¡Exactamente igual que las nubes reales! Experimenta la expansión adiabática con alcohol y una botella de plástico
Soy Ken Kuwako, de Science Trainer. Cada día es un experimento.
Hoy vamos a hacer un experimento sobre la expansión adiabática. Es muy fácil de hacer en casa, pero lo más interesante es que el mecanismo es exactamente el mismo que da origen a las nubes en el cielo. Solo necesitas materiales muy comunes. ¡Anímate a probarlo!
Materiales y procedimiento
Solo necesitas tres cosas: una botella PET vacía, alcohol desinfectante (un solo spray) y un spray desodorante para zapatos (Amazon).
Primero, rocía una pequeña cantidad de alcohol desinfectante dentro de la botella vacía. Agita ligeramente la botella para llenarla de vapor de alcohol. Después, añade un poco del spray desodorante y tapa la botella inmediatamente.
¡Y listo! Ahora solo tienes que apretar la botella con fuerza.
Mira el siguiente video.
Cuando aprietas la botella y luego sueltas la mano rápidamente, el interior se vuelve blanco de repente. Esa “niebla” es, literalmente, una nube.
¿Por qué se forman las nubes? — El mecanismo de la expansión adiabática
Veamos paso a paso qué está ocurriendo.
Lo primero importante es llenar el interior de la botella con vapor de etanol al agitar el alcohol. En ese momento, el etanol ya está flotando en el aire en forma de gas.
Después, al apretar la botella, el aire del interior se comprime y su temperatura aumenta ligeramente debido a la presión ejercida desde afuera. A esto se le llama “compresión adiabática”. Como la temperatura sube, aumenta también la cantidad de etanol que puede mantenerse en estado gaseoso.
Luego, cuando sueltas la botella, el aire comprimido se expande rápidamente. En ese instante, el aire utiliza su propia energía para expandirse y realizar trabajo hacia afuera, por lo que su temperatura cae bruscamente. Eso es la “expansión adiabática”.
Al bajar la temperatura, el vapor de etanol que estaba disperso en el aire vuelve a convertirse en diminutas gotas líquidas. Esas microscópicas gotitas dispersan la luz y hacen que veamos una nube blanca.
¿Por qué usar alcohol y no agua?
Tal vez estés pensando: “¿No podría hacerse también con agua?”. Buena observación.
El cambio de temperatura al apretar una botella con la mano es muy pequeño. Por eso, es importante usar etanol, ya que incluso con una ligera variación de temperatura cambia fácilmente entre estado líquido y gaseoso. Con agua, la nube apenas se ve.
El spray desodorante contiene partículas microscópicas que actúan como “núcleos” donde el vapor de etanol puede condensarse. Funcionan como pequeños puntos de apoyo para formar las gotitas de nube.
Y esto es exactamente lo mismo que ocurre en la atmósfera real: las nubes se forman alrededor de partículas de polvo o diminutos cristales de sal suspendidos en el aire.
Las nubes del cielo nacen exactamente igual
En realidad, las nubes del cielo se forman mediante el mismo mecanismo que acabamos de recrear dentro de la botella.
Cuando el aire cercano al suelo se calienta por el Sol, comienza a ascender. A mayor altura, la presión atmosférica es menor, así que el aire que sube se expande y se enfría. Entonces, el vapor de agua contenido en el aire se condensa en millones de pequeñas gotas de agua… y eso es lo que vemos como una nube.
Tanto las nubes del cielo como las de la botella se forman siguiendo las mismas tres etapas: expansión → enfriamiento → condensación.
Resulta fascinante pensar que dentro de una simple botella del tamaño de la mano puede reproducirse el mismo fenómeno que ocurre en el cielo sobre nuestras cabezas.
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