que los líquidos se eleven en el interior de una pajita para beber refrescos. Preparar un frasco o botella con una ‘pajita’de tubo de vidrio y un tubo corto acodado en ángulo recto insertados en un tapón de goma en la form a que ilustra el dibujo. Cuando se tapa con el dedo el extremo del tubo acodado es difícil absorber el líquido a través de la pajita, pero resulta fácil cuando se retira el dedo. Para demostrar que la presión en la superficie del agua es el factor que 4.118 provoca la elevación del líquido en el tubo. puede aumentarse ésta,soplando a través del tubo acodado en ángulo recto. E n esta demostración se puede introducir una variante llenando por completo el frasco con agua y cerrándolo con un tapón de g o m a provisto de un solo tubo de vidrio. Se puede desafiar a un alumno a que beba agua a través de la ‘pajita’.Si se ha eliminado por completo el aire de la botella, le resultará imposible (ver además los experimentos 2.305 y 4.104 B) . 4.118 El aire frío es más’pesado que el caliente A. Tomar dos bolsas de papel de aproximadamente el mismo tamaño. Abrirlas y sujetar de la base de cada una de’ ellas un piolín de 20 c m de largo mediante un trozo de cinta adhesiva de celulosa, o bien efectuando un agujero en el fondo de cada bolsa, pasando por el mismo el piolín y haciéndole luego un nudo en su extremo. E n la otra extremidad del hilo se hará un lazo que permita asegurarlo a1 fiel de la balanza en la forma que indica la figura. Suspender cada bolsa cerca de los extremos del fiel desplazándolas hacia adentro y afuera hasta que estén perfectamente equilibradas. Calentar el aire con una vela colocada exactamente debajo de una de las bolsas. ¿Qué se observa? No tocar la balanza durante algunos minutos. ¿Qué ocurre? Luego, calentar el aire debaja de la otra bolsa y observar qué sucede. ¿Cómo explicar el fenómeno observado? B. Otra manera de estudiar la diferencia de masa entre volúmenes iguales de aire caliente y frío es empleando frascos en la balanza en lugar de bolsas de papel. Ase- El tiempo 4.11s gurar ¡os frascos con lazos de piolín y desplazarlos hasta que se encuentren ,en equilibrio perfecto; luego, calentar suavenente uno de ellos y observar el efecto. Dejar que se enfrfe hasta la temperatura ambiente, observar y luego calentar el otro frasco. Los balones confeccionados con bulbos de lámparas eléctricas descartadas scn especisaImente adecuados para esta experiencia. 4.119 Construcción de una caja para el estudio de la convección La construcción de una caja para demostrar por qué soplan los vientos es tarea fácil. Conseguir una caja cibierta de m a dera o conglomerado y cortar una lámina de vidrio que cubra exactamente la abertura de la misma formando una ventana. Servirá m u y bien una caja de tizas con mnura para la tapa. Cortar el vidrio de manera que se adapte a la ranura y 246 locarán dos tubos de lámpara. E n caso de que éstos no puedan conseguirse se podrán usar en su lugar dos trozos de tubo para envío de correspondencia de aproximadamente 15 c m de largo. Colocar un cabo de vela corto en el fondo de la caja exactamente debajo de una de las 'chimeneasy encenderlo. Hfará las veces de una zona de la Tierra calentada por el Sol. Cerrar la ventana y con la ayuda de un trozo de papel humeante tratar de detectar la corriente de aire en cada una de las chimeneas. Observar el movimiento del aire en el interior de la caja. Desplazar el cabo de vela hasta situarlo debajo de la otra chimenea y repetir el experimento. ¿Qué se comprueba? ¿Cómo explicarlo? La corriente observada recibe el nombre, de corriente de convección (véase también el experimento 2.128). 4.120 Detectando las corrientes de convección A. Proteger una vela encendida de las corrientes de aire locales y con la ayuda de un papel humeante detectar el recorrido de ¡asicorrientes que se originan. B. Entreabrir una puerta de comunicación que separe una habitación caliente de una fría y con un papel humeante estudiar las corrientes de aire que se forman cerca de la puerta a diferentes alturas del suelo. C. Estudiar, de ser posible, las corrientes de aire que se establecen en una pieza calentada por un radiadbr o una estufa. .-.. D. Detectar las corrientes de aire en una . habitación ventilada con ventanas de doble vidrio (o de guillotina), abiertas arriba y abajo. Y pueda deslizarse (ver la figura). Seguidamente perforar dos agujeros en uno de los lados grandes de la caja, cerca de ambos extremos. El diámetro de estos agujeros deberá ser ?e 2,5 a 3 cm. La caja deberá apoyarse con esta cara hacia arriba. Sobre los agujeros mencionados se co- E. Mediante un alambre introducir una vela encendida en una botella de leche y observar lo que pasa. Ventilar la botella con aire fresco. Colocar de nuevo la vela encendida en la botella, pero esta vez separando las corrientes de aire frío y caliente por medio de un cartdn c3rtado en forma de T,como puede verse en la figura. Con un papel humeante explorar las corrientes de aire que se forman en a m bos lados del cartón. El tiempo 247 4.122 Cómo se carga el aire de humedad -C Corrientes de convección A Movimiento ascendente del aire calentado B Corriente descendente de aire frío c Alambre F. Confeccionar un disco de metal cortando la tapa de una lata, y marcar una pequeña depresión exactamente en su centro. Cortar el disco casi hasta el centro siguiendo radios equidistantes y torcer ligeramente en el mismo sentido todas las paletas que quedan así separad.as. Apoyar la hélice así obtenida sobre un alambre puntiagudo y colocar el conjunto encima 4.121 La humedad atmosférica La humedad atmosférica no es visible. Su presencia puede demostrarse de la siguiente manera: Colocar un poco de agua al fuego en un recipiente con tapa y pico (pava o tetera). E n su defecto cerrar un pequeño balón de vidrio con un tapón atravesado por un tubo de vidrio acodado en ángulo recto. Poner un poco de agua en el balón y colocarlo encima de una llama. Cuando el agua hierva y el vapor escape por el pico observar la nube que se forma. No es vapor sino agua condensada. Observar los alre- dedores del pico cuando el vapor escapa. ¿Puede verse? Sostener una vela o un mechero de Bunsen en medio de la nube de vapor condensado (ver la figura). ¿Qué se observa? ¿H,acia donde se dirige la humedad? Hélice accionada por las corrientes de convección de una vela o de cualquier otra fuente de calor. Si está bien construida, una hélice de este tipo girará también sobre un radiador o una lámpara eléctrica encendida. (Ver también el experimento 2.127.) G. Se puede construir una hélice m á s sensible con la tapa de lámina metálica de una botella de leche. Colocar la tapa sobre una hoja de papel secante, con su parte plana hacia abajo. Con la punta de un lapicero de bolilla, marcar una ligera depresión en su centro. Luego en el reborde doblado de su cara inferior recortar ‘pétalos’ a m o d o de paletas de turbina. Hacerla girar sobre el extremo de un alambre o de una aguja clavada en un corcho. 4.122 Determinación del peso del agua ‘perdida’ por evaporación Mojar una toalla de baño y escurrirla colgándola luego en una percha. Suspender Determinacih de la cantidad de agua ‘perdida’por evaporación W 4.122 El tiempo 248 ésta de uno de los extremos de un palo largo equilibrado sobre el canto de una lima triangular apoyada en uno de los ángulos de una mesa. Observar la toalla una hora después. ¿Por qué ha perdido peso? ¿Qué ha ocurrido con el agua? Suspender pesos del palo hasta restablecer el equilibrio. ¿Qué cantidad de agua se ha evaporado? agua en una ltata alta y de diámetro menor que el del recipiente. Poner ambos, uno junto al otro para que el efecto de la temperatura y movimiento del aire sea igual en los dos. Al día siguiente determinar la cantidad de agua que queda en cada uno de los recipientes. ¿Cuál es la causa de la diferencia en la cantidad de agua evaporada? 4.123 El sirelo despide humedad por evapxación Llenar una maceta con tierra húmeda y colocarla sobre una balanza. Equilibrarla con pesas y anotar su peso. Verificar el peso nuevamente 24 horas m á s tarde. 4.128 La temperatura afecta la rapidez de la evaporación Calentar una .zona de un pizarrón o pizarra utilizando una vela u exponiéndola al sol, en posición horizontal. Depositar gotas de agua de iguales dimensiones 'sobre la zona caliente y sobre otra fría. Observar las gotas y comprobar qué ocurre. 4.124 Las plantas de interior despiden humedad Recubrir la hoja de una planta de interior o de jardín con una bolsa de celofán cerrando la abertura alrededor de la rama con un el$stico. Observar la bolsa una hora m á s tarde. ¿Qué se comprueba? ¿De dónde proviene la humedad? 4.125 Las demás plantas despiden humedad Plantar en una maceta algunas plantas jóvenes de habas o arvejas y dejar que crezcan hasta una altura de 10 o 15 cm. Envolver la boca de la maceta con una hoja de celofán o una membrana de caucho replegándola cuidadosamente alrede-. dor de las ramas de modo que cubra toda la tierra de la maceta. Invertir sobre las plantas un frasco limpio y seco y observar lo que ha pasado al cabo de una hora. ¿Qué se comprueba? ¿De dónde proviene la humedlad? 4.126 Humedad producida por la respiración La humedad producida por la respiración se puede poner en evidencia proyectando el aliento sobre la superficie fría de un espejo, un vidrio o una botella. 4.127 L a magnitud de la evaporación es función de la superficie Conseguir un recipiente grande y chato, como una fuente para hornear y llenarlo con agua. Poner la misma cantidad de 4.129 El aire en movimiento influye en la velocidad de evaporación Con una esponja o trapo mojados humedecer extensiones iguales a cierta distancia las unas de las otras, sobre un pizarr6n frío. Abanicar una $e las manchas con un cartón y dejar a las otras evaporarse solas. ¿Por qué la evaporación es m á s rápida en un caso que en.otro? 4.130 El grado de humedad del aire influye en la rapidez de la evaporación' Fijar un trozo de tela sobre un aro o marco de madera de 30 cma de superficie y unos 3 c m de espesor. Mojar la tela. Con una esponja o un trapo mojados humedecer dos extensiones iguales s o b e un pizarrón frío. Cubrir una de ellas con el marco con la tela húmeda y dejar la otra al aire libre. Instantes m á s tarde observar las dos manchas. ¿Cuál de ks dos se seca m á s rápido? ¿Qué influencia ejerce el aire húmedo (aprisionado debajo del marco) sobre el proceso de evaporación? Cómo el aire pierde su humedad 4.131 L a humedad se condensa sobre las superficies frías Poner un poco de hielo en una caja de hojalata brillante. Al cabo de un momento observar la superficie exterior de ésta. ¿Qué se comprueba? i.De dónde proviene? 249 El tiempo 4.132 Estudiando el ciclo del agua Calentar agua hasta el punto de ebullición. Verterla en un vaso y hacerlo girar inclinándolo de manera que se humedezcan sus paredes hasta el borde, Verter agua m u y fría en un recipietite de vidrio, redondo, y colocarlo sobre el vaso inclinándolo cemo indica la figura. El vapor 4.135 de agua, el papel de la Tierra. El agua se evapora y asciende hasta la bandeja enfriada, que representa las capas elevadas de la atmósfera que cubre la Tierra, enfriad'aspor expansión. Allí la humedad se condensa sobre la bandeja precipitándose en forma de lluvia sobre el sembrado. 4.134 Temperatura del punto de rocío La temperatura del punto de rocío se puede determinar empleando un envase de hojalata de superficie brillante que contenga un poco de agua, un termómetro y algunos trozos de hielo. La determinación de la temperatura del punto de rocío constituye una importante observación meteorológica. Es la temperatura a la que comienza a condensarse la humeciad del aire, que sube del agua caliente se condensa sobre la superficie fría del balón y vuelve y varia de un día a otro. Asegurarse previamente de que el extea caer en el vaso en forma de gotitas. Este experimento ilustra la evaporación, rior de la lata esté limpio y libre de imcondensación y precipitación, reproducien- presiones digitales. Colocar la lata sobre do el ciclo del agua tal como existe en la una hoja de papel impreso de m o d o que la impresión se refleje claramente en su naturaleza. superficie brillante. Luego, agregar hielo al agua, poco a poco y revolver cuidadosa4.133 Demostración del ciclo de fa lluvia mente con el termómetro. Vigilar atentaColocar sobre una mesa una caja que con- mente la temperatura y tomar nota de la tenga plantas recién nacidas. A 35 o 40 c m que indica el termómetro en el instante por encima de esta caja, sostenida por un en que en la superficie exterior de la lata soporte colocar una bandeja de metal con comienza a formarse rocío, es decir, cuando las letras del impreso dejen de observarse claramente. Dicha temperatura será aproximadamente la del punto de rocío. (Ver también el experimento 4.114.) 4.135 Formación de una nube en el interior de una botella Para lograr que se forme una nube dentro de una botella, deberá obtenerse una botella grande, de vidrio, a la que se adaptará un tapón de g o m a atravesado por Un tubo de vidrio de 10 c m de largo. Poner agua caliente en su interior hasta una altura de unos 3 c m y en la parte ocupada por el aire dispersar tiza en polvo. M e trozos de hielo. Poner una tetera o un diante un trozo de conducto de g o m a cobalón con agua sobre una fuente de calor, nectar el tubo de vidrio a un inflador de de manera que el vapor pase entre las plan- bicicleta (observar la figura). Sujetar el tas'jóvenes y la bandeja (ver la figura). tapón y pedir a un alumno que bombee El dispositivo está ahora listo para estu- aire en el interior de la botella. Cuando el diar el ciclo de la lluvia en pequeña escala. aire esté comprimido en el interior, dejar La tetera o balón desempeña, como fuente que salte el tapón y observar qué ocurre. 4.135 El tiempo Si no se consigue formar una buena nube introducir en la botella un poco de h u m o proveniente de un fósforo o un trozo de papel humeante. El aire del interior de la botella se enfría al expandirse haciendo descender la temperatura por debajo del punto de rocío. Proyectos meteorol6gicos 4.137 C ó m o llevar un registro de los fenómenos meteorológicos Se puede registrar en forma de cuadro periódico, la fecha, hora, temperatura, aspecto del cielo y características del viento, efectuando la lectura de los instrumentos diariamente y a ifamisma hora. Las anotaciones pueden hacerse en una libreta bajo el siguiente encabezamiento: Fecha interior de una botella La humedad se condensa formando una nube. E n forma similar a lo ocurrido en la experiencia, al elevarse el aire caliente por encima de la superficie del suelo, disminuye la presión atmosférica, el aire al expandirse se enfría y cuando su temperatura desciende por debajo del punto de rocío, se forman las nubes. 4.136 C ó m o estudiar los copos de nieve Si en la región nieva, se recogerán algunos copos de nieve sobre un trapo de lana de color oscuro y se los observará con una lupa (ver la figura). Se comprobará que presentan numerosas y variadas formas, 250 Hora Temperatura Cielo Viento Lluvia Pueden obtenerse informaciones útiles mediante el trazado de gráficos de: temperatura-tiempo;precipitación pluvial-tiempo; cambios en el aspecto del cielo durante cierto período y también de las variaciones en la intensidad del viento. A menos que el registro se realice con fines oficiales, en cuyo caso deberán e m plearse los símbolos internacionales, pueden usarse escalas abreviadas. Si no se dispone de un termómetro, una escala conveniente es: m u y caluroso, caluroso, m o derado, fresco, frío y m u y frío. La velocidad del viento puede registrarse también de la siguiente manera: Leve: Mueve el h u m o pero no hace girar las veletas. Moderado: Levanta el polvo del suelo y sacude apenas las ramas pequeñas. Fuerte: Se mueven las ramas grandes. M u y fuerte: Levanta nubes de polvo, hace volar los papeles y sacude árboles enteros. Tempestad: Arranca las ramas de los árboles. La dirección del viento se puede indicar mediante una flecha en la columna del @Sol brillante 0 Claro @Parcialmente nublado Lluvia 8 de estructura siempre hexagonal.Los copos de nieve se cuentan entre las cosas m á s hermosas de la naturaleza que nos es dab!e observar. Nieve registro correspondiente al viento, pero también puede construirse una estrella de papel como la representada en la figura, El tie!mpo 251 trazando una línea cada día a través del brazo que coincida con mayor aproximación con la dirección del viento. Para indicar las condiciones generales se pueden emplear los demás símbolos. 4.138 Sistemas frontales en miniatura El experimento siguiente se puede e m plear para demostrar en forma ilustrativa y eficaz lo que ocurre cuando se encuentran dos sistemas frontales. Las indicaciones que se detallan a continuación deberán seguirse al pie de la letra y prepararse el acuario con todo cuidado: a) Adaptar un acuario de cualquier tamaño, pegando tiras de unión plegadas del tipo empleado en las carpetas plegables de acetato. Dichas tiras deberán pegarse en los lados y fondo del acuario. Las carpetas plegables son las del tipo usado por los estudiantes para guardar sus apuntes y pueden adquirirse en una papelería. Para 4.139 el pegado de las tiras en los lados y fondo interior del acuario puede usarse cemento plástico para modelistas o cemento de contacto. Estas formarán guías a prueba de agua y estancas en las que se podrá deslizar un tabique de vidrio. E n lugar de guías de plástico, pueden emplearse también guías metálicas fijadas con masilla. El tabique se confeccionará cortando un trozo de vidrio de las dimensiones requeridas, de manera que calce en las guías plásticas pero dejando libre la parte superior del acuario (ver la figura a). b) Verter agua caliente en uno de los compartimientos y agua fría en el otro. Agregar al agua caliente colorante rojo del empleado en el arte culinario, y al agua fría colorante azul con cierta cantidad de Sal. c) Retirar el tabique: El agua azul, que representa una masa de aire frío se desplazará hacia el fondo y el agua roja (masa de aire caliente) quedará en la parte superior. Esta última formará estratos, sin mezclarse mucho. d) Para demostrar en qué consiste un sistema frontal ocluido, se insertará nuevamente la división y se revolverá suavemente en uno de los lados (la masa intermedia). a b d . C e e) Retirar el tabique: La masa intermedia (el frente ocluido) se abrirá camino entre las capas caliente y fría formándose tres estratos distintos. Independientemente de lo expuesto, pueden surgir diversos temas de estudio, cuando los jóvenes comiencen a formular preguntas y a descubrir por sí mismos las respuestas a interrogantes de este tipo: ¿Qué hubiem ocurrido si no se hubiese colocado sal? ¿Y si ambas masas de agua, coloreadas, hubieran estado a la misma temperatura? LCuál es la diferencia de temperatura entre las dos (o las tres) capas de agua? 4.139 Medición de la velocidad de los vientos de altura Para esta experiencia se requieren los siguientes materiales: un globo inflado con un gas ‘más liviano que el aire’, dos trans- El tiempo 4.139 portadores, una regla graduada, un trozo de madera de 40 x 2 x 2 cm, un peso, y un carrete de hilo blanco. El procedimiento es el siguiente: Fijar un transportador a uno de los lados del trozo de madera en la forma que ilustra la figura, cuidando que el borde recto del transportador sea paralelo a la cara superior de la madera. Colgar el peso, suspendido de un hilo desde el centro del transportador haciendo las veces de plomada. U n a pajita para beber refrescos facilitará b la operación de dirigir la visual. Hecho esto, se dispondrá de un sencillo instrumento de tránsito portátil. Cuando la plomada indique 90" sobre el transportador, el instrumento estará en posición horizontal, y cuando señale 80" su ángulo de inclinación coincidará con dicha medida. Para determinar la inclinación del instrumento deberá siempre restarse de 90" el Bngulo indicado por el transportador. Convendrá practicar en clase el manejo de este instrumento: para ello, un alumno se ubicará en un punto cuya distancia con respecto a la pared se medirá previamente (entre 3 y 5 m) y desde el mismo medirá el ángulo formado 252 por la visual dirigida a la parte m á s elevada de la pared, con la horizontal. Para hacerlo deberá determinar a cuántos grados por encima de la horizontal deberá elevar la pajita para dirigir la visual a la parte superior del muro. E n un papel para gráficos el alumno medirá horizontalmente el número de unidades equivalente a su distancia a la pared. E n el extremo de esta horizontal dibujará el ángulo correspondiente a la elevación indicada por su instrumento. El dibujo en escala de la distancia a la pared y su ángulo de elevación indicará la altura del cielorraso por encima del nivel del ojo. Por ejemplo: supongamos que el alumno parado a siete metros de la pared determina que la parte superior de ésta se halla a 30" por encima de la horizontal (la lectura del transportador será 60"): el cielorraso se encontrará aproximadamente a 3,5 m por encima del nivel de su ojo. Para hallar la altura de la habitación habrá que sumar a esos 3,5 la altura a la que se encuentran los ojos del alumno. Hecho esto, atar el globo lleno de gas a un hilo largo para poder recogerlo cuando se lo suelta hacija el techo del aula. Soltarlo y verificar cuánto tienfpo tarda en llegar al cielorraso. Efectuar esta operación varias veces y calcular la velocidad media de ascensión desde el suelo. Dividir la altura del cielorraso por el tiempo empleado y determinar la velocidad de ascenso del globo. Los alumnos pueden ahora I!evar el globo al exterior y medir la velocidad de los vientos de altura. Se deberá asignar a un alumno cada una de las siguientes tareas: a) mantener la visual fija en el globo, observando a través de la pajita; b) leer cada 30 segundos el ángulo indicado por la plomada; c) controlar el tiempo cidvirtiendo cada 30 segundos al encargado de efectuar la lectura; d) tomar nota del tiempo transcurrido y el ángulo medido, al final de cada intervalo. Una vez registrados los datos del seguimiento del globo correspondientes a unos cuantos minutos, se podrá representar gráficamente la posición del mjsmo a1 final de cada intervalo de 30 segundos. Hecho esto podrá determinarse su desplazamien- 253 El tiempo to horizontal empleando la misma estala para ambas distancias, horizontal y vertical. 4.140 Preparación de una figura indicadora del tiempo Sumergir un trozo de papel secante blanco en una solución de dos partes de cloruro de cobalto y una parte de sal común. Este papel, mientras permanezca húmedo será de color rosado, pero al secarse al sol o cerca de un mechero de Bunsen virará al color azul. Este es el principio de las figuras indicadoras del tiempo. 'Se puede confeccionar un indicador de este tipo, de construcción casera, de la siguiente manera: Conseguir una lámina que represente un paisaje con una buena proporción de agua o cielo y recortar una plantilla de papel secante preparado en la forma indicada, que cubra exactamente una de dichas áreas. Pegar la lámina en un cartón y colgarla cerca de una ventana Responderá rápidamente a las variaciones del estado higrométrico de la atmósfera. 4.141 Determinación de la cantidad de polvo en suspensión en el aire Para determinar la cantidad de polvo que se deposita en las Cercanías se requieren, por lo menos, tres recipientes de vidrio de boca ancha, de 5 litros de capacidad y también aproximadamente 10 litros de agua destilada (el agua común, de la cñnilla puede contener pequeñas partículas 4.141 que afectarían la estimación del polvo precipitado). Se necesitará además una cacerola de 2 o 3 litros u otro recipiente susceptible de ser calentado si3 peiigro de rotura y lo último, aunque no lo menos importante: Se requiere una balanz:: que pese con una precisión del centigramo o miligramo más próximo. Verificar que los recipientes estén limpios y luego enjuagarlos con un poco de agua destilada; finalmente, verter en cada uno de ellos 1,5 litros de agua destilada. Marcar el nivel del agua con esmalte para uñas; con una raya efectuada con una lima, o por cualquier otro procedimiento, de manera que la señal no pueda ser borrada por la lluvia. Cubrir la boca del recipiente con una tela metálica para que no penetren insectos. Colocar los tarros al aire libre, distribuidos en distintos lugares. Deberán estar a una altura de 1,5 m sobre el nivel del suelo y no debajo de árboles o aleros de edificios. Dejar los recipientes en su ubicación durante 30 días, inspeccionándolos periódicamente. Al cabo de algunos días agregar agua destilada hasta la altura del nivel original (si el recipiente se secara, el viento haría volar el polvo). La lluvia puede caer en el interior de los tarros sin ocasionar ningún inconveniente, a menos que los recipientes desborden. Si esto ocurriera habría que repetir el experimento. Transcurridos 30 días, llevar los recipientes al interior. Para determinar qué cantidmad de polvo hay en cada uno se pesará en primer término, en la balanza, la cacerola de 2 o 3 litros, tomando nota del peso resultante; luego se verterá el agua del recipiente en la cacerola y se enjuagará éste con agua destilada para extraer todas las partículas de polvo contenidas en el mismo. Seguidamente se calentará el agua de la cacerola hasta que se evapore totalmente, teniendo cuidado de no sobrecalentarla porque 6e quemaría el polvo. Dejar enfriar la cacerola y pesarla nuevamente en la balanza. Se obtendrá así el peso del polvo m á s el de la cacerola. Restando de esta c i h el peso de la cacerola vacía, previamente determinado, se tendrá el peso del polvo. Si la balanza empleada s6Io pesara en 4.141 El tiempo centigramos, convertir el peso del polvo en miligramos multiplicándolo por 10. Las cifras indicarán cuántos miligramos de polvo han caído a través de la boca del recipiente en el curso de un mes. Si se desea saber a cuántas toneladas por kilómetro cuadrado equivale este resultado, será menester calcular en primer término el área de la boca del recipiente. Una simple divis:ón indicará la cantidad en miligramos caída por centímetro cuadrado. El número de toneladas métricas caídas por kilómetro cuadrado se obtendrá multiplicando este resultado por 10. (Si se quisiera expresar dicho resultado en toneladas por milla cuadrada, bastaría con multiplicar el número de miligramos por centímetro cuadrado por 25,5.) $e ha obtenido la misma cifra para cada uno de los recipientes colocados? (Si los números difirieran mucho, para tener una idea m á s precisa de la cantidad de polvo caída en la zona conviene tomar el promedio de los mismos.) ¿Por qué razón alguno de los recipientes puede recoger m á s polvo que otro? Examinar las posib!es causas de este fenómeno. Repetir la investigación durante otro mes, o en el próximo año para comprobar si varía la cantidad de polvo en suspensión en el aire. 4.142 Experimento durante una tormenta eléctrica Para esta experiencia se necesitan: un reloj provisto de segundero; un compás, una hoja de papel y, por supuesto, una tormenta eléctrica. E n primer lugar se deberá dibujar en la hoja de papel un mapa esquemático, a escala del área comprendida dentro de un radio de aproximadamente 15 kilómetros. Sobre el mismo deberán trazarse círculos concéntricos espaciados a 1, 2, 3..., 15 kilómetros a partir del lugar de observación. En el curso de la tormenta eléctrica se podrá determinar fácilmente la posición de cada relámpago de la siguiente manera: (1) precisando la dirección por observeción visual y (11) calculando la distancia dividkndo por tres el intervalo en segundos que media entre el relámpago y el sonido del trueno. El resultado indicará en forma aprcximada 254 la distancia en kilómetros. Pasada la tormenta su trayectoria quedará iiid:cada en el mdpa. Las nubes y el tiempo 4.143 Estudiando las nubes y sil formación Las nubes constituyen el testimonio visible de la existencia de humedad en el aire. Esta puede encontrarse en forma líquida, como gotitas de agua, o como cristales de hielo o en ambas formas simultáneamente. Cada formacion típica de nubes es indicadora del grado de estabilidad de la atmósfera en que se ha formado. Las nubes en forma de capas, o estratiformes, son por lo general índice de condiciones estables de evolución más bien lenta. Las que presentan gran desarro110 vertical (cumuliformes) indican un grado de inestabilidad atmosférica generador de cambios rápidos en las formaciones nubosas. Por esta razón, los meteorólogos encargados de la predicción del tiempo consideran de s u m o interés disponer de descripciones precisas de las nubes en todos los lugares donde se efectúan observaciones meteorológicas. Dado que las formaciones nubosas se hallan continuamente en procesos de crecimiento o decadencia, pueden presentar una infinimta variedad de formas. No obstante ello, es posible definir un número limitado de formas características, que se observan por lo general en todo el mundo, bajo las cuales es posible clasificar aproximadamente los distintos tipos (véanse las fotografías de las páginas 257 y 258). Además de su carácter estratiforme o cumulifotme, las nubes pueden agruparse según las alturas medias de sus bases con respecto al suelo en bajas, medias y altas, pero ésta no es una clasificación precisa dado que dichas alturas varían según el 'terreno, la humedad media reinante y las condiciones meteorológicas. Las nubes bajas comprenden a la niebla, los estratus, estratocúmuios, cúmulus y cúmulonimbus. Estos se observan cuando las masas de aire se desplazan sobre regiones de la tierra cuya superficie está m á s caliente o m á s fría que aquéllas. El calentamiento desigual transferido desde 255 El tiempo la superficie terrestre a una capa de aire más fría da origen frecuentemente a la formación de nubes del tipo cúmuliis que continuarán desarrollándose verticalmente hasta transformarse en cúmulonimbus o frentes de tormenta. La altura media de la base de las nubes bajas oscila entre la superficie terrestre y 2.200 metros. Por lo general están formadas íntegramente por gotitas de agua y normalmente son m u y densas. Las nubes medias incluyen a los altocúmulus y altostratus y la altura promedio de sus bases oscila entre 2.200 y 7.700 m e tros. Están constituidas por gotitas de agua o cristales de hielo o generalmente por ambos y presentan una considerable variación en su densidad. El piloto de un avión que vuele dentro de una nube densa formada por gotitas de agua dispondrá sólo de una visibilidad de pocos metros, en tanto que en una nube de cristales de hielo podrá ver hasta una distancia de un kilómetro. Las nubes altas son los cirrus, cirrocúmulus y cirrostratus, cuyas bases se encuentran generalmente por encima de los 5.500 metros. Siempre están formados por cristales de hielo y su densidad es m u y variable. U n a de las características distintivas de las nubes cirriformes es el halo que producen en torno de los discos del Sol o de la Luna como consecuencia de la refracción de la luz solar o lunar al pasar a través de los cristales de hielo. Unas nubes m á s bajas, los altostratus contienen gotitas de agua y en vez de halos exhiben el fenómeno de la corona solar o lunar. Otra de las grandes categorías de nubes comprende ‘a las que acusan gran desarrollo vertical’. Esta categoría incluye a todas las nubes bajas del tipo cúmulus, con excepciún de los cúmulos de buen tiempo y los estratocúmulus. Los cúmuloniinbus o ‘frentes de tormenta’ constituyen una categoría especial de nubes porque su desarrollo puede extenderse a todos los niveles, desde los más bajos a los más elevados, y durante su ciclo evolutivo pueden realmente dar origen a casi todos los demás tipos de nubes. Las notas que siguen facilitarán la iden- 4.143 tificación de las distintas clases de nubes. Niebla. La niebla es una nube estratiforme cuya base se encuentra en la superficie de la tierra. E n las regiones m o n tañosas se puede observar una capa única de nubes estratiformes designada como capa nubosa por una estación meteorológica situada en un valle y como niebla por un observatorio de la montaña. La niebla puede estar formada tanto por agua como por hielo. Estratus. Es una nube estratiforme de tipo bajo, frecuentemente originada como resultado de la elevación de ia niebla superficial. Se produce cuando la atm6sfera es estable. También se forman estratus cuando el aire hiímedo es levantado por una superficie frontal, por un terreno inclinado o por advección, como ocurre cuando aire caliente y húmedo se desplaza sobre una superficie m á s fría. Este tipo de nube es generalmente de color gris y sin contornos bien definidos. Los estratos tienen generalmente entre 100 y 500 metros de espesor. Estratocúrnulus. Constituyen un manto de nubes cuyas bases se hallan a una altura uniforme con respecto al suelo y que evidencia cierta tendencia al desarrollo vertical. U n estratocúmulus visto desde la tierra se caracteriza por sus zonas luminosas y oscuras y un aspecto como de surcos o rayas de luz y áreas más oscuras. Nimbostratus. Las nubes de este tipo se hallan siempre asociadas a las precipitaciones -llovizna, lluvia o nieve-. La altura de la base de un nimbostratus es m u y difícil de apreciar debido a su color un tanto oscuro y uniforme y a su forma no definida netamente. Se origina en distintos niveles desde los m u y bajos hasta los de las nubes medias. La precipitación es continua, no en chaparrones, y su intensidad puede ser m u y variable. Citrnulus. Los cúmulus, a veces el tipo m á s común de nubes, presentan gran variedad en sus dimensiones y formas. Los de buen tiempo son las nubes pequeñas con forma de cabeza de hongo típicas de los cielos de la primavera y el verano. Se forman generalmente a una altura uniform e del suelo. S u tamaño aumenta en las horas m á s calurosas del día y se disipan CIRRUS CIRROCUMULUS Capa de ALTOCUMULUS ALTOCUMULUS ienticulares o amigdaloides NIMBOSTRATUS ESTRATOCUMIJLUS 4.143 CIRROSTRATUS ALTO STRATU C aar ESTRATUS CUMULONIMBUS hacia la puesta del sol. Un detalle característico es su ‘aspecto de coliflor’. Los bordes de los cúmulus son netos y bien definidos. Los cúmulus elevados llamados a veces mamatocúmulus se extienden hasta una altura de varios millares de pies y preceden a las tronadas. Sus dimensiones aumentan rápidamente y presentan el aspecto de algo hirviente, cambiando continuamente de forma. Todas las nubes del tipo cúmulus son m u y densas y de apariencia pesada. La precipitación proveniente de las nubes cumuliformes se produce bajo la forma de chaparrones más que como lluvia o nevadas continuas. Las bases de los cúmulus pueden hallarse aproximadamente a cualquier altura desde niveles m u y bajos hasta intermedios. Altocúrnulus. Son m u y similares a los estratocúmulos pero en vez de originarse en los niveles más bajos, tienen lugar‘en los niveles medios. Ciertas formas características de altocúmulus son indicadoras de fenómenos meteorológicos particulares y revisten especial significación para los meteorólogos y pilotos. Una de ellas es la nube de forma amigdaloide o lenticular denominada lenticufaris, asociada con una acción ondulatoria en el campo de los vientos de altura. Las nubes individuales m o difican continuamente su aspecto como formas nubosas, en uno de sus bordes, disipándose en el otro. Otro tipo particular de altocúmulus es el llamado altocúmulus casteilatus. Presenta el aspecto de pequeños cúmulos elevados, con torres y torrecillas cuyas formas varían continuamente disipándose y volviendo a formarse nuevamente. Las nubes de este tipo indican inestabilidad en las capas medias de la atmósfera y frecuentemente anuncian posibles tormentas eléctricas al cabo de pocas horas. Altostratus. Son capas de nubes situadas en los niveles medios de la atmósfera, generalmente formadas por gotitas de agua o por una mezcla de éstas y cristales de hielo. Indican aire estable y las precipitaciones provenientes de nubes de este tipo son por naturaleza leves y continuas. AItocúmulos y altostratus frecuentemente se presentan juntos. El disco del Sol o de la Luna, al brillar a través de los altostratuc 4.143 El tiempo puede exhibir el fenómeno llamado corona, que distingue a estas nubes de los cirrostratus. Cirrus. Son nubes tenues, semejantes a plumas que frecuentemente se presentan en forma de parches o bandas estrechas. Están formadas íntegramente por cristales de hielo y sus bases se encuentran a gran altura con respecto al suelo. Muy frecuentemente los cirrus anuncian la aproximación de un sistema frontal de tormentas. Los cirrus rara vez son lo suficiente densos para ocultar por completo al Sol c a la Luna, aunque pueden espesame lo bastante para que las sombras proyectadas se tornen borrosas e indefinidas. Cirrocúmulus. Estas nubes, que forman una capa o lámina, se asemejan generalmente a pequeños copos blancos de algodón. A veces pueden confundirse con los altocúmulus, pero las nubes aisladas que constituyen sus elementos son por lo general mucho más pequeñas que aquéllos. Cirrostratus. Son nubes formadas por cristales de hielo en niveles elevados, a m o d a de capa o lámina cuya densidad puede variar desde espesores tan finos que sólo es posible percibirlas observando atentamente hasta formaciones nubosas lo suficiente densas para ocultar el Sol. Los cirrostratus originan el fenómeno del halo. Habitualmente las nubes de este tipo indican la aproximación de un sistema frontal de tormenta. Cúmulonimbus. Es una nubosidad densa y de aspecto pesado que se desarrolla hasta grandes alturas, frecuentemente acompañada por relámpagos y truenos, chaparrones fuertes, a veces, granizo y ocasionalmente tornados y trombas. Es característica de los cúmulonimbus desarrollar en su parte superior una larga pluma o una formación con aspecto de yunque. LOS cúmulonimbus son literalmente verdaderas 'fábrimcas' de nubes, dado que durante su corta evolución pueden originar a cssi todos los demás tipos de nubosidad. Las cúspides de los cúmulonimbus superan con frecuencia los 20.000 metros, en tanto que sus bases pueden formarse en cualquier altura, desde las proximidades de la superficie terrestre hasta los 3.000 o 4.000 m e - 258 tros. L a velocidad de crecimiento de un cúmulonimbus es a veces del orden de 2.000 metros por minuto. 4.144 Observaciones y descripción de frentes cálidos y fríos A. Frente cálido. Los frentes cálidos están precedidos por un lento descenso del barómetro. Se observarán cirrus y generalmente cabe esperar una tormenta al cabo de 24 o 36 horas. La estructura de las nubes se espesará gradualmente a medida que avancen; de cirrus a cirrostratus, luego altocúmulus o altostratus y finalmente nimbostratus o cúmulonimbus. La precipitación a menudo comienza desde densos altostratus, antes de que éstos sean ocultados por nubes m á s bajas del tipo estratus o cúmulus. A medida que el frente pase, cambiará la dirección del viento, el barómetro se elevará un poco, cesará la precipitación, comenzará a aclarar el cie!o y la temperatura comenzará a ascender notablemente. Durante el verano, detrás de un frente cálido, por la tarde pueden producirse chaparrones, tormentas eléctricas y truenos. B. Frente frío. Al aproximarse un frente frío el barómetro descenderá m u y rápidamente. Los frentes fríos se desplazan más rápido que los calientes. Su velocidad media es de 32 a 40 kilómetros por hora (aunque en ciertos casos se mueven a m e nos de 16 kph y ocasionalmente a más de 56 kph). El paso de los diktintos tipos de nubes será proporcionalmente más veloz que en el caso de un frente cálido. La transición de cirrus a cirrostratus y luego a altostratus o altocúmulus tendrá lugar frecuentemente en el curso de pocas horas. La precipitación podrá comenzar entre 12 y 30 horas después de observarse por primera vez los cirrus. Altura aproximada Nivel Superior Medio Inferior 3-8 km 2-4 ,, desde el suelo -2km Clima templado tropical 5-13 km 6-18 km 2-7 ,, desde el suelo -2km Clima 2-8 ,, desde el suelo -2km 259 El.tiempo Durante el verano los cúmulos se transformarán en cúmulonimbus y producirán chaparrones y truenos. En invierno, los nimbostratus o estratocúmulus traerán lluvia o nieve. Cuando el frente pase, el viento cambiará bruscamente, el barómetro se elevará paulatinamente y descenderá la temperatura. Si el frente se desplaza rápidamente, pronto comenzará a aclarar, pero si su movimiento es relativamente lento la nubosidad y la precipitación pueden durar varias horas. C. Tornados. Los tornados son originados por las mismas condiciones atmosféricas que provocan el granizo y las tronadas, en particular, por la colisión entre masas de aire cálido y frío. Los tornados no pueden predecirse, pero las condiciones del aire en que se originan son conocidas, y cuando existen, las oficinas meteorológicas informan habitualmente acerca de la 'posibiligad de tornados'. Un tornado cubre un área de 70 a 330 metros de ancho y se desplaza con una velocidad media. de 23 a 63 km por hora. E n el hemisferio norte los tornados tienen lugar con mayor frecuencia entre el 1* de abril y el 15 de julio y por lo general al finalizar la tarde. Cuando el aire es húmedo y su temperatura supera los 26" y se produce el arribo de una masa de aire frío, existe siempre la posibilidad de que se produzca 4.144 un tornado. Frecuentemente, antes o después de éste se observan las nubes denominadas mamatocúmulus. D. Huracanes. El huracán tropical es la m á s devastadora de las tormentas. Aunque se producen en todo el mundo y se los designa con diferentes nombres, todos las huracanes se originan en las regiones ecuatoriales. En el norte del ecuador, la dirección general de su desplazamiento es de N a NO o NE. Al sur del eciiador, los huracanes se mueven en direcciones opuestas. Las formaciones nubosas características de los huracanes son casi las mismas que se observan en un frente cálido, con la siguiente secuencia general de cambios: (a) cirrus, (b) cirrostratus, aproximadamehte a 1.600km,precediendo al huracán, (c) altostratus; (d) nubes de lluvia, nimbostratus o cúmuloriimbus. Frecuentemente se observa un halo en torno del Sol o de la Luna. Aunque la velocidad de desplazamiento de un huracán es sólo de 12 a 24 km por hora, es acompañado por vientos que a veces alcanzan a los 240 km por hora. E n el curso de su evolución que alcanza aproximadamente a 10 dimas alcanza a cubrir un área de 800 a 3.200 kilómetros cuadrados. Cuando el barómetro comienza a ascender y los vientos cambian de dirección, lo peor del huracán ya ha pasado. Apéndice 1 Unidades SI Unidades básicas Unid ades complementarias Unidades derivadas Símbolo Magnitud física Nombre unidad de la Cantidad de materia Corriente eléctrica Longitud Intensidad luminosa Masa Temperatura termodinámica Tiempo mol amper metro candela kilogramo kelvin segundo Angulo plano Angulo sólido radián estereoradián rad Temperatura ordinaria Capacidad eléctrica Carga eléctrica Diferencia de potencial eléctrico Resistencia eléctrica Energía Fuerza Frecuencia Iluminación Inductancia Flujo luminoso Flujo magnético Densidad del flujo magnético Potencia Presión grado Celsius farad coulomb volt "C C ohm joule newton hertz J N Hz mol A m cd kg K S sr F V n lux IX henry lumen weber H Im wb tesla watt pascai T W Pa Deflnici6n Apéndice 1 unidad de la Magnitud ffsica Unidades que se emplean conjuntamente con las SI Area Viscosidad dinknica Energía Viscosidad cinética ( difusibn) Distancia Densidad del flujo magnético Masa Presion Radiactividad Volumen barn hectarea poise electron-volt stokes parsec gauss tonelada bar curie litro 262 Slrnbolo ’ Definici6n h ha P ev St PC G t bar Ci 1 Fracciones decimales y múitiplos Frocci6n 10-1 10-1 1 o-.’ 10-6 1 0-9 10-12 10-15 Prefllo deci centi mili mimo nano pico atrJ Simbolo d C m EL n f a Múltipio Prefilo sfmboio 10 deca hecto kilo mega giga tera da h k M G 1 o= 102 103 10s 106 T Apéndice 2 263 Apéndice 2 Conversión de unidades de otros sistemas a unidades SI Magnitud física Unidad Equivalencia Area pulgada cuadrada pie cuadrado yarda cuadrada milla cuadrada pulgadas/pie cúbico 6,4516 X 10-4 m2 y 645.16 mniz 9,2903 X 10-2 mz 8,36127 X 10-1 mi 2,58999 kmn 1.60185 X 10 kg m-3 1,05506 X 103 J 4,1855 J 10-7 J 1,35582 J 4,21401 X 10-1 J 10-5 N 9,80665 N 4,44822 N 1,38255 X 10-1 N 10-10 m 2.54 X 10-2 m 3,048 X 10-1 m 9,144 X 10-1 m 1,609344 k m 4.5359237 X 10-1 k kg 7,457 102 w 1,01325 X 10- kN m-! 1,33322 X 102 N m-2 6,89476 X 101 N m-2 Densidad Energía Fuerza Longitud Masa Potencia Presión B.T.U. caloría (15"C) ergio pie-libra-fuerza pie-poundal dina kilogramo-fuerza libra fuerza poundal angstrom pulgada pie yarda milla libra caballo de fuerza atmósfera torr pulgada fuerza/pulgada cuadrada Temperatura grado Fahrenheit Volumen pulgada cúbica pie cQbico galón imperial (R.U.) galón (E.E.U.U.) x V t"F = - TOC + 32 5 1,63871 X lo-' m' 2,83168 X 10-2 m: 4,546092 X lo-%: mn 3,788404 X 103 m'; 264 Apéndice 3 Apéndice 3 Tab,laperiódica Hidr6geno 3 1 6.940 4 Li Litio II 1 9.013 Be. Beriiio 22.997 12 Na Sodio Magnesio 19 39.096 20 Potasio 24.32 W 44.96 122 n7.90 123 V 50.95 40.08 21 Ca sc Calcio Escandio Titanio Vanadio j< I 1 l<j I 38 Rb Rubidio 87.63 39 88.92 140 zr1.22 141 N r 9 1 Sr Y Estroncio Circonio Ytrio I 54.93 26 Manganeso Mn I 55.85 27 Fe Hierro (99) 44 Tc Tecnecio 58.94 Cobalto Co I I 95.95 43 Mo Molibdeno Niobio 11 11 11 11 52.01 25 Cr Cromo 101.7 45 Ru Rutenio 1 102.91 Rh Rodio ~~ 55 132.91 56 137.36 57-71 cs Cesio Ba Bario 178.6 73 180.88 74 72 Hf Hafnio Tierras raras -_ Número Clave 183.92 75 186.31 .76 Re Renio W Tungsteno Osmio _--___--______ ~ 227 90 232.12 91 193.1 Ir Iridio Ac f Actinio Th Torio ~ (231) 92 238.07 93 Pa Protactinio U Uranio (237) 94 (242) NP Pu Neptunio ____ - ____& Nombre 190.2 77 os .92 58 140.13 59 140.92 60 144.27 61 (145) 62 150.43 Ce Pr Nd Pm Sm io Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario l89h ! Ta Tantalio Plutonio __---_- Apéndice 3 265 2 4.003 He Helio 5 10.82 6 13 26.98 Al Aluminio 28 ' 58.69 29 Ni Niquel 46 63.54 30 cu Cobre 12.01 7 C Carbono B Boro 14.008 8 16.00 9 19.00 N Nitrógeno O Oxígeno F 14 28.09. 15 ' Flúor P Silicio Fósforo S Azufre 39.9 Cloro 83.6 65.38 31 69.72 32 72.60 33 74.91 34 78.96 35 79.916 36 Se Br As Kr Zn Ga Ge Cinc Galio Germanio Arsénico 197.2 80 200.61 81 204.39 82 207.21 83 Au Oro ' A Argón CI Seienio Bromo 106.7 47 107.88 48 112.41 49 114.76 50 118.70 51 121.75 52 127.60 53 126.904 Te 1 Sn Sb In Ag Cd Iodo Estaño Antimonio Telurio Indio Plata Cadmio Pt Platino Ne Neón " 30.98 16 32.066 17 35.457 18 si Pd Paladio 78 155.23 79 10 20.183 Hg Mercurio TI Talio Pb Plomo 209 Bi Bismuto 210 85 84 Po Polonio Kripton 54 131.30 Xe Xenon (210) 86 At Astato 222 Rn Radón Apéndice 4 266 Apéndice 4 Tabla de los elementos ~ N0 Simb. Ac Da!os atómico Am Sb Ar 89 13 95 51 18 Actinio Aluminio Americio Antimonio Argón As At 33 85 Arsénico Astato S Ba Bk Be 16 56 97 4 Azufre Bario Berkelio Berilio Bi 83 Bisinuto B 5 35 48 Boro C 20 98 6 Calcio Californio Carbono Ce cs Zn 58 55 30 Cerio Cesio Cinc Zr 40 Circcnio c1 co 17 27 Cloro Cobalto cu Cr 29 24 Cobre Cromo Cm 96 Curio DY Es 66 99 Disprosio Einstenio Er sc Sn 68 21 50 Erbio Escandio Estaño Sr 38 Estroncio Eu Fm 63 1 O0 Europio Fermio F P Fr 9 15 87 Flúot Fósforo Francio Al Br Cd Ca Cf Bromo Cadmio ~~~~~ de interés Metal radiactivo; raro. Sus aleaciones son fuertes y livianas. Producido por el hombre. Sumamente radiactivo. Metal plateado y quebradizo. Importante para aleaciones. Gas incoloro existente en el aire, usado en las lámparas eléctricas. Gris y sólido. Sus compuestos son venenosos. Obtenido por el hombre a partir del bismuto. Elemento radiactivo no metálico. Sólido amarillo, no metálico. Metal liviano, blando, blanco plateado. Obtenido por el hombre (1950). Metal sumamente radiactivo. Metal liviano. Los resortes pequeños de aleación de berilio y cobre son de mucha duración. Metal de color rosa plateado, produce aleaciones duras y de bajo punto de fusión. Sólido no metálico. Se encuentra presente en el bórax. Líquido rojo. Su nombre significa 'hediondo'. Metal plateado. Frecuentemente empleado para recubrir otros metales por galvanoplastia. Metal liviano. Sus compuestos abundan en la corteza terrestre. Producido por el hombre (1950). Metal sumamente radiactivo. Elemento clave en quimica orgánica. Existe en todos los vegetales y animales. Metal duro. Usado en las piedras para encendedores. Metal plateado y blando. Se funde en agua hirviendo. Metal blanco azulado. Empleado c o m o revestimiento exterior del hierro galvanizado. Metal dorado. Su compuesto, el circón, es una piedra semipreciosa. Gas verde amarillento. 'Tcnenoso. Buen agente blanqueador. Metal plateado. Forma parte de aleaciones fuertemente magnéticas. Metal rojo, conductor de la electricidad. Metal plateado y brillante, usado en aleaciones de acero inoxidable. Producido por el hombre, a partir del plutonio. Metal m u y radiactivo. Metal terroso raro. Su nombre significa 'difícil de obtener'. Obtenido bombardeando uranio con núcleos atómicos de nitrógeno. Peso atómico 247. M u y radiactivo. Metal terroso raro. No obtenido aún en estado libre. Raro. Metal plateado usado c o m o recubrimiento del hierro, por galvanoplastia, en las latas. Metal duro y activo; parecido al calcio en sus propiedades químicas. Metal terroso raro. Obtenido agregando neutrones al plutonio para obtener caiifornio. Agregando 'más neutrones se obtuvo el elemento 100. Sumamente radiactivo. Gas venenoso, m u y activo. Sólido blando, no metálico. Arde con facilidad. Metal radiactivo extremadamente raro. Obtenido también m e diante reacciones nucleares. Apéndice 4 267 ‘lrnb’ NV atdmico Gd 64 Gadolinio Ga 31 Galio Ge 32 72 2 Germanio Hafnio Helio H 1 Fe In 1 26 67 49 53 Hidrógeno Hierro Holmio Indio Iodo Ir 77 Iridio Kr 36 57 103 Kriptón Lantanio Laurencio 3 71 12 25 101 80 42 60 10 Litio Lutecio Magnesio Manganeso Mendelevium Mercurio Molibdeno Neodimio Neón Hf He Ho La Lw Li Lu Mg Mn Md Hg Mo Nd Ne NP Ni Nb N No 93 28 41 7 Datos de interés Neptunio Níquel Niobio Nitrógeno Nobelio Pt 102 79 76 8 46 47 78 Pb Pu Po 82 94 84 Plomo Plutonio Polonio K Pr Pm 19 59 61 Potasio Praseodimio Prometio Pa Ra 91 88 Protactinio Radio Au os O Pd Ag Oro Osmio Oxígeno Paladio Plata Platino Metal terroso raro. Es un elemento AO obtenido aún en estado libre. Metal blanco brillante. Extraído generalmente de los minerales de cinc. Metal gris, quebradizo, similar al estaño. Metal pesado similar al circonio. Gas químicamente inactivo, dos veces m á s pesado que el hidrógeno. Gas incoloro. Es el m á s liviano. Es el segundo metal en abundancia. Metal terroso raro. ha obtenido aún en estado libre. Metal blando, plateado, similar al aluminio. Sólido marión oscuro. Al ser calentado desprqde hermosos vapores purpúreos. Metal plateado. En aleación con el platino se emplea en puntas de lapiceras. Gas inerte e incoloro existente en la atmósfera. Metal terroso raro. El m á s reciente de los elementos, obtenido por el hombre (1961).Radiactivo, de vida sumamente corta. Metal blafido; el más liviano de los conocidos. Metal terroso raro, de pocas aplicaciones. Combina la liviandad con la solidez. Metal pesado. D e gran importancia en la industria siderúrgica. Sumamente radiactivo y de corta vida. Metal líquido, pesado y de color plateado. Metal plateado. Forma importantes aleaciones con el acero. Metal terroso raro. Forma compuestos rosados. Gas inerte existente en la atmósfera. Se emplea en tubos el&tricos de colores brillantes. Obtenido por el hombre a partir del uranio. Radiactivo. Hace al acero resistente al óxido. Metal plateado. Antes denominado columbio. Gas incoloro; integra el 78 % del aire atmosférico. D e corta vida. Sumamente radiactivo. Famoso por su valor ornamental y c o m o patr6n monetario. Metal plateado. Es el elemento m a s pesado. Gas incoloro. Elemento abundante. Similar al platino. Es el mejor conductor del calor y la electricidad. Metal plateado, usado en recipientes de laboratorio e instrumentos. Metal blando, pesado, de color blanco azulado. Producido por el hombre. M u y importante en la fisión nuclear. Metal radiactivo. Descubierto por los esposos Curie poco antes que el radio. Metal blando, m á s liviano que el agua. Metal terroso raro. Metal terroso raro; obtenido por el hombre a partir del praseodimio. Metal radiactivo presente en los minerales de uranio. Metal radiactivo. Su descubrimiento estimuló las investigaciones acerca de la radiactividad. Apéndice 4 268 ~~ N" otómico DaTas de interés Rn Re Rh 86 75 45 Radón Renio Rodio Rb Ru Sm Se Si Na TI Ta Tc Te Tb Ti 37 44 62 34 14 81 73 43 52 65 22 Rubidio Rutenio Samar:a Sclenio Silicio Sodio Talio Tantalio Tecnecio Telurio Terbio Titanio Th Tm W 90 69 74 Torio Tulio Tungsteno U 92 Uranio V 23 Vanadio Xe Yb Y 54 70 39 Xenón Yterbio Ytrio 11 El m á s pesado de los gases. Radiactivo; procede del radio. Metal pesado semejante al. manganeso. Metal pessdo. Parecido en aspecto al aluminio. Usado en joyería para galvanoplastia. Metal blando, raro, químicamente m u y activo. Metal duro y quebradizo, de color gris. Metal terroso raro. Sólido no metálico. Similar al azufre en sus reacciones químicas. Sólido no metálico. El segundo en abundancia. Metal blando y m u y activo; más liviano que el agua. Metal sólido similar al plomo: sus sales son m u y venenosas. Semejante al hierro pulido. Forma aleación con el acero. Metal pesado. Es uno de los productos de la fisión del uranio. Sólido no metálico. Similar al azufre en las reacciones químicas. Metal terroso raro. No obtenido aún en estado libre. Metal duro y resistente. Los nuevos métodos de producción le deparan un futuro brillante. Metal gris, pesado. Todos sus compuestos son radiactivos. Metal terroso raro, no obtenido aún c o m o elemento iibre. Metal pesado. Es el que posee punto de fusión más elevado. Antes llamado wolfram. Objeto de intensa búsqueda en todo el mundo a causa de su importancia en la fisión nuclear. Metal gris de difícil fusión. Forma con el acero aleaciones fuertes y tenaces. Gas raro, inerte e incoloro, componente de la atmósfera. Metal terroso raro. Metal terroso raro. M á s abundante que otras tierras raras m e tálicas: Apéndice 5 Indicadores ácido-base Indicador O"',' Cantidad de indicador para 10 ml Acidez Azul de timol 1,2-2,8 Tropeolina O0 1,3-3.2 Amarillo de 2,9-4,0 metilo (B) 3,l-4,4 Anaranjado de metilo (B) Azul de 3,O-4,6 bromofenol (A) Verde de 4,O-5,6 bromocresol Rojo de metilo (A) 4,4-6,2 Azul de 6,2-7.6 bromotimol Rojo de fenol (A) 6,440 Rojo neutro (B) 6,8-8,0 Azul de timol 8,O-9,6 Color Alcalinidad 1-2 gotas solución 0,i % en agua 1 gota solución 1 % en agua 1 gota solución 0,L % en alcohol 90 % 1 gota solución 0,l % en agua rojo rojo rojo amarillo amarillo amarillo rojo anaranjado 1 gota solución 0,l % en agua amarillo azul-violeta 1 gota solución 0,l % en agua amarillo azul 1 gota solución 0,l % en agua 1 gota solución 0,l % en agua rojo amarillo amarillo azul 1 gota solución 0,l % en agua 1 gota soiucibn 0,l % en alcohol 70 % 1-5 gotas solución 0,1 $6 en agua amarillo rojo rojo amarillo amarillo azul 269 Apéndice 6 $:'pHo Indicador Color Cantidad de indicador para 10 ml Acidez Alcalinidad Fenolftaleína (A) 9,O-11,0 incoloro rojo Timolftalefna incoloro azul Amarillo de alizarina Tropeolina O 1-5gotas solución 0,l o/c en alcohol 90 % 9,4-10,6 1 gota solución 0,l o/c en alcohol 90 % 10,o-12,o 1-5gotas solución 0,l%en alcohol 90 % 11,O-13,O 1 gota solución 0,l % en agua amarillo Nitramina (B) 11,O-13,0 1-2gotas solución 0,l %en alcohol 70 % 1 gota sohición 0,l % en agua incoloro anaranjadomarrón anaranjadomarrón anaranjadomarrón anaranjadorojo Acido 12,O-13,4 trinitrobenzoico amarillo incoloro Apéndice 6 Humedad relativa del aire (porcentaje) -"C Depresión del term6metro de bulbo húmedo ("C) Temperatura del term6metro de bulbo seco (OC) ' 50 45 40 35 30 25 20 15 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 20 94 94 93 93 92 91 90 89 87 89 88 88 87 86 84 81 79 75 84 83. 82 80 78 76 73 68 62 79 78 77 75 72 69 64 59 51 74 73 71 68 65 6! 56 49 38 70 68 65 62 59 54 47 39 27 65 63 61 57 53 47 40 30 17 61 59 56 52 47 41 32 21 5 57 55 52 47 41 35 26 12 53 51 47 42 36 29 18 4 33 28 23 16 8 22 16 10 46 42 38 33 26 17 5 40 35 31 24 16 6 28 22 16 8 Apéndice 7 Equivalencia de temperaturas en distintas escalas Kelvin Cero absoluto Cero Fahrenheit Punto de congelación del agua Punto de ebullición del agua O" K 255" K 273" K 373" K Celsius -273" -18" C c O" c 1000 c Fahrenheit F O" F 32O F -459" 212" F 270 Apéndice 8 Apéndice 8 Logaritmos O 1 0043 0086 0453 0828 1173 10 oooo 11 0414 12 0792 13 1139 14 1461 1492 15 1761 1790 16 2041 17 2304 18 2553 19 2788 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 3010 3222 3424 3444 3617 3636 3802 3820 3979 3997 4150 4166 4314 4330 4472 4487 4624 4639 4771 4786 4914 4928 5051 5065 5185 5198 5315 5328 5441 5453 5563 5575 5682 5694 5798 5809 5911 5922 6021 6031 6128 6138 6232 6243 6335 6345 6435 6444 6532 6542 6628 6637 6721 6730 6812 6821 6902 691 I 6990 6998 0128 0170 5 0212 0607 0969 1303 1614 1903 2068 2330 2355 2577 2601 2380 2405 2625 2648 2833 2856 2878 3464 3655 3838 4014 4183 4346 4502 4654 4800 4942 5079 5211 5340 5465 5587 5705 5821 5933 6042 6149 6253 6355 6454 ,bSSi 6646 6739 6830 3075 3284 3483 3674 3856 4031 4200 4362 4518 4669 4814 4955 5092 5224 5353 5478 5599 5717 5832 5944 6053 6160 6263 6365 6464 6561 6656 6749 6839 3096 3304 3502 3692 3874 4048 4216 4378 4533 4683 4829 4969 5105 5237 5366 5490 5611 5729 5843 5955 6064 6170 6214 6375 6474 6571 6665 6758 6848 2810 -3032 3054 3243 3263 - - - 2175 2430 2612 2900 3118 3324 3522 3711 3892 4065 4232 4393 4548 4698 4843 4983 51 19 5250 5378 a 5623 5740 5855 5966 6075 6180 6284 6385 6484 6580 6675 6767 6857 6946 7033 9 9 9 9 8 8 8 8 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 1 1 13 14 1 1 12 14 LO 12 13 10 1 1 13 10 I I 12 9 1 1 12 9 10 12 91011 91011 8 10 1 1 8 910 8 910 8 910 8 910 7 8 9 7 8 9 7 8 9 7 8 9 7 8 9 7 7 8 6 7 8 6 7 8 6 7 8 6 7 8 -- 27 1 Apéndice 8 Nota: Estas tablas se han confeccionado de tal forma que la cuarta cifra decimal de cada logaritmo es siempre inferior o superior en una unidad a la cuarta cifra decimal más próxima. Por ejemplo: si el logaritmo hallado es 0,5014, el decimal de cuatro cifras más aproximado puede ser 0,5013, 0,5014 o 0,5015. En una tabla de diferencias uniformes como la presente no es posible obtener mayor precisi6n. 51 52 53 54 55 56 7076 7160 7243 7324 7404 7482 1 7084 7168 7251 7332 7412 7490 2 7093 7177 7259 7340 7419 7497 3 7101 7185 7267 7348 7427 7505 7110 7193 7275 7356 7435 7513 5 7118 7202 7284 7364 7443 7520 6 7126 7210 7292 7372 7451 7528 7 7135 7218 7300 7380 7459 7536 8 7143 7226 7308 7388 7466 7543 9 7152 7235 7316 7396 7474 7551 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 4 3 -3 3 3 3 3 5 4 4 4 4 4 4 6 5 5 5 5 5 5 7 6 6 6 6 5 5 8 7 7 6 6 6 6 9 8 7 7 7 7 7 59’ 60 61 7709 7782 7853 7716 7789 7860 7723 7796 7868 7731 7803 7875 7945 8014 8082 8149 8215 7738 7810 7882 7952 8021 8089 8156 8222 7745 7818 7889 7959 8028 8096 8162 8228 7752 7825 7896 7966 8035 8102 8169 8235 7760 7832 7903 7767 7839 7910 7980 8048 8116 8182 8248 7774 7846 7917 7987 8055 8122 8189 8254 1 1 1 1 2 3 I 2 3 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 5 7 6 6 6 6 O 4 1 ::1 iiii 1 1 z7”1 1 1 1 1 804‘: 1 1 1 64 65 66 8062 8129 8195 8069 8136 8202 8075 8142 8209 8109 8176 8241 1 1 1 1 1 2 3 2 3 2 3 1 1 1 W I 4 5 5 6 1 i 1 1 1 r 1 1 2 2 2 2 21 3 1 4 4 5 6 2 1 3 1 4 4 5 5 2 21 :I: :I 4: .-+++ 1 1 2 2 3 4 5 5 xz;~;~;: 3 4 4 5 84 9243 9248 85 9294 9299 86 9345 9350 87 9395 9400 88 9445 9450 89 9494 9499 90 9542 9547 91 9590 9595 92 9638 9643 93 9685 9689 94 9731 9136 95 9771 9782 96 9823 9827 91 9868 9872 98 9912 9917 99 9956 9961 9253 9258 9304 9309 9355 9360 9405 9410 9455 9460 9504 9509 Y552 9557 9600 9605 9641 9652 9694 9699 9141 9745 9786 9791 9832 9836 9877 9881 9921 9926 9965 9969 9263 9315 9365 9415 9465 9513 9562 9609 9657 9703 9750 9795 9841 9886 9930 9974 9269 9320 9370 9420 9469 9518 9566 9614 9661 9708 9754 9800 3845 9890 9934 9978 9274 9325 9375 9425 9474 9523 9571 9619 9666 9713 9759 9805 9850 9894 9939 9983 9279 9330 9380 9430 9479 9528 9576 9624 9671 9717 9763 9809 9854 9899 9943 9987 1 1 1 1 1 1 1 9284 9289 9335 9340 9385 9390 9435 9440 O 9484 9489 O 9533 9538 O 9581 9586 O 9628 9633 O 9675 9680 O 9722 9727 O 9768 9773 9814 9818 9859 9868 9903 9908 O 9948 9952 O 9991 9996 o 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 !2 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 3 Los derechos de reproducción de la parte de estas tablas que comprende los logaritmos de los números 1,000a 2,000 es propiedad de los sefiores Macmillan and Company Ltd., quienes han, no obstante, autorizado su reproduccibn en dicha forma, en cualquier publicacion con fines ediirativos. 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Apéndice 9 Apéndice 9 272 273 Apéndice 9 fndice Acción y reacción,experimentos sobre, 2.24351, 4.102-104 Acero, 2.64 Acero recocido, 2.64 Acero templado, 2.64 Acetato de plomo, 2.69 Acetona: conductividad, 2.60 B punto de ebullición,2.6 solvente para experimentos de croinatografía, 2.24 solvente para indicadores, 2 43 Acido clorhídrico: difusión con amoníaco,2 54 en agua regia, 1.39 preparación,2.36 , propiedades, 2.36 solución diluida,1.36 uso en ensayo de minerales, 4.13 B,4.55 uso en experimrntos sobre desplazamientos de iones,2.89 uso en obtención: de azufre en solución dc tiosulfato de sodio,2.92-93;de bióxido de carbono,2.91; de hidrógeno,2.33: de resina de formaldehído resorcinol, 2.102 Acido esteárico,2.2 Acido láctico, 2.39 Acido nítrico, 1.36, 1.39 Acido sulfúrico: en acumuladores, 1.38 cn electrólisis del agua,2.36 en producción de hidrógeno, 2.34, 2.36, 2.76 cn producción de resina, 2.101 liberación de calor en dilución de ácido concentrado, 1.36,2.80 Acido thnico, 1.71 Acidos: ac6tico. 1 .36,2,100 agua regia, 1.39 clorhídrico, 1.36, 1.39, 2.33, 2.36, 2.54 2.89,2.91-93,2.102,4.13 B, 4.55 del suelo, 4.47 esteárico,2.2 láctico. 2.39 nítrico, 1.36, l .39 soluciones diluidas, 1 .36 sulfúrico,1 .36,1 .38,2.34,2.36,2.69,2.76, 2.80 C, 2.101 tiinico,1.71 Actividad de las hojas (i&ase furrzbién Fotosíntesis; Respiración de las plantas: Transpiración) : clorofila,3.45 A fósiles, 4.34 producción dc almidón,3.45 A producción de azúcar,3.45 B producción de bióxido de carbono,3.45 C solución de azul de bromo timo1 indicadora de presencia de bióxido de carbono,3.45 C solución de iodo indicadora de presencia de almidón, 3.45 A solución para prueba de azúcar,3.45 B Acuarios, 3.9-10,4.56, 4.138 Achernar,4.76 B, 4.78 B Agua: acción erosiva, 4.50 B, 4.53, 4.62 acción sobre las plantas,4.44 agua de cristalización,2.32 agua subterránea,4.56-57 calor de evaporación del,2.17 ciclo del, 4.132-133 condensación,4.131-136 condensada en el aire, 4.121-130 conductividad del calor en el. 2.153 conductividad eléctrica,2.60 C congelación,2.129,4.59,4.143 copos de nieve, 4.136 corrientes de convección,2.124-126.2.129 densidad máxima, 2.129 d-stilada, 1.32,4.141 efecto de la temperatura sobre cl, 4.59 empleo para demostrar la presión atrnosf6i.ica, 4.117 en el suclo. 4.44-46,4.48-50,4.123 en la respiración.4.126 en las plantas. 4.124-126 en los alimentos,2.98 B esiimación del aire en disolución en el. 2.24, evaporación. 4.56.4.144. 4.122-123.4.127130. filtración del agua.4.57 higrómetro capilar,4,112 higrómetro punto de rocío. 4.113-114 C, 4.134. 4.140 humedad atmosférica,4.112. 4.I 14 humedad relativa. 4.112. 4.114 medidores de salpicaduras. 4.52 minerales en solución. 4.55 nubes. 4.135. 4.143-44 permeabilidad del suelo. 4.54 pluviómetro. 4.46, 4.1 1 , 4.113 punto de ebullición. 2.5 punto de rocío,4.113-114,4.134-135 separación del agua en el benceno, 2.26 Agua de cal. 1.47, 2.98 R, 3.42 Agua de mar, 1.50 Agua destilada, 1 .32 Agua regia, 1 .39 Agujas para brújulas. ix!crsc L’IT Magnetismo. Aire: aire.frío más pesado que el cálido,4.118 liidice cantidad de polvo en el, 4.140 condensación de la humedad del, 4.131- 132 corrientes de convección en el, 2.127-128, 4.119-120 efectos de la evaporación en airc cn inovimiento, 4.129 en el suelo. 4.43 expansión al calentarse, 2.110-11 1 , 4.1 15 humedad del aire, 4.121-126, 4.130-136, 4.140 Aislación del calor, 2.1 17 Albireo, 4.91 Alcohol, 2.6-7,2.24, 4.81 Alcohol, lámpara de, 1.25 Alcohol metílico, 2.13 Aleación para fusibles eEctricos, 1.53 Aleaciones: aleaciones de estaño y plomo, 2.61 clases de aleaciones, 1.53 dureza dz las aleaciones,2.62 efecto de aleaciones sobre el punto de fusión de los metales, 2.63 molde para fundición de, 2.61 placa metálica para probar el punto de fusión de, 2.63 probador dz dureza, 2.62 Algas, 3.9 Almidón, 1.70,2.95,3.45 A Altura de una estrella, 4.67 Alumbre, 4.24 Aluminio: acción de los ácidos diluidos sobre el, 2.74 en la corteza terrestre, 4.4 en las rocas ígneas, 4.21 productor de cargas estáticas, 2.147 Amoníaco: difusión del, 2.54 empleo en diazotipias, 1.10 experimento de la fuente,2.37 B preparación del, 2.37 A propiedades del, 2.37 A Anucuris, 3.9, 3.41 Ananá, 3.46 C Anaranjado de metiio, 2.78 Andrómeda, 4.72 Anemómetro, 4.109 Anfíboles, 4.17 Angulo de elevación, 4.139 Angulos, su trazado en el reloj de sol. 4.69 Animales: células, 3.67 corazón del caracol, 3.62 Iiuesos, 3.63 músculos, 3.63 oxígeno (absorbido por pequeños animales), 3.61 sangre y vasos sanguíneos. 3.63-65 tejidos de la pata de pollo, 3.63 Antera, 3.53 Antracita. 4 23 Apatita, 4.6 Apio, 3.60 Arado de zonas adyacentes. 4.53 Arañas, 3.36. 3.38 Arboles recién nacidos, 3.38-39 Arcilla, 4.26,4.32,4.16 276 Arenisca, 4.22, 4.38 Arena, 2.22,4.22,4.30, 4.36 Argón, 4.101 Ascensión recta, 4.74 Astronomía, 4.65-101 Auriga, 4.91 Avena, 3.58 A, 3.58 C,3.59 Azúcar, 2.39, 2.60 B, 2.95, 4.24 su producción en las plantas, 3.45 B, 3.51 Azufre, 2.48, 2.60 reacción azufre-cinc, 2.70 reacción azufre-cobre,2.70 reacción azufre-hierro,2.70 Azul de bromo-timol,1.55, 3.45 C Bacterias, 3.66 Balanza a resorte, 1.12 Balanza de astil, sensibk, 1.16 Balanza con una pajita, 1.15 Balanza simple, 1.12 Balanzas: a resorte, 1.13 con una pajita, 1.15 de astil, sensible, 1.16 romana (o danesa), 1.14 simple, 1.12 Bambú, 3.48, 3.56 Banco Óptico, 2.219 Banda bimetálica, 2.107 Barómetros: aneroidz,2.308 Fortin (a mercurio), 2.307 medición de la presión atmosférica, 4.113. 4.115 Barro, 4.52,4.60 Bases, 1.37, 2.44, 4.47 Begonia, 3.48 Benceno, 2.7, 2.16, 2.22, 5.26 Benedict, solución de. 1.54 Betelgeuse, 4.74,4.91 Bicarbonato de sodio, 2.11 Bicromado de amonio, 2.55 A Biotita, 4.16 Bióxido dr azufre. 2.7576 Bióxido de carbono: difusión del, 2.53 A el arte culinario y el, 2.39 empleo en determinación dc la absorción de oxígeno por animales pequeños. 3.61 preparación del, 2.38 presencia en las hojas del, 3 45 A propiedades del, 2.38 reacción con el magnesio del, 2 77 Bombas: de vacío, 2.196 elevadora con una jeringa. 2.311 impelente con un tubo de ensayo, 2.312 inflador de bicicleta, 2.309 Bórax, 1.5 Boyle, ley de, 2.316 Broches cocodrilo,2.60. 2.156 Bromo, 2.68, 2.96 Bromoformo. 2.15,2.27 Biomuro de plonio. 2.60. 2.68 Biomuro de potasio, 2.68 Bronce, 1.53 Bruselas (pinzas), i .35 277 lndice Cactus, 3.37 Caída de los cuerpos: bolillas rodando sobre plano inclinado,2.235 caída simulthx de bolillas dc cojinete. Caroteno, 2.24 A Carta, 4.22 Caseína, de la leche, 2.100 Cassiopea, 4.72,4.28 R, 4.91 Catálisis, 2.94, 2.97 Cebollas, 3.58 A, 3.58 C, 3.59 Células (biología) : algas células, 3.66 células de la mejilla, 3.67 comparación de células animales y vcgetalcs, 3.67 cromosomas, 3.69-70 cromosomas salivarios, 3.70 empleo de microscopio electrónico para estudio de células, 3.71 huevo de avestruz, 3.66 mitocondrio, 3.71 organismo multicelular, 3.66 organismo unicelular, 3.66 Órganos menores de las células, 3.70-71 paredes de las células, 3.68 protistas, 3.66 reproducción, 3.69 Cemento: a prueba de ácidos, 1.56 de celuloide, 1.56 de Faraday, 1.56 empleo en confección de ladrillos, 2.66 para acuarios, 1.56 para hierro, 1 .56 portland, 4.25 Cenit, 4.74 Centauri (alfa y beta) , 4.76 B, 4.78 B Cera: cemento de Faraday, 1.56 compuesto de Chatterton, 1.56 conductora de la electricidad, 2.60 Ciclosis, 3.66 Cinc: como electrodo en pilas, 2.84-85.2.88,2.150 en experimentos sobre desplazamiento del cobre, 2.83 en obtención de hidrógeno, 2.33-34,2.74 fundente para soldarlo, 1 .5 Círculo Polar Artico, 4.70 A. 4.98-99 Citrato férrieo de amonio, 1. i 1 Clorato de potasio, 2.47 Clorofila,2.24, 3.54 A Cloruro de amonio, 2.54, 2.88 Cloruro 'de bario, 2.58 Cloruro de bismuto. 1.40 Cloruro de carbono. (IV), 2.13, 2.15, 2.26, 2.49, 2.60 B Cloruro de cinc, 1.5 Cloruro de cobalto, 4.140 CIoruro de estaño (11). 1.52 Cloruro de magnesio, 1.50 Cloruro de potasio, 2.47 Cloruro de sodio, 1.50, 2.12-13, 2.19, 2.22, 2.234 ticmpo de caída de un cuerpo,2 238 trayectoria dz un proyectil. 2.239 Caia uara estudio de la convección. 2.1%. 4.119 Caia proyectora, 2.205-206 Caias para colcccionar insectos, 3.15 C Calabaza, 3.52 Calcio, 4 4, 4.21 Calcita, 4.6. 4.19-20 Calcntadoi (con una lata), 1.31 Calor: accikii sobre el cobre. 2.28 A acción sobre el magncsio, 2.28 A aislación, 2.117 brinda bimetrilica. 2.107 calentamiento del sulrato dz cobre. 2.32 conductividad del, 2.118-122.2.132 de evaporación y licuefacción, 2.17 diferencia entre calor y temperatura, 2.103 dilatación de líquidos por el, 2.108-109 dilatación de sólidos por el, 2.106 en reacciones químicas, 2.80-83 expansión Cl-1 aire por el, 2.110-11 1 experimento del tornillo y del tarugo,2.105 percepción de la temperatura, 2.112 producido por electricidad, 2.160-162 radiación del, 2.130-140 recolección de productos gaseosos de la combustión, 2.29 sustancias de masa constante al ser calentadas, 2.31 sustancias que pierden masa al ser calentadas, 2.30 termómetros, 2.113-115 txmoscopio, 2.116 transformación de energía cinética en calorífica, 2.104 Calor de evaporación, 2.17 Calor específico de un líquido,2.17 Caloría, 2.17, 2.135-136. 2.82-83 Calorímetro, 1.28 Cámara, 4.90 Cambios de estado: de líquido a vapor, 2.17 de sólido a líquido, 2.16 Can Mayor (Canis Major) , 4.73 Cáncer (Trópico de), 4.70 A, 4.98-99 Canopus, 4.76 B, 4.78 B Caia de azúcar, 3.48, 3.56 Capella, 4.76 A, 4.91 Capilaridad dri suelo, 4.48,4.5657 Capricornio (Trópico de), 4.99 Caracoles, 3.9, 3.62 Carbonato de calcio, 2.38, 4.22 Carbonato de cobre, 2.30 B, 2.71 2.3b92.47,2.50A,2.5l,2.60B,2.69,4.24Carbonato de sodio, 2.71 25. Carbono : Cobre: electrodos de, 2.59, 2.68-69,2.88-90 apagavelas: 2.120 en la llama del quemador de Bunsen, 2.1 como conductor del calor, 2.122 residuos al calentarse elementos, 2.93 A desplazamiento en soluciones acuosas, 2.72, su srparación en mezcla con estaño, 2.18 2.83-84 fndice fundente para soldar cobre, 1.5 oxidación al ser calentado en contacto con el aire,2.28 A reacción con ácidos a 3 M,2.74 recipiente en pila de Daniell,2.85 soluciones dz iones de cobre,2 85 Codorniz, 3.5 Cohetes,4.102-104 Coloides, 2.52 Color: color de la luz solar, 2.220 color de los objetos opacos, 2.228 color de los objetos transparentes, 2.227 colores del espectro, 2.221 colores en una película de aceite, 2.326 colores en una película de jabón,2.225 cómo varían los colores,2.231 empleo de la luz ultravioleta,2.224 empleo de los ravos infrarrojos,2 223 empleo en identificación de minerales,4.7-8 mezcla de luces de colores,2.230 mezcla de pigmentos coloreados,2 229 Colpidium,3.35 Compuestos minerales,4.4 Comunidad de pradera, 3.38 Comunidad de sudo boscoso,3.39 Comunidad de un tronco en descomposición, 3.36 Comunidades: de bacterias,3.35 cerradas,3.34 de desierto,3.37 de pradrra, 3.38 de suelo boscoso, 3.39 de tronco en descomposición,3.36 equilibradas, 3.34 sucesión de,3.35 Condensación de los polímeros, 2.101-102 Condensación del vapor de agua,4.121,4 131135 Conductividad del calor: apagavelas de espiral de cobre, 2 120 en tela metálica. 2.18 lámpara de Davy, 2.119 metales como conductores,2.120-123 Conductividad eléctrica de sustancias: conductoras y no conductoras,2.59 B,2.59 C conductores líquidos, 2.59 electrodos, 2.59 Conductores eléctricos,2.155 Conglomerado, 4.22 Constelario, 4.76 Constelaciones: Andrómeda. 4.72 Auriga, 4.91 Canis Major (Can Mayor), 4.73 Cassiopea, 4.73-74 Cruz del Sur (Crux), 4.71, 4.73, 4.77, 4.78B Cygnus, 4.91 fotografía de constelaciones, 4.91 Orión (El Gran Cazador), 4.72-74,4.77 Pegasus, 4.72 Ursa Major (ElArado, El Cucharón Grande, Osa Mayor), 4.72; 4.77, 4.78 3 Ursa Minor (El Cucharón Pequeño, Osa Menor), 4.72 278 Copias heliográficas azules, 1 9, 1.11 Corindón, 4.6 Corona, 4.96, 4.143 Corona lunar, 4.143 Correas de transmisión, 2.258 Corriente eléctrica: circuitos simples, 2.159 conductores, 2.155 electricidad producida por un limón, 2 149 fusibles,2.160-161 instrumentos sencillos para detección dc corrientes eléctricas,2.163 interruptores, 2.152-153 la electricidad como fuente de calor y lw. 2.162 linterna eléctrica, 2.154 pilas en paralelo, 2 158 pilas en serie,2.157 pilas secas, 2.88, 2.150-151 pilas simples,2.148 tablero de circuitos, 2.156-163 Corrientes de convección: en el agua, 2.124-126,2.129 en el aire, 2.127-128,4.119-120 cn la caja de convección, 2.128,4 119 máxima densidad del agua, 2 129 Crecimiento de la raíz, 3 48-50 Crisol, 2.28 Cristales: de azúcar, 4.24 de azufre, 2.48 de cloruro de sodio, 4 24 crecimiento a partir de soluciones, 2 $5 crecimiento a partir dz su fusión,2 46 crecimiento de grandes cristales. 2.49 cúmulos de cristales para exhibir,2 50 división de, 2.51 estimación de la dimensión de partículas CIisialinas, 2.56 formación en los minerdes, 4 24 formas, 2.47 piezcelectricidad y piroelectricidad, 4.33 sistemas cristalinos en los minerales,4.i 2 Cromato dr cobre, 2.89 Cromato de potasio, 2.71, 2 89 Cromatografía, 2 24 Cromosomas, 3.69-70 Cruz del Sur (Crux), 4.71,4.77. 4.78 H Cuadrantes solarrs, 4.68-70 A Cuarcita, 4.23, 4.40 Cuarzo,2.27,4.6,4.14,4.22.4 30,4.33.4 55 Cucaracha, 3.61 Culebra pequeña, 3.38 Cultivos: de camarón de agua salada, 3.31 de gorgojo de la harina, 3.24 de mcsca de la fruta, 3.23 en infusión de heno, 3.25,3.35 levadura, 3.26 Cygnus,4.91 Chatterton, compuesto de, 1 .56 Dafnias, 3.10 Daniell, pila dr, 2.85 Davy, lámpara de, 2.119 279 fndice Declinación, 4.74 Densidad relativa: definición, 2.14 de líquidos, 2.15, 4.81 de minerales, 4.9 del ácido sulfúrico, 1.38 del suelo, 4.9, 4.41 su aplicación en la separación de sólidos, 2.27 su determinación en sólidos insolubles en agua, 2.14 Desierto, comunidad de, 3.37 Destilación (separación por), 2.20 Destilación fraccionada, 2.21 Diamantes, 2.27, 4.6 Diapasón,2.191 Diazotipias, 1.9 Dicotiledón, 3.52 A, 3.57, 3.60 Difusión: de amoníaco y ácido clorhídrico, 2.54 de líquidos,2.55 A hacia arriba del bióxido de carbono,2.53 Dilatación: del aire, 2.110-111,4.115 de los líquidos,2.108-109 ds los sólidos, 2.107 Disección de flores, 3.53-55 Distancia foca1 de las lentes, 1.19,2.29,4.65 Distribuidor para experimento sobre movimiento de iones, 2.90 Drosopfiila (drosófila) , 3.23 Dugesia tigrina,3.20 Lhuación del día y la noche, difsrencias, 4.99 Dureza de los minerales: escala de dureza, prueba del rayado, 4.6 Dysticus, 3.9 Eclipses: de Luna, 4.85, 4.95, 4.97 de Sol, 4.84, 4.96 Eclíptica, 4.74 Ecosistema, 3.40 Ecuador celestr, 4.74 Ecuador terrestre, 4.70 A,4.88, 4.94,4.98-99 Endosperma,3.54 A Electricidad: ccrriente eléctrica,2.148-163 estática, 2.137-147 Electricidad estática: detector de cargas estáticas,2.142 dos clases d’zcargas, 2.146 elcctróforo (producción de muchas cargas de una sola fuente), 2.147 electroscopio, 2.144-145 cxperimentos sobre atracción y repulsión, 2.138-142 producción de cargas eléctricas,2.137 Electrodo, potencial dzl, 2.86 Electróforo, 2.141 Electrólisis: aparatos para, 2.69 de fusiones,2.68 de soluciones acuosas salinas, 2.69 de soluciones iónicas de sales, 2.69 B del agua, 2.69 A Electromagnetismo: campos magnéticos de bobina abierta, 2.179 efecto magnético de una corriente eléctrica al pasar por un cable, 2.178 electricidad con un imán y una bobina,2.180 electroimán cilíndrico, 2.175, 2.177 imán en herradura, 2.176 motor eléctrico, 2.181 Electroscopio, 2.144-145 Elodea, 3.9, 3.41, 3.45 B, 3.66, 368 Embriones: de pollo, 3.11-13 semillas, 3.52 A, 3.52 B Energía de reacciones químicas: acumulador dr plomo, 2.87 calor de reacciones de neutralización,2.82 energía eléctrica, 2.84-85 movimiento de los iones, 2.89-90 pilas secas, 2.88 reacciones con absorción Je calor (endotérmicas), 2.81 reacciones con dssprendimien’to de calor (exotérmicas), 2.80, 2.83 Energía eléctrica,2.84-85 Enfoque de ondas caloríferas,2.131 Engranajes: de bicicleta, 2.259 simples, 2.260 Equilibrio, experimentos sobre: el sube y baja, 2.232 con un mero, 2.233 Erosión, 4.50 B, 4.53, 4.62 Escarabajo con cuerno, 3.36 Escisión de grandes moléculas: de almidón en azúcar, 2.95 de elementos comunes. 