Bombolles surant

Impressionants, les bombolles són impressionants: per la seva fragilitat, per la lleugeresa, pels seus colors fruit de les interferències de la llum reflectida, per la seva forma esfèrica tan perfecte, per…

Però ara et sorprendràs quan vegis que les bombolles, les típiques de tota la vida, poden surar com si fossin un tap de suro en el mar. Mira el vídeo:

Com és possible? Doncs senzillament perquè un objecte suri cal submergir-lo en un líquid (en el nostre cas gas) que sigui més dens que el propi objecte. Així el gel (920 kg/m3) sura en l’aigua (1.000 kg/m3) igual que la fusta (valors entre 500 i 900 kg/m3 segons el tipus) però també una peça de ferro (7.870 kg/m3) sura tranquil·lament si el submergim en mercuri (13.600 kg/m3 i, alerta, altament tòxic).

Nosaltres disposem d’un esprai amb un gas que serveix per netejar els aparells o circuits elèctrics o electrònics i encara que és totalment incolor i transparent la seva densitat és superior a la de l’aire i també superior a les bombolles que realitzem (per això suren). Al fons del recipient hi dipositem una capa d’aquest gas i per sobre d’ell evidentment hi ha aire, la bombolla queda surant just en el límit de entre les dues capes (encara que no en podem veure la separació per les característiques dels dos gasos).

Nota: En l’envàs no consta la composició del gas però, segons en Josep Corominas a qui he d’agrair haver-me ensenyat per primera vegada aquesta experiència, segurament és un tetra flúor età. En el mercat hi ha esprais d’altres marques (Dust Off, Soplapolvo…) que es poden trobar a internet o en botigues d’electrònica.

L’aire pesa

Vivim a la Terra dins la seva atmosfera formada, a la nostra alçada, bàsicament per nitrogen (80%) i oxigen (20%). L’aire és una barreja de gasos molt lleugera i per tant ens dona la sensació que no pesa… malgrat que la pressió atmosfèrica (aquesta si que la notem malgrat estar-hi acostumats) és deguda al pes d’uns 300 km d’aire que tenim per damunt nostre.

Amb aquesta experiència podem comprovar no solament que l’aire pesa sinó que en podem mesurar (aproximadament) la seva densitat que sabem, sobretot pels llibres i webs, que és d’1,3 kg/m3.

Per fer-ho només hem de pesar primer una ampolla d’un litre (en el nostre cas 1,5 L) plena d’aire (aixo no costa gaire) i després posar-hi a dins un altre litre d’aire i això ho fem amb una manxa fins arribar a una pressió de dues atmosferes. Per conèixer la pressió dins l’ampolla ho podem fer amb el manòmetre de la manxa (molt imprecís) o posant dins l’ampolla una xeringa de 2 mL tancada hermèticament per la punta, quan el seu volum s’hagi reduït a 1 mL aleshores la pressió serà el doble (2 atm) tenint en compte la llei dels gasos P·V = P’·V’.

En el nostre cas el conjunt ampolla, tap, xeringa i 1,5 L d’aire pesa 63,63 grams i posteriorment el conjunt ampolla, tap, xeringa i 3 L d’aire pesa 66,68 grams. així doncs comprovem que 1,5 L d’aire pesa 3,05 grams i per tant la densitat de l’aire és 2,03 g/L = 2,03 kg/m3 (valor esperat: 1,3 kg/m3).

És important que el volum del recipient que utilitzem no varii per tal que la força ascensional degut al principi d’Arquímedes no afecti al resultat de l’experiment així doncs fer aquesta experiència amb un globus produiria un error considerable.

L’error en el resultat és considerable i això pot ser degut a la poca precisió del manòmetre / xeringa en la mesura de les 2 atmosferes.

Nota: Aquest proposta la va presentar l’Anicet Cosialls (amb el seu savoir faire característic) al Seminari Permanent de Física i Química, em va agradar per la seva simplicitat i claredat. Moltes gràcies Anicet!

Ketchup submarí

Ja fa temps Descartes va fer pública una experiència lúdica que rep el nom de Diable de Descartes i que ell va batejar com a ludió (de la paraula lúdic). Aquesta proposta s’ha anat realitzat al llarg del temps amb materials i formes diverses, aquí us en presentem una de ben actual: amb una ampolla de PVC i una bosseta de ketchup.

Una vegada hem omplert l’ampolla d’aigua hi introduïm la bossa de ketchup i tapem l’ampolla. El material és a punt: si apretem més o menys l’ampolla aconseguirem que el ludió pugi i baixi a voluntat!

Com sempre la pregunta és: perquè passa aquest fenòmen? La resposta està relacionada amb la densitat i la pressió. La bossa de ketchup té una densitat molt semblant però lleugerament inferior a l’aigua i per això en principi sura. En pressionar l’ampolla aconseguim que l’augment de pressió es trasmeti a través de l’aigua a la bossa de ketchup i aquesta disminueix el seu volum i la seva densitat augmenta només una mica però suficient perquè sigui més densa que l’aigua i aleshores s’enfonsi.

Controlant la pressió podem aconseguir fins i tot mantenir en equilibir el ludió, moment en què la densitat de la bossa de ketchup iguala exaqctament a la de l’aigua.

Podeu provar-ho i en acabar… només us faltarà el frankfurt o les patates fregides. Bon profit!