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Indicadores de logro:
Interpreta la relación entre capilaridad y tensión superficial.
Demuestra la capilaridad por medio de un experimento.
Una situación en la naturaleza donde podemos evidenciar el fenómeno de tensión superficial es cuando se paran insectos sobre el agua. ¿Cómo puede un insecto pararse sobre el agua sin hundirse? Recreemos una situación similar que nos sirva para observar el fenómeno y llegar a comprenderlo. Recuerda siempre registrar tus observaciones y explicaciones.
Irene: Los zapateros de agua son insectos que se llaman así debido a su habilidad de caminar sobre el agua.
A. Clip sobre agua
Materiales: vaso transparente, gotero, clip y agua.
Procedimiento:
Llena el vaso con agua casi hasta llenarlo, con un gotero añade gotas como sea posible, sin que se derrame.
Observa minuciosamente la forma en que se van depositando las gotas de agua.
a. ¿Por qué el agua tiene ese comportamiento en la superficie?
Coloca con mucho cuidado un clip sobre el agua que se encuentra en el vaso.
Responde a las preguntas en tu cuaderno de trabajo:
b. ¿Qué observas?
c. ¿Cómo explicarías el comportamiento del clip?
d. ¿Tendría el mismo comportamiento el clip si sustituimos aceite por agua?
e. ¿Puede ocurrir que un objeto con mayor densidad sobre un líquido de menor densidad no se hunda?
f. ¿Crees que existan fuerzas actuando entre las moléculas de un líquido? ¿Cómo serían estas fuerzas?
g. ¿Podrías mencionar ejemplos relacionados a las preguntas anteriores?
Tensión superficial y capilaridad, son propiedades que tienen los fluidos, relacionadas con las fuerzas de cohesión y adhesión. Las propiedades las podemos evidenciar mediante experiencias cotidianas, como cuando el agua asciende por un tubo de diámetro muy pequeño.
B. Comportamiento de la fuerza de cohesión
Procedimiento:
Observa la imagen y lee detenidamente el siguiente párrafo:
Las moléculas en los líquidos no están firmemente ligadas entre sí, se mantienen más o menos atraídas por fuerzas de cohesión. Esta atracción se da en todas las direcciones y se compensa en cada punto, excepto en la superficie, porque arriba se encuentra el aire y esto hace que, en la superficie resulte una atracción hacia el interior.
El líquido tiende a cohesionarse (no a dispersarse) y a minimizar su superficie (formar gotas). La superficie del líquido se comporta como una película o membrana que se resiste a deformarse y por tanto a romperse, es elástica y tensa. La fuerza que tensa la membrana se denomina tensión superficial.
2. Señala y explica en tu cuaderno de trabajo, cuál de las siguientes imágenes son ejemplos de tensión superficial.
A.
B.
C.
D.
E.
Carlos: Las burbujas y las gotas tienden a tener formas esféricas debido a la tensión superficial. El agua es uno de los líquidos que posee mayor tensión superficial.
Salti: Mi tela se siente pegajosa porque produzco unas gotitas que hacen que tenga una fuerza de adhesión grande.
La superficie del agua por la tensión superficial se comporta como una membrana o tela elástica, capaz de mantener el peso de un insecto sin romperse.
C. Cambiando la tensión superficial
La superficie de un líquido puede sufrir cambios, por múltiples factores, en ciertos casos los cambios influyen para transformar la tensión superficial.
Materiales: plato sopero, pimienta, jabón líquido y agua.
Procedimiento:
Coloca agua en el plato y agrega pimienta cuidadosamente sobre la superficie de agua, procurando que quede sobre ella. Registra tus observaciones.
Llena tu dedo índice con jabón líquido y colócalo suavemente sobre la superficie hasta hacer contacto. Describe lo que ocurre.
Elabora 2 dibujos representativos que muestren el comportamiento de las fuerzas entre las moléculas del agua antes de hacer contacto con el dedo y después de hacer contacto.
Describe las situaciones en base a lo observado.
D. Adhiriendo fluidos a un sólido
Materiales: 2 monedas de US$ 0.05, 2 goteros, