Cómo aplastar una lata utilizando la presión del aire

Puedes comprimir una lata de refresco solo con una fuente de calor y un tazón de agua. Esta es una demostración visual magnífica de algunos principios científicos sencillos, por ejemplo, de la presión de aire y del concepto de vacío. El experimento lo pueden realizar los profesores como demostración o los alumnos mayores bajo supervisión.

Parte 1

Parte 1 de 3:

Comprimir una lata de refresco

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Enjuaga la lata con agua y deja casi 15 ml a 30 ml (1 a 2 cucharadas) de agua en el fondo. Si no tienes una cuchara medidora, vierte solo la cantidad de agua suficiente que cubra el fondo de la lata.^{[1]XFuente de investigación}
Llena un tazón con hielo y agua fría o con agua que hayas guardado en un refrigerador frío. Si utilizas un tazón lo suficientemente profundo para que sostenga la lata, puedes hacer que el experimento sea más sencillo de realizar pero no es necesario. Un tazón transparente hará que sea más fácil ver cómo se comprime la lata.
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Consigue gafas y pinzas a prueba de salpicaduras. En este experimento tendrás que calentar la lata de refresco hasta que el agua que está adentro hierva, luego tendrás que moverlo rápidamente. Todas las personas que estén cerca deben utilizar gafas a prueba de salpicaduras en caso de que el agua caliente se salpique a los ojos. También necesitarás un par de pinzas para que sostengas la lata caliente sin que te quemes. Después la colocarás boca abajo en el tazón de agua helada. Practica cómo recoger la lata con las pinzas para que te asegures de que puedes recogerla de manera firme.
- Sigue solamente con la supervisión de un adulto.
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Coloca la lata en la estufa. Coloca la lata de forma vertical sobre la hornilla de una estufa, luego pon el ajuste de calor a temperatura baja. Deja que el agua de la lata hierva, que salga burbujas y vapor de agua durante 30 segundos.^{[2]XFuente de investigación}
- Si hueles algo raro o a metal, pasa de inmediato a la siguiente parte. El agua podría haberse evaporado o el calor podría haber sido muy alto, provocando así que la tinta o el aluminio de la lata se derrita.^{[3]XFuente de investigación}
- Si la hornilla de la estufa no puede aguantar la lata de refresco, utiliza un plato caliente o unas pinzas con asas resistentes al calor para que así la mantengas sobre la estufa.
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Utiliza las pinzas para que des vuelta a la lata caliente en el agua fría. Sostén las pinzas con la palma hacia arriba. Utiliza las pinzas para que recojas la lata, luego rápidamente dale la vuelta por encima del baño de agua fría, hundiendo la lata en el recipiente con agua.
- ¡Prepárate para un ruido fuerte cuando la lata se comprima rápidamente!
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Parte 2

Parte 2 de 3:

Cómo funciona

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El aire que te rodea se presiona contra ti y contra todos los demás objetos, con una presión de hasta 101 kPa (94,84 por cm2) cuando estás a nivel del mar. Esto normalmente debe ser suficiente para que una lata se comprima por sí sola o incluso una persona. Esto no sucede porque el aire que está dentro de la lata de refresco (o el material dentro de tu cuerpo) empuja hacia afuera con la misma presión y porque la presión del aire “se anula a sí misma”, empujándonos así desde todas las direcciones por igual.
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Averigua lo que sucede cuando calientas la lata de agua. Cuando el agua de la lata hierve, puedes ver que el agua empieza a escaparse como gotas pequeñas en el aire o vapor. Un poco del aire de la lata se empuja hacia fuera cuando esto sucede a fin de hacer espacio a la nube de gotas de agua en expansión.^{[4]XFuente de investigación}
- A pesar de que la lata pierde algo de aire que está dentro, todavía no lograrás que se comprima ya que el vapor de agua que tomó el lugar del aire empujará desde el interior.
- En general, cuanto más calientes un líquido o un gas, más se expandirá. Si es un contenedor cerrado, no podrá seguir expandiéndose y ejercerá más presión.^{[5]XFuente de investigación}
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Entiende cómo se comprime una lata. Cuando volteas la lata en el agua helada, la situación cambia de dos maneras. En primer lugar, la lata ya no estará abierta al aire ya que el agua bloqueará la abertura. En segundo lugar, el vapor de agua que está dentro de la lata se enfriará rápidamente de nuevo. El vapor de agua se reducirá una vez más a su volumen original, la cantidad pequeña de agua en el fondo de la lata. Súbitamente, la mayor parte del espacio que hay dentro de la lata no tendrá nada, ni siquiera aire. El aire que estuvo presionando desde la parte externa de la lata todo este tiempo, de repente no tendrá nada en el otro lado que la resista, por lo tanto, la lata se comprimirá hacia adentro.
- El espacio que no tiene nada se llama vacío.
La aparición del vacío o del espacio donde no hay nada, dentro de la lata tiene otro efecto además de provocar que la lata se comprima. Mira la lata con cuidado a medida que bajas en el agua y otra vez a medida que la levantes. También podrás notar que una cantidad pequeña se succionará hacia la lata y luego goteará de nuevo. Esto se debe a que la presión del agua se presionará contra la abertura de la lata, sin embargo, será simplemente lo suficiente como para llenar un poco la lata antes de que el aluminio se comprima.
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Parte 3

Parte 3 de 3:

Ayudar a los alumnos a aprender mediante un experimento

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Fíjate si los alumnos tienen alguna idea sobre lo que le pasó a la lata. No afirmes ni niegues ninguna de las respuestas en esta parte. Acepta todas las ideas y pide a los alumnos que expliquen lo que piensan.
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Ayuda a los alumnos a crear variaciones sobre el experimento. Pídele a los alumnos que creen nuevos experimentos para que pongan a prueba sus ideas y pregúntales lo que piensan que pasará antes de que realicen el experimento nuevo. Si tienen problemas para crear un nuevo experimento, ayúdalos. Aquí te presentamos algunas variaciones que te pueden ser útiles:
- Si un alumno piensa que el agua (no el vapor de agua) dentro de la lata fue responsable de que se haya comprimido, haz que los alumnos llenen una lata entera con agua y que se fijen si se comprime.
- Prueba el mismo experimento con un recipiente resistente. El material más duro debe tomar más tiempo en comprimirse, lo cual dará al agua helada más tiempo para llenarla.
- Trata de dejar que la lata se enfríe por un tiempo breve antes de que lo pongas en el baño de hielo. Esto dará como resultado que haya más aire en la lata y, por lo tanto, que la compresión sea menos severa.
Utiliza la información de la sección "Cómo funciona" para que enseñes a los alumnos por qué se comprimió la lata. Pregúntales si eso coincide con lo que pasó en los experimentos.
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Consejos

Coloca la lata en el agua con las pinzas en lugar de dejarla caer.

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Advertencias

La lata y el agua que está adentro estarán calientes. Haz que las personas que participan del experimento retrocedan a medida que volteas la lata en el agua para que así no se lesionen con las salpicaduras de agua caliente.
Los niños mayores (de más de 12 años) pueden hacer la actividad ellos mismos, pero “solo” bajo supervisión de un adulto. Nunca permitas que más de una persona haga la demostración a la vez, a menos que haya más de un supervisor presente.

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Cosas que necesitarás

Latas vacías de refresco hechas de aluminio
Pinzas lo suficientemente largas para manejar de manera cómoda las latas calientes
Estufa, placa calefactora o quemador Bunsen
Tazón de agua fría