2.98 de etanol en eteno, 2.96 de polímeros en moléculas pequeñas, 2.97 gas combustible obtenido de la madera,2.99 Esfera celeste,4.71, 4.74, 490 Espectro de la luz, 2.209-10,2.220-222,2.225226, 2.228, 4.101 Espectroscopio, 4.101 Espejos: cóncavo, 2.207, 4.66 convexo, 2.208 Espinaca, 3.68 Estaciones, 4.70,4.98 Estambres, 3.53 Estaño: como conductor da la electricidad, 2.60 en las aleaciones, 1.53, 2.63 soldadura de estaño y cadmio, 1.4 soldadura de estaño y cinc, 1.4 soldadura de estaño y plomo, 1.4 su reacción con ácidos, a 3 M,2.74 su separación de una mezcla con carbón, 2.18 Estigma,3.53 Estilo,3.53 Estrella Polar (Estrella del Norte), 4.70 A, 4.71, 4.14-11 Estrellas: Achernar, 4.76 B, 4.78 B Albireo, 4.91 Betelgeuse, 4.74 Calendario estelar, 4.78 B Canopus, 4.76 A, 4.91 fndice Capella, 4.78 A, 4.91 Centauri (alfa y beta), 4.76 B, 4.78 B circumpolares, 4.90 colores de las, 4.91 determinación de su altura, 4.67 Estrella Polar (Estrella del Norte), 4.70-71, 4.74-76 Fomalhaut, 4.76 B niapas (o cartas) estelares, 4.71-74,4.76, 4.78 observación de las, 4.65-67 reloj estelar, 4.78 A revolución aparente de las, 4.71, 4.75, 4.78 Rigel, 4.77 Sigma Octantis, 4.76 B Sirus (Estrella Perro), 4.73 trazcs estelares, 4.78, 4.90; en colores, 4.91 Vega, 4.67 A, 4.78 B Estructura atómica de los minerales, 4.12 Etanol, 2.17, 2.43, 2.60 B, 2.95-96 Etileno (eteno), 2.96 hglena, 3 .66 Evaporación del agua: causas del depósito de sal, 4.57 efecto de la humedad del aire, 4.130 efecto de la temperatura, 4.128 efecto del área superficial, 4.127 efecto del movimiento del aire, 4.129 , en los objetos húmedos, 4.122 twmbnietros de bulbo húmedo y seco, 4.114 Experimento del anillo y del tarugo, 2.105 Experimentos de acción y reacción, 2.249-251, 4.102-104 Fabricación de jabón, 2.29, 2.99 Factores que afectan la velocidad de las reacciones químicas: catalizadores, 2.94, 2.97 concentración de reactivos, 2.92 dimensiones de las partículas, 2.91 temperatura, 2.9243 Fango, 4.34,4.60 Fases de la Luna, 4.8243 Feldespatos, 2.27, 4.6, 4.15, 4.20 Fenolftaleína, 2.78 Ferrocianuro de potasio, 1.11 Filamento de estambre, 3.53, 3.54 Flotabilidad: bujía flotante, 2.283 cómo flota y se sumerge un submarino, 2.288 cuerpos flotantes, 2.282 cuerpos sumergidos, 2.281 de diversas clases de madera, 2.284 de diversos líquidos, 2.287 del agua, 2.279 hidrómetro hecho con una pajita para sorber, 2.286 inmersión y flotación, 2.289 ludión, 2.280 Fluidos: modelo de rueda hidráulica, 2.278 presión atmosférica en los, 2.301-319,4.115, 4.117 presión del agua, 2.267-277 su flotabilidad, 2.270-288 tensión superficial, 2.290-300 289 Foliación: clivaje pizarroso, 4.23 definición, 4.23 esquistosa, 4.23 gnésica, 4.23 variedades de rocas, 4.23 Fomalhaut, 4.76 B Formaldehído, 2.101-102 Fotografía: 'de la trayectoria aparen,te de la Luna, 4.90 de la trayectoria aparente del Sol, 4.90 de las constelaciones, 4.92 de satélites, 4.9.3 ds trazos estelares, 4.93 Fotosíntesis,3.41 Friccion, reducción de la: con aceite, 2.263 con lápices, 2.261 con ruedas, 2.262 mediante cojinetes a bolillss, 2.264 mediante corriente de airc, 2.265 Frigáneas, 3.9 Fuerza centrípeta, 2.243-246 Fuerzas: acción y reacción, 2.249-251 centrípeta, 2.243-246 fuerza y movimiento,2.247-248 Fundentes para soldadura, 1 .5, 1 .7 Fusibles, 2.160, 2.161 Galaxia, 4.71 Galena, 2.51 Galvanómetro, 2.163 Galvanoplastia, soluciones para, 1 .61 Gas de madera, 1.53 Geranio, 3,48, 3.57 Glicerina, 1 .5 Globo terráqueo (su empleo como reloj d: sol), 4.70 A Globos: como modelos de motor de cohetes u rcacción, 4.102.103 en medición de velocidad de vientos de altura, 4.139 ilustrando el principio del colchón de aire (hovercraft), 2.265 Gluccsa, 3.45 B Gorgojo de la harina, 3.24,3.61 Grafito, 4.23 Grafito coloidal, 2.52 Grasa para fabricar jabón, 2.79 Grava, 4.48 Gravedad, 4.104-105(v¿crse fUmbi¿iz Mecánica) Greda, 4.36, 4.48-49 Grillos, 3.14 Guía para montaje de insectos, 3.15 C Guisantes, 3.52, 3.55 Habas, 3.50, 3.52, 3.55, 3.58 A, 3.60 Haces fibrovasculares, 3.56, 3.57 Halcones, 3.5 Halo lunar, 4.144 Halos 4.144 Helecnos, 3.39 Hélice, 2.266 Hidrógeno: 281 f ndice acción d d sodio sobre el agua, 2,.73 su preparación, 2.33-34, 2.73-74 sus propiedades, 2.33 Hidrómetro, 1.38, 2.286 Hidróxido de amonio, 1.37, 2.36,2.47 Hidróxido de calcio,1.37 (véasetambién Agua de cal) Hidróxido de sodio, 1.36, 1.69, 2.73, 2.79, 2.82T4.112 Hierro: cloruro de hierro (111), 1.43 en la reacción con desplazamiento de cobre, 2,83 en mineralas y roca, 4.4, 4.21 herrumbre del hierro, 2.40-42, 2.318, 4.58 hidróxido de hierro (III), 2.71 reacción con ácidos diluidos, 2.74 reacción hierro-azufre, 2.70 sulfato de hierro (11) y amonio, 1.45 Higrómetro de punto de rocío, 4.113-114 Horizonte, 4.95 Hormigas: actividades, 3.33 C,3.336 alimentación de las, 3.36 coleccián de, 3.33 B como alimento, 3.37 en el suelo, 4.63 hormiga reina, 3.33 B métodos para introducirlas en los nidos, 3.33 c nido de observación, 3.33 recolector de insectos, 3.33 B Hornablenda,4.20 Horno de aire, 1.33 Humedad atmosférica,4.112,4.114, 4.121-136 Humedad relativa,4.112, 4.114 Huracanes, 4.144 iodo, 1.65, 2.13, 2.19, 2.95 Ioduro de plomo, 2.71 Ioduro de potasio, 2.60, 2.69, 2.71 Jardín dentro de un vaso, 3.50 Jaulas para animales, 3.18 Jeringas,2.33, 2.301, 2.311 Kerosene, 2.73 Kilocalorías producidas en las reacciones químicas, 2.82-83 Ladrillos: de cemento, 2.66 de yeso de París, 2.67 métodos de prueba de, 2.65 Lagartijas de agua, 3.10, 3.39 Lagarto con cuerno,3.37 Lámpara de alcohol, 1.25, 2.1 Langosta, 3.61 Lanzador de satélites,modelo de, 4.106 Latas vibrantes, 2.193 Latitud, 4.70 A,,4.74 Latón (bronce), 1.5, 1.53 Lechuga, 3.68 Lechuzas, 3.5, 3.7 Lemna minor, 3.9 Lentes: aumento de una lente, 2.218 banco óptico, 2.219 cómo afectan a los rayos de luz, 2.21 1 imagen formada por una lente convexa. 2.217 lente condensadora con un balón de agua, 1.20 lentes objetivos, 1.19-21 para telescopios, 1 .19, 4.65 Levadura: cullivos en, 3.62 A Imán en herradura, 2.176 de hornear, 3.26 Impulso, 4.103, 4.104, 4.117 muestras de la población de la, 3.27, 3.29 Incubadora, 3.11 reproducción, 3.36 B Indicador de la velocidad del viento, 4.108 su empleo en la cocina, 2.39 Indicadores: su función catalizadora, 2.95 anaranjado de metilo, 2.78 Limas, 1.2, 1.20 escala del pH, 2.44 Linterna eléctrica, 2.154 extractos vegetales como indicadores de áci- Lirio (planta), 3.48 :;dos y bases, 2.44 Lombrices de tierra: fenolftaleína, 2.70 como alimento, 3.38 su extracción de vegetales, 2.43 métodos para su mantenimiento, 3.32 tornasol, 2.44 su alimentación, 3.32 Indicadores de médula vegetal para cargas su funcicin en el aireamiento del suelo, 4.63 eléctricas. 2.143, 2.145-46 Longitud, 4.70 C,4.74 Inercia: Lumbricus (lombriz de tierra), 3.32 con dos péndulos hechos con latas,2.241 Luna: con libro y pala, 2.242 corona, 4.143-144 , con una piedra, 2.240 creciente, 4.83 Ingravidez,4.105 cuernos de la, 4.83 eclipses de, 4.85, 4.95, 4.97 Insectos: fases de la, 4.82-83,4.95 como alimento, 3.38 fotografía de su trayectoria aparente, 4.90 frasco para matar, 3.15 gibosa, 4.95 jaula para, 3.15 E halo de la, 4.105 red para cazar, 3.14 órbita de la, 4.97 tablero para extender, 3.15. B puesta de la, 4.95 Interruptores, 2.152-153 salida de la, 4.95 Inversión lateral de la escritura, 2.204 Lupa de gota de agua, 1.17-18 Invierno, 4.98 - lndice Lustre: definición, 4.5 identificación de minerales por su, 4 5 Luz: banco Óptico, 2.219 caja proyectora de rayos, 2.205-206 colores, 2.225-231 “derrame” de luz, 2.216 espejo cóncavo, 2.207 espejo convexo, 2.208 experimentos con red de difiacción, 2.227 fuentes luminosas, 2.199-200 inversión lateral de la .escritura, 2.212 lentes, 1.19-20,2.211, 2.217-19,4 65 prisma, 2.210, 2.220 producida por la electricidad, 2.162 rayos infrarrojos, 2.223 reflexión,2.201, 2.203, 2.206-209.2.212 refracción, 2.204, 2.211, 2.213-215 Luz ultravioleta, 2.224 282 Lledidor de salpicadura, 4.52 Mercurio (planeta), 4.79 Mercurio: separación del agua, 2.26 su empleo en barómetros, 2.307 Meridiano, 4.70 A, 4.74 Mezclas, separación de, 2.18,2.20,2.22,2.26-27 Mica, 2.51, 4.16, 4.20 Microproyector, 1.21-22 Microscopio (véase tumbi& Lupas, 1 . 1 7-18): ccmpuesto, 1 .22 simple, 1.17 Microscopio electrónico, 3.71 Mina roja, 4.33 Minerales: amorfos, 4.12 color, 4.8 cristalinos, 4.12 cuarzo, 4.6, 4.14, 4.20, 4.22, 4.30, 4.33, 4.53 definición, 4.13 densidad relativa, 4.9, 4.41 dureza, 4.6 Magnesio: elementos presentes en la corteza terrestrc, desplazamiento del cobre en una solución 4.4 di sales de cobre, 2.72, 2.80 B en solución, 4.55 en la corteza terrestre, 4.4 fddespatos, 4.6. 4.15, 4.20, 4.22 en las rocas ígneas, 4.21 livianos, 4.9 su combustión en el aire, 2.28 B lustre, 4.5 su reacción con el ácido clorhídrico, 2.36 C, magnetismo en los, 4.13 A 2.74 no cristalinos. 4.13 su reacción con el bióxido de carbono, 2.77 notas para identificación de. 4.20 Magnetismo: opacos, 4.11 agujas simples, para brúiulas, 2.164 pesados, 4.9 bobina imantadora, 2.166 piezoelectricidad y piroelectricidad, 4.33 campos magnéticos, 2.173-174 propiedades físicas de los, 4.20 división de imanes, 2.172 prueba dsl ácido clorhídrico, 4.13 B, 4.55 electromagnetismo. 2.175-181 pruebas de identificación, 4.13 en los minerales, 4.13 A rayado, 4.7 imanes artificiales, 2.169 rotura (clivaje y fractura), 4.10 imanes naturales, 2.168 transparencia, 4.11 imanes suspendidos libremente, 2.167 trasluz, 4.11 inclinación magnética, 2.165 turmalina, 4.33 polos magnéticos, 2.171 Miriofilo, 3.9 sustancias magnéticas, 2.170 Maíz, 3.52, 3.56 Moldes de yeso, 3.5 Manómetro, 4.110 Moléculas, construcción de: Manzana, 3.55 de caseína a partir de la leche, 2.100 Máquinas: resina de formaldehído-resorcinol,2.102 correas de transmisión, 2.258 resina de urea-formaldehído,2.101 engranajes, 2.259-260 Molinete de riego, 4.104 hélice, 2.266 Monocotiledón, 3.52 A. 3.56, 3.60 palancas, 2.252 Moscardas, 3.70 plano inclinado, 2.257 Moscas de la fruta: poleas, 2.254-256 alimentación, 3.23 reducción de la fricción, 2.161-265 caza, 3.23 torno, 2.253 cría, 3.23 Marcación de cuerpos celestes, 4.67 pobhciones, 3.23, 3.30 Mármol, 2.38, 2.91, 4.23, 4.31 Mostaza, semillas de, 3.58-59 Marte, 4.79 Motor eléctrico, modelo de, 2.181 Mecánica: Motores (acción y reacción), 2.249-251, balanzas, 2.232-233 4.102-104 experimentos sobre la gravedad, 2.234-235, Movimiento browniano, 2.52 2.238-239 Movimiento del cielo con las estaciones, 4.77 fuerzas, 2.243, 2.351 Movimiento ondulatorio: inercia, 2.240-242 en una cuerda, 2.182 máquinas, 2.252-266 luz, 2.199-231 péndulos, 2.236-237,2.241 sonido, 2.190-198 283 Indice tanque de ondas: impulsos circulares,2.184; impulsos rectos, 2.185; reflexión en barreras recta y curva, 2 187; refracción. 2.188-189 Muscovita, 4.16 hlusgo, 3.39 Nabos, 3.46 B Naftaleno, 2.2-3,2 16, 2 46, 2 60 Negro de humo, pintura al, 1.59 Neón, 4.101 Neptuno, 4.28 Nesslar, reactivo de, 1.66 Newton,leyes del movimirnto de,4.102,4.105 Nidos: de hormigas, 3.33 A de pájaros, 3.6-7 Nitrato de bismuto, 1 41 Nitrato de mercurio, (I), 1.49 Nitrato de plomo, 2.71 Nitrato de potasio, 2.47, 2 81 Nitrógeno, en los alimentos, 2.98 Nubes: altostratus, 4.143-144 altura de las nubes, 4.143 cirrocúmulus, 4.143-144 cirrostratus, 4.143-144 cirrus, 4.143-144 cúmulonimbus,4.143-144 estratocúmulus, 4.143-144 estratus, 4.143-144 formación de nubes en una botella, 4.135 niebla, 4.143-144 iiiinbostratus, 4.143-144 Nueces molidas, 2.23 Oclusión de frentes cálidos y fríos, 4.138 Octantis (sigma) , 4.76 B Oído, 2.197 Olivina, 4.18 Orbita de la Luna, 4.97 Orión (El Gran Cazador), 4.72-74,4.91 Ortoclasa, feldespato de, 4.15 Osmosis, 3.47 Ovario, de las flores,3.53-55 Oxidación: . de las soldaduras,1.6 peróxido de hidrógeno,2.76 B óxido de hierro, 2.42, 2.318, 4.58 Oxido cúprico amoniacal (rractivo de Schweitzer), 1.58 Oxido de cinc, 2.31,2.94 Oxido de manganeso (IV),2.35, 2.88, 2.94 Oxido de níquel, 2.94 Oxidos de hierro, 2.40-42, 2.318, 4.22,4.58 Oxígeno: absorbente del oxígeno, 1.67 en la corteza terrestre.4.4 ,oxidación,1.6, 2.42, 2.76 B, 2.318, 4.58 respiración de las hojas, 3.41 respiración de los animales, 3.61 su obtención, 2.35 A, 2.94 sus propiedades, 2.35 B Paja (de beber), 1.15, 2.306, 4.48, 4.67 Pájaro carpintero, 3.5 Pájaros: alimentación, 3.8 comportamiento en el nido, 3.6 construcción de nidos, 3.7 impresión en yeso de sus pisadas, 3.5 tipos de patas, 3 5 tipos de picos, 3.4 Palancas, 2.252 Papel sensible al calor, 1 64 Parafina, 2.122 Paramecium, 3.35 Partículas coloidales, 2.58 Patata, 3.45, 3 47-48,3.58 B; patata dulce, 3.46 B Patos, 3.5 Pegasus, 4.22 Pelícano, 3.5 Péndulos: acoplados, 2.237 de FoucauIt, 4.48, 4.88 simples, 2.236 Período de rotación del Sol, 4 86 Permanganato de potasio, 2.30 A, 2 55 B, 2.56, 2.76, 2.90, 2.96, 2.124 Permeabilidad del suelo, 4.54 Peróxido de hidrógeno, 2.35, 2.76, 2.94 Perspex, 2.97 Peso, 4.105 Peso y presión, 2 267 Petirrojos, 3.7 Petróleo crudo, 2 21 Pez, 3.65 Piedra arenisca, 4 22 Piedra caliza, 4.22, 4.31, 4.38,4 40, 4.55 Piezoelectricidad, 4.33 Pila seca, 2.88, 2.150-151 Pilas eléctricas, véase en Pila seca. Pinzas para laboratorio, 1 .35 Pinzas para tubos de ensayo, 1 34 Piroxenos, 4.17 Pistilo de las flores, 3.53-54 Plagioclasa,feldespatos de, 4.15 Planaria, 3.20-22 Planetas, véase en Sistema solar. Plano inclinado,2.257 A; en espiral,2 257 B; cric sencillo, 2.257 C Plantas (véase taníbibn en Actividad de las hojas) : crecimiento sin agua de las. 3 46 efecto de la luz en las, 3 58 efecto del agua en las, 4.44. 4.124-126 efecto del sueíd en las,4.39-40.4.44.4.50 B. 4.52, 4.62 Plantas vasculares, 3 60 Plata: cromato de, 2.71 ioduro de, 2.71 nitrato de, 2.71 Plomo: acumulador de, 2.87 aleaciones de plomo y estaño, 2.61-63 electrólisis de la fusión plomobromo, 2.68 en fusión como conductor de electricidad, 2.60 su reacción con los ácidos diluidos, 2.74 Pluviómetros, 4.46, 4.111, 4.113, 4.123.133 Población del camarón de agua salada,3.31 Población humana, su crecimiento, 3.29 lndice 284 Poblaciones: Probeta graduada, 4.1 1 1 drl camarón de agua salada, 3.31 Probetas graduadas, 1.29 de la levadura,3.26 Propano, quemador a gas, 1.27 de la mosca de la fruta, 3.30 Protoplasma, corrientes en el, 3.66 gráficos de variación, 3.28 Protozoarios, 3.35, 3.66 humanas, 3.29 Proyector, 1 ,20 Poleas: Proyectos meteorológicos: polea fija simple, 2.255 abrigo para instrumentos meteorológicos, polea móvil simple, 2.256 4.113 polea simple, 2.254 cantidad de polvo en el aire, 4.141 Polen, su germinación,3.51, 3.54-55 cdnstrucción de instrumentos meteorológicos, Poliestireno (espuma de estireno), caloríme4.107-114 tros de, 1.28 frentes, 4.138, 4.143-144 Polos: huracanes, 4.144 norte, 4.70 C lámina indicadora del tiempo, 4.140 norte celeste, 4.71 medición de la velocidad de los vientos d e sur, 4.70 C altura, 4.139 sur celeste, 4.71 nubrs, 4.135, 4.141, 4.143 Polvo de hornear, 2.39 oclusiones, 4.138 Potómetro, 3.43 registro meteorológico, 4.137 Precipitación pluvial, 4.46, 4.50-53, 4.111, tormentas eléctricas, 4.142 4.132-133 tornados, 4.144 Presión: Psicrómetro de honda, 4.114, 4.134 de diferentes líquidos, 2.270 Puntos de ebullición, su determinación de Iísu efecto sobre los minerales, 4.33 quidos inflamables,2.6 y peso, 2.267 de mezcla de dos líquidos, 2.7 del agua, 2.5 Presión atmosférica: efecto de la presión sobre los, 2.8 barómetro aneroide, 2.308 Puntos de fusión: baróm-tro de mercurio, sencillo, 2,307 bomba elevadora con una jeringa,2.311 ácido esteárico, 2.2 efectos de las impurezas sobre los, 2.4 bomba impelente con un tubo de ensayo, 2.312 naftaleno, 2.2-3 detección del aire, 2.302 el aire ejerce presión, 2.301-319, 4.115, Quemador a carbón, 1.22 4.117 Quemadores: a alcohol, 1.25, 2.1 el aire ocupa espacio, 2.303 a carbón, 1.24 el aire posee masa, 2.304, 4.116 a gas propano, 1.26, 1.27 elrvación de agua mediante la presión del Bunsen, 1.26, 2.1 aire, 2.315 de vela, 1 23 empleo de la presión dtel aire para atravesar, una patata con una paja, 2.306 experimentos con corrientes de aire, 2.319 Rábano, 3.48, 3.58 A, 3.58 C, 3.59 A experimentos sobre la presión con jeringas, Radiación calorífica: enfoque de ondas caloríficas, 2.131 2.301 su paso a través del vidrio, 2.133 la presión del aire y la oxidación,2.318 su variación srgún el tipo de superficie, mrdición de la presión atmosférica, 2.309. 2.134 310 modelo funcional de los pulmones, 2.317 Ranas, 3.10, 3.39-40,3.65 relación .entre volumen y presión (ley de Rayado, 4.7 Boyle) , 2.316 Rayos infrarrojos,2.223 sifón simple, 2.313 Reacción entre iones de soluciones acuosas, surtidor con un sifón,2.314 2.71 Presión de agua: Recepticulo,de las flores, 3.53-54 elevación de pesos mediante la, 2.274 Reducción, 2.76 en la experiencia sobre el impulso, 4.104 A Reflexión de la luz, 2.201, 2.203, 2.204, cn un recipiente grande, 2.271 2.206-208 equilibrio de columnas de agua, 2.273 Reflexión de las ondas caloríficas,2.132 incompresibilidad del agua, 2.275 Refracción de la luz, 2.209-215 la presión es igual en todas las direcciones, Remolacha, 3.46 B, 3.48 2.212 Renacuajos, 3.9 los líquidos ejercen presión, 2.268 Resina, 1.5 modelo de ariete hidráulico,2.277 Respiración en los organismos, 3.41, 3 42 modelo de elevador hidráulico,2.276 Revolución aparente de las estrellas, 4.71 presión de distintos líquidos, 2.270 Reyezuelos,3.7 ' variación con l a profundidad, 2.269 Rigel, 4.74 Prisma, 2.110, 2.220 Rocas: 285 índice colección de, 4.27-28 dzfinición, 4.3 identificación, 4.1, 4.31 ígneas, 4.18, 4.21 inetamórficas,4.22 observación dc las, 4.1, 4.29 preparación de las rocas para su ideiitifi. cación, 4.2 sedimentarias, 4.18 textura,4.21 Rocas ígneas: artificiales,4.24 basalto, 4.40 constituyentes básicos, 4.21 extrusivas, 4.21 formación de las. 4.21 intrusivas,4.21 porfíricas, 4.21 su textura, 4.21 Rocas metamórficas: artificiales,4.26 clasificación, 4.23 cuarcita, 4.23, 4.40 esquisto, 4.23, 4.40 foliación, 4.23 gneiss, 4.23 mármol, 4.23,4.31 pizarra, 4.23 textura,4.23 Rocas sedimentarias: agentes cementantes, 4.22 arcilla, 4.26. 4.32, 4 48-49,4 55, 4.6ü arenisca, 4.22 artificiales,4.25 clásticas,4.22 conglomerados, 4.22 esquisto, 4.22 fango, 4.34. 4.60 fósiles, 4.34 pirdra caliza, 4 22, 4.31, 4.38, 4.40,4.55 precipitados. 4.22 separación de sedimentos, 4.32 sílico-calcáreas,4.22 Rocío, punto de, 4.134 Rosas, 3.55 Rotación de la siembra, 4.55 Ruedas hidráulicas, 2.278 Sapos, 3.39 Sauce, 3.48, 3.57 Sebo, 1.5 Semilla, estructura de la, 3.52 Semillas,3.49, 3.52, 4.44 Semillas de girasol, 3.52 Sépalos, 3.53-54 Separación de sustancias: cromatografía, 2.24 destilación, 2.20 destilación fraccionada,2.21 dos líquidos no miscibles,2.26 estaño y carbono,2.18 extracción de aceite de nueces, 2.23 gas disuelto en el agua 2.25 sal y arena, 2.22 separación de sólidos por diferencia de densidad, 2.27 sublimación, 2.19 Serpentina, 4.23 Sifones: sifón simple, 2.313 surtidor con un, 2.314 Sílice (arena), 2.22, 4.22,4.30, 4 36 Silicio, 4.48-49,4.64 Sirius, 4.73 Sistema de referencia, 4.105 Sistema solar: modelo de (Tierra, Júpiter,Martr, Mercurio, Neptuno, Plutón, Saturno, Urano, Venus}, 4.70 Sol, 4.58, 4.79, 4.84, 4.86, 4 89-90,4.94, 4.96, 4.98-100,4.143 Sodio: elemento, 4.4 su reacción con el agua, 2.73 Sol: corona, 4.96, 4.143 duración de la iluminación solar,4.70,4.99 eclipse de sol, 4.84, 4.96 empleo del espectroscopio para determinar la composición del, 4.101 fotografía de su trayectoria aparente, 4.90 halo, 4.144 inclinación de sus rayos, 4.100 manchas solares, 4.86 período de su rotación sobre su eje, 4,86 rekolución aparente del, 4.94 sistema solar, 4.79 su cambio de posición en el curso de las estaciones, 4.89 Soldadura: de conexiones eléctricas, 1 .7 fundentes para, 1.5 lámpara para, 1 8 métodos de, 1.6 soldadura dz hierro, 1.5 soldador, 1 .53 tipos de, 1.4 Solución para platear, 1 68 Soluciones: de distinta molaridad, véase en Capitulo 1". distintcs solventes, 2.13 efecto de la temperatura, 2.10 efecto del tamaiio de las partículas, 2.12 en los surlos,4.55, 4.56 saturadas, 2.10 solubilidad a determinadas temperaturas: 2.11 solubilidad de las sales, 2.9 Soluciones molares, véase en Capítulo 1". Sonido: forma de las ondas producidas por un diapasón, 2.191 fcrma de las ondas sotioras, 2.190 latas vibrantes, 2.193 materiales que absorben el sonido, 2.195 observación y percrpción táctil de vibraciones productoras de ondas sonoras, 2.192 oído, 2.197 propagación a través de la madera, 2.184 voz, 2.198 Stylonchis, 3.35 liidice Sublimación, 2.19 Suculentas. 3.37 Suelos: acción de los seres vivos sobre los, 4.63 ácidos, 4.47 agua en los, 4.44-46,4.48-49,4.52-56,4.59 arado de zonas adyacentes,4.53 bases, 4.47 capilaridad, 4.48,4.56-57 contenido de aire en los,4.43 densidad, 4.9, 4.41 efecto del viento sobre los, 4.64 efectos de las lluvias en los. 4.50-53 cmbudo para recoger pequeños organismos. 3.16 erosión, 4.53,4.62 extracción de muestras, 4.42. 4.54 fertilidad, 4.44 formación de los, 4.37-38 horizontes de los, 4.61 nutrición de los, 4.40 organismos de los, 5.16 perfil de los, 4.61 permeabilidad de los, 4.54 rotación de la siembra, 4.53 su acción sobre el crecimiento de los v-getales, 4.39 subsuelo, 4.44, 4.61 superficie de los, 4.44,4.61 taladro, 4.42 terrazas. 4.53 tipos de, 4.36 variabilidad de las partículas de los, 4.41 Sulfato de bario, 2.71 Sulfato de calcio,2.67 Sulfato de cinc, 2.33-34,2.69,274, 2.83,2.85 Sulfato de cobre (11). 1.42,212, 2.32-33.2.47, 2.69, 2.71-72,2.80,2.83-86.2.89,3.46 B, 3.47-48 Sulfato de hierro (II), 1.46 Sulfato de hierro (111). I .44, 4.58 Sulfato de magnesio, 1.50 Sulfato de potasio. 1 .50. 2.1 1 Sulfito de hierro (11). 2.70 Surtidores, experimentos con, 2.37 B, 2.3!4 Suspensión de partículas, 2.58 Tablas psicométricas, 4.112,-4.114 Tablero de circuitos, 2.156-163 Tablero extendedor de insectos, 3.15 t.; l'alco. 4.6, 4.23 Tallo de las plantas: crecimiento de los tallos,3.50;electo de la gravedad,3.59 A. 3.59 6; crecto de la luz, 3.58 A, 3.58 B: efecto de lo luz coloreada,3.58 D dicotiledones,3.57 inonocotiledones. 3.56 tejido. 3.60 Tanque para observación de loa ondas. 2.183-189 Tejidos: circulación de lo sangre e n cI pcz y I;I rana, 3.65 hueso, 3.63 músculos, 3.63 286 sangre y vasos sanguíneos,3.63-65 tejido de la pata de pollo. 3.63 tejido del tallo, 3.60 tendones, 3.63 Telescopios:_ espejos para. 4.65 lentes para, 4.65-66 reflectores,4.66 refractores, 1 19. 4.65 Temperatura: efecto sobre: el agua, 2.129, 4.59: la cvapcración del agua,4.128,4.135: las plaiilas. 4.44 en frentes, 4.138 cn registros del tiempo, 4.137 percepción, 2.1 12 piroelectricidad, 4.33 Templado del acero, 2.ú4 Tenebrio (gusanos de la harina), 7.24, 3.61 Tensión superficial: acción del jabón, 2.290 aguja que flota en el agua, 2.291 bote impulsado por la, 2.297 comprimiendo agua, 2.296 conservando agua en un tamiz, 2.294 hojita de afeitar que flota cn el agua. 2.292 levantando la superficie del agua, 2.293 soplado de burbujas de jabón. 2.298-300 vaso colmado de agua, 2.295 l'eodolito (astrolabio), 4.67 Termitas, 3.36 Termómetros: contraste de un termómetro,2.115 de alcohol, 2.114 de bulbo húmedo y dc bulbo seco, 4.114 determinación del punto de rocío,4.134 su funcionamiento,2.113 Termoscopio, 2.116 Terrarios, 3.36-39 Terrazas, su construcción,4.53 Tetracloroetano, 2.17 Tetrahymena, 3.35 Tiempo, 4.70, 4.94 su determinación por el cuadrante solar, 4.68-70,4.89 B iiempo atmosférico,ukasc en Aire,Agua. Proyectos meteorológicos, Viento. Tiempo medio local, 4.94 Tierra: Círculo Polar Artico, 4.70 A. 4.98-99 distinta duración del día y de la noche.4.99 ecuador terrestre, 4.70 A, 4.88. 4.94, 4.98-99 efecto de la inclinación de los rayos solarcs sobre la cantidad de calor y luz que recibe la, 4.100 elementos de la corteza terresirc. 4.4 en el sistema solar, 4.79 gravedad terrestre, 4.104C, 4.105 órbita de la. 4.97, 4.99,4.105 rotación, 4.70 A, 4.70 B. 4.87-88.4.91, 4.98 trópico de Cáncer, 4.70 A, 4.98-99 trópico de Capricornio,4.99 Titulado (de ácidos y bases), 2.78 , Vidrio: Tolueno, 2.15, 2.48 doble, 1.1 Tomates, 3.55, 3.57 emparejado en la llama, 1.2 Topacio, 4.6 lana de, 1.28 Tormentas eléctricas, 4.142 planchas de, 1.1 Tornados, 4.144 precauciones en el corte, 1.1 Tradescantia, 3.68 simple, 1.1 Trampas para animales y reptiles, 3.18 su corte, 1.1, 1.2 Trampas para moscas de la fruta, 3.23 su corte con una resistencia de alainbrc, Transformador, 1.3 1.3 Tránsito (instrumento), 4.139 tubo de, 1.2 Translucidez de los minerales, 4.11 Trementina, 1.5 Viento: Tricloroetano, 2.17 anemómetro, 4.108, 4.113 Trípode, 1.30 anemómetro de deflexión, 4.109 Tubo capilar: escala de intensidad del, 4.137 su empleo en la determinación del pun~ü indicador de la dirección del (veleta), de ebullición, 2.3 4.107, 4.113 y del punto de fusión, 2.6 B medición de la velocidad de los vientos de Turmalina, 4.33 altura, 4.139 separación de partículas del suelo, 4.64 Urano, 4.79 su efecto sobre el suelo, 4.64 Urea, 2.89 velocidad de huracanes y tornados, 4.144 Ursa Major, 4.72, 4.78 B Visual, dirigida a los cuerpos celestes (marUrsa Minor, 4.72 cación), 4.67 Vorticella, 3.35 Vacío, 2.196 Voz, emisión de la, 2.198 Valvas, 4.34 Wood, metal de, 1.53 Vega, 4.76 A, 4.78 B Vela (bujía), estudio de su llama,2.1 D Xilol, 2.48 Velocidad de la luz, 4.73 Ventilación, 4.i 19 Yeso, 2.67, 4.6 Venus (estrella matutina y vespertina), 4.79-80 Yeso d- París, 2.67, 3.5, 4.25, 4.34 Verano, 4.70, 4.98 Vía Láctea, 4.71, 4.73 Zinc, véase en Cinc. ESTA EDICIÓN DE. 15.000 EJEMPLAR~S SE TERMINÓ DE IMPRIMIR EN OFFSET EL DíA QUINCE DE DICIEMBRE DEL A N O MIL NOVECIENTOS SETENTA Y CINCO EN LOS. TALLERES GRÁFICOS DE LA COMPAÑfA IMPRESORA ARGENTINA, S.A., CALLE ALSINA 2049 BUENOS AIRES. - LA COMPOSICI~NY EL ARMAW ESTUVIERON A CARGO DE CASTROMÁN, ORBE Y CÍA., CALLE CARLOS CALVO BUENOS AiRES. 1861, o A C NISMAJOR 4 . I _ _ 20