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Hielo caliente

Una alumna de 2º de bachillerato, mientras en clase se desarrolla la unidad de termoquímica, nos trajo este interesante dispositivo. Consiste en una bolsa térmica de vivo diseño con un líquido en su interior que se comporta de un modo extraño: Cuando se presiona una pieza metálica de su interior (haciendo un clic sobre ella), el líquido comienza a cristalizar rápidamente, formándose un misterioso "hielo" que desprende calor. El calor generado es agradable y despierta los dedos para los pianistas. El líquido misterioso se convierte en un sólido duro y así permanece de modo estable.


Gracias Gema (la pianista), por tu aportación.

La etiqueta del producto indica su modo de uso y su composición química:
 
Tras investigar en la Red, observo que el misterioso líquido es acetato de sodio trihidratado y que entre sus variadas aplicaciones está la que estamos mencionando.

Datos sobre el acetato de sodio. 
  • Punto de fusión: 58ºC, por lo que a temperatura ambiente debería ser sólido.
  • Calor latente de fusión: aproximadamente 264 a 289 kJ/kg, es decir necesitamos aproximadamente 264 kJ de energía para la fusión de 1 kg de acetato de sodio. 
  • Entalpía de formación estándar: 
    • Sólido: -170,45 kcal/mol
    • Disolución acuosa 400: -175,45 kcal/mol
  • Energía libre de Gibss estándar: 
    • Disolución acuosa 400: -152,31 kcal/mol
¿Cómo funciona el dispositivo?

Pues con los datos aportados es muy sencillo. 
  • Nos encontramos con un líquido que en realidad es una disolución sobresaturada de acetato de sodio en la que el disolvente es el agua que proviene de las moléculas de hidratación. 
  • Las disoluciones sobresaturadas son sistemas inestables que evolucionan rápidamente a un sistema de menor energía y por lo tanto más estable. En nuestro caso el germen o núcleo de la cristalización es la vibración producida por la chapita metálica, pero como veis,  puede ser una sencilla vibración.
  •  Desde el punto de vista termodinámico, la formación de la fase sólida (cristalización del exceso de soluto que no debería estar disuelto), es un proceso exotérmico (libera calor).
  •  Cuando esto ocurre, hasta que no cristaliza todo el soluto necesario para la saturación a temperatura ambiente, el sistema sigue liberando calor.
  • Pero el sistema es reversible, es decir calentándolo podemos revertir el sólido a la situación inicial:

El acetato de sodio necesario se prepara tal y como se indica en este vídeo. Su comportamiento es sorprendente. 
Espero que os guste.


Unidades de medida.....¿en Andalucía?



Actividades
  1. Con semejante panorama, ¿crees que es necesario unificar los sistemas de medida?
  2. ¿Por qué es importante el S.I. (Sistema Internacional) en relación con las medidas?
  3. Explica con tus palabras qué es un fartor de conversión. ¿cuánto valen todos los factores de conversión?
  4. Antiguamente, en tu población seguramente se hayan utulizado unidades de medida específicas para algunas magnitudes:
  • Longitud: legua, milla, vara
  • Superficie: fanega, suerte,
  • Masa: libra, quintal, cuartilla, cuarteón
  • Volumen: arroba,
¿Dónde puedes encontrar material?:
¿Serías capaz de encontrar la equivalencia de estas unidades con el sistema internacional? Cuando las tengas, escribe el factor de conversión al sistema internacional de todas aquellas que has encontrado.

Termómetro de Galileo

¿Cómo funciona este ingenioso termómetró?
¿En qué principio físico se fundamenta?
 

La resonancia magnético nuclear (RMN)

Situándonos
La resonancia magnética RMN consiste en la obtención de imágenes radiológicas de la zona anatómica que se desea estudiar mediante el empleo de un campo electromagnético (imán), un emisor/receptor de ondas de radio (escáner) y un ordenador.

La base de funcionamiento de la resonancia magnética consiste en:

1.     La generación de un campo electromagnético mediante el empleo de un imán de gran tamaño y la emisión de ondas de radio por parte de un escáner

2.     Las ondas de radio y el campo electromagnético excitan a los protones (núcleos de los átomos de hidrógeno) que se encuentran en los tejidos que deseen ser estudiados provocando que se alineen unos con otros.

3.     Cuando la radiación electromagnética deja de emitirse los protones se liberan y regresan a su posición inicial liberando energía en forma de ondas de radio que serán recogidas por el escáner y enviadas a un ordenador para su procesamiento en forma de imagen radiológica que posteriormente será estudiada por el radiólogo.

En una muestra de dipolos (moléculas con momento dipolar, o moléculas polares), la orientación (magnetización H) de los dipolos está en función de la temperatura y del valor del campo magnético externo aplicado.




Los datos
En la imagen siguente se observan las especificaciones técnicas de un aparato real de RMN. Además de las medidas de protección radiológicas de obligatorio cumplimiento, se señala algo importante, la intensidad del campo magnético creado (en Testa).



En esta otra imagen, mediante una aplicación de un SmartPhone hemos medido el valor del campo magnético detectado a unos cinco metros del aparato durante la ejecución de la prueba. Observa la lectura que nos indica y la escala elegida.


 Las hipótesis

1. ¿Hay disparidad entre ambos datos? o dicho de otro, modo, ¿es fiable la medida que que realiza el SmartPhone del campo magnético en este punto situado a 5 metros del imán?
2. ¿A qué se pueden deber las diferencias de ambos valores?

3.  ¿Qué podríamos mejorar para que nuestra medida fuese fiable?

4.  ¿Influirá el hecho de que no hayamos elegido un eje en concreto? 


Gracias al Dr. John Pollard y colaboradores por sus animaciones

Los insectos y la tensión superficial

Introducción
En esta espectacular imagen se observa cómo esta avispa se posa en el agua, y la superficie del agua que actúa como una membrana, soporta el peso de la avispa que tranquilamente descansa sobre ella. 

La tensión superficial, es la fuerza por unidad de superficie (N/m2)  que ejerce la superficie del líquido cuando un objeto se apoya en ella. Tiene unidades de presión aunque la llamemos tensión (N). Esta imagen te aclarará cómo actúa:

Desconocemos si la tensión superficial del agua cuando se apoya nuestra avispa es la máxima, pero vamos a intentar calcularla....

Tareas
1. Investigar en la Red el peso aproximado de nuestra avispa y lo traduciremos a unidades del S.I. (mg= ..... N)

2. Intentar medir en cada punto de apoyo la superficie total aproximada de contacto entre cada pata y el agua. ¿Nos podremos servir de la sombra para calcular la superficie total de apoyo? ¿Podremos comparar longitudes para calcular lo que nos pide esta tarea? Expresaremos el resultado en unidades del S.I. (m2)

3. Calcular la presión media que ejerce la vista en cada punto de apoyo sobre el agua (N/m2)

4. Buscaremos en la Red los valores de tensión superficial para el agua de una piscina pública.

5. Compararemos nuestro valores con los que hemos obtenido.

6. A la vista de nuestros resultados....¿podrá el agua aguantar a 10 avispas una encima de otra? ¿podrán ser ciertas la imágenes inferiores, o se tratan de un truco fotográfico?


¿Truco físico o magia? Duda de lo que creas ver.

 
Ya hemos trabajado en clase el fenómeno de la reflexión, refracción y la reflexión total. Hemos realizado complicados cálculos matemáticos para explicar diversos fenómenos, teniendo en cuante siempre tanto la marcha de los rayos, condiones de aplicación de las diversas leyes, etc...

Pero ahora  tenemos otro tipo de reto....explicar esta imagen curiosa.




  • ¿Cómo puedes explicar esta imagen real (no es una imagen trucada)?
  • ¿Dónde está realmente el objeto?
  • ¿Dónde está realmente la imagen?
  • ¿Cómo se forma la imagen?

Microondas

Esta animación simula el funcionamiento de un microoondas.....¿Alguien podría explicar qué quiere mostrar esta animación?

La lectura de datos en un CD

Introducción
Ya has estudiado el movimiento circular uniforme en diversas situaciones. Pero ahora te presento una nueva situación que parece un MCU. Se trata del funcionamiento de la cabeza lectora de datos a través de un CD.

Tareas
1. Investiga esta simulación que muestra la velocidad angular de un CD y contesta a las preguntas que se plantean.

2. ¿Es cieto que el CD gira con movimiento circular uniforme? Recuerda que tienes que exponer argumentos sólidos que permitan verificar tu afirmación.

3. ¿A que crees que es debido este funcionamiento de la cabeza lectora de CD´s?


Hexafluoruro de azufre y helio

Los gases nos guardan numerosas sorpresas. Tras ver estos dos vídeos comprobarás lo que te estoy diciendo....(enciende los altavoces)...


 

Y nuestro reto es....

1. Buscar las características de estos dos gases
2. Encontrar la explicación de los fenómenos que muestran los vídeos
3. Comunicar el próximo día los resultados en clase....pero...¡ESTA VEZ TU ERES EL PRESENTADOR DEL HECHO Y DE SU RESPUESTA, por lo que el sonido estará en OFF!

¡Suerte!