Per què el cel és blau? (2)

NOTA: En aquesta experiència s’utilitzen punters làser; tingues present que han de ser de baixa potència, que mai s’ha d’enfocar directament (ni amb reflexió directa) als ulls i que l’experimentació ha d’estar supervisada per una persona adulta.

Ja fa temps es va publicar al bloc una entrada Per què el cel és blau? sobre el perquè del color del cel i les postes de sol rogenques, en aquell cas s’utilitzava aigua amb unes gotes de llet.

Ara repetim l’experiència però utilitzant una barra de silicona calenta, una llanterna blanca i punters làsers de colors vermell i blau/violat… observa:

L’explicació continua essent la mateixa: la llum blanca està composta de tots els colors de l’Arc de Sant Martí però nosaltres ens fixarem només en els colors més extrems, el vermell i el blau/violat.

La silicona dispersa la llum de color blau en totes direccions i en canvi no dispersa tant la llum vermella de manera que al final de la barra de silicona arriba la llum amb una tonalitat vermellosa… tal com veiem el sol quan es pon.

Si ho provem amb llums de colors, veiem que amb el làser blau/violat la llum es dispersa molt lateralment de manera que al final de la barra pràcticament no hi arriba llum (“sol fosc”). En canvi, quan hi fem incidir la llum del làser vermell encara que hi ha dispersió lateral aquesta és molt menor i per tant observem el final de la barra completament vermell (“sol vermell”) perquè encara hi arriba llum que no s’ha dispersat.

Aquest és doncs el que passa a la nostra atmosfera: dispersa molt el color blau i menys el color vermell i això provoca que el cel sigui de color blau i el sol vermellós, sobretot a la posta.

Proveu-ho… i bona posta de sol confinada 😉

Fosforescència d’emergència

NOTA: En aquesta experiència s’utilitzen punters làser; tingues present que han de ser de baixa potència, que mai s’ha d’enfocar directament (ni amb reflexió directa) als ulls i que l’experimentació ha d’estar supervisada per una persona adulta.

Segur que t’has fixat en els panells de seguretat que hi ha en tots els recintes públics (botigues, teatres, aeroports…) que indiquen les sortides d’emergència, la situació dels extintors, els punt de trobada…

Estan confeccionats amb una base de material fosforescent que ens pot ser molt útil per experimentar sobre l’energia de la llum de diferents colors (i pels alumnes de batxillerat sobre l’energia o freqüència llindar en l’efecte fotoelèctric).

Observa el vídeo i després el comentem…

Aquest material emmagatzema l’energia lluminosa i la retorna lentament emeten una llum de color verda. Si tenim en compte que l’energia de la llum està quantitzada, és a dir es transmet en paquets d’energia (h·f, on ha és la constant de Planck i f és la freqüència del color de la llum) i no de forma contínua, aleshores l’energia lluminosa que capta ha de ser superior a la que emet o també la freqüència (energia) del color incident ha de ser superior a la del color que emet.

Recordem que el color menys energètic és el vermell (f = 450 THz) i el més energètic és el violat (f = 750 THz) seguint l’ordre dels colors de l’Arc de Sant Martí (vermell, taronja, groc, verd, blau i violat, de menys a més energia). Així doncs si il·luminem amb llum vermella el panell no s’activa, tampoc ho fa amb el mateix color verd (recordem que l’energia incident ha de ser superior!) i només reemet la llum quan l’il·luminem amb el color blau o violat perquè els fotons d’aquesta llum són més energètics que els fotons de la llum verda.

Podríem pensar que si il·luminem amb llum vermella durant molta estona el panell, al final l’energia emmagatzemada serà prou gran com per reemetre la llum verda fosforescent, doncs no! Justament aquest efecte fotoelèctric (l’Albert Einstein va rebre el Premi Nobel per explicar aquest fenomen) s’explica per la quantització de l’energia: els electrons de la placa només són activats en el cas de rebre un paquet energètic (fotó) superior a l’energia llindar d’aquest material, l’energia dels fotons del color verd en aquest cas.

Mirall fake

Temps de confinament, per nosaltres i pel país… i aprofitem per ordenar la casa, fer neteja, seguir sèries, mirar pel.lícules… i mirant pel·lícules trobem sovint molts nyaps i pífies científiques, aquí us en presento una que és molt, però molt, clàssica.

En el vídeo podeu veure un fragment d’un film “Love by chance” on la protagonista (Beau Garret) s’arregla i es posa bé l’arracada fixant la seva mirada en un mirall relativament petit, la càmera la grava just en el centre del mirall… si hi pensem una mica això és un fake! La protagonista en aquesta situació no pot veure emmirallada la seva cara sinó que només veu la càmera que l’està gravant.

Podeu provar-ho vosaltres mateixos tal com es veu en la segona part del vídeo.

I l’explicació és senzilla, amb un parell de dibuixos ho entendreu perfectament:

En el dibuix de l’esquerra la persona veu la imatge virtual de la càmera que l’està gravant però no es pot veure a ell mateix perquè davant seu no hi ha el mirall.

En canvi en el dibuix de la dreta, on hem corregut el mirall fins situar-lo davant la cara de la persona aquesta si que veu la seva cara reflectida (imatge virtual) però aleshores la càmera no el pot gravar ni ella pot veure la càmera a través del mirall.

Ah, i si coneixeu algun guionista o productor cinematogràfic comenteu-li aquest efecte òptic, els espectadors (científics) ho agrairan… i, en tot cas, que gaudiu força de les pel·lícules en confinament… i amb fakes científics o sense 😉

Cop de martell

Recordes de petit que quan anàvem amb cotxe i venia una pujada, fèiem força al seient del davant per ajudar al cotxe a superar el pendent? Ha havies fet mai?

Doncs està clar que no calia, i ara ho podem comprovar, mira…

De fet segons la tercera llei de Newton sempre que un objecte A fa una força sobre un segon objecte (B) aquest també fa una força igual i de sentit contrari aplicada sobre l’objecte A.

En el nostre cas si el martell és intern al cotxe (primer cas) el martell apreta el cotxe cap endavant però aquest també apreta el martell cap enrere i per tant tot queda igual, és a dir les forces internes en un sistema no serveixen per a crear un desplaçament d’aquest. Podem afirmar que sobre el sistema cotxe+martell hi actuen dues forces i entre les dues anul·len l’efecte sobre el sistema.

Si observem el segon cas veiem que el martell està fixat en el terra (no en el cotxe) i per tant la resposta del cotxe actua sobre el martell. Si ens fixem només en el cotxe ara aquest només rep una força (la del martell) que l’empeny cap endavant. La força de resposta del cotxe fa que el martell i el seu suport realitzi un lleuger retrocés (que seria mínim si el conjunt estigués ben ancorat al terra).

Així doncs si aneu en un cotxe molt carregat o de poca potència no se us acudeixi fer força des de dins per… els científics ho tenim clar 😉

Més o menys?

Tercera setmana de març del 2020, confinat a casa per responsabilitat i per recomanació del nostre govern i de les autoritats sanitàries. Aprofito per tornar a donar un nou impuls al bloc, som-hi!

Tots tenim la idea (preconcepte) que quan cremem un material, les restes (cendres) que queden al final han de pesar menys que el combustible inicial perquè hem vist que s’escapaven gasos fruit de la combustió… però què passa si ho comprovem?

Doncs dona una ullada al següent vídeo on “cremem” ferro: la llana de ferro que consisteix en fils molt prims de ferro té molta superfície i, per tant, amb la presència d’una flama s’oxida molt fàcilment i ràpida… veiem com crema:

Així doncs observem que els 4 grams de llana de ferro després de cremar passen a pesar 5 grams, si pensem químicament no ens ha d’estranyar perquè en el procés d’oxidació reacciona el ferro amb l’oxigen donant òxid de ferro. En no oxidar-se tot el ferro no podem saber si s’ha format FeO, Fe2O3 o una mescla dels dos òxids. De totes maneres si escrivim les reaccions podem veure qualitativament el balanç de massa:

• 2Fe + O2 —> 2FeO
• 4Fe + 3O2 —> 2Fe2O3

Està clar que en els productes finals (2 molècules d’òxid de ferro) no solament tenim els àtoms de ferro inicials sinó que s’ha combinat amb àtoms d’oxigen de l’aire i per tant és completament lògic que el producte final (la cendra) pesi més que el ferro que teníem abans d’iniciar la reacció.

És sorprenent… però la química ens dona l’explicació 😉

NOTA: Si podem realitzar aquest experiment amb una balança de laboratori que tingui mes precisió (dècimes o centèsimes de gram) aleshores l’efecte serà més clar.

SEGONA NOTA: Aquest experiment el vaig veure proposat per en Josep Corominas, un bon amic i un dels millors divulgadors de química. Pots trobar la seva proposta a http://corominasquimica.com/2016/03/12/aixo-va-de-quimica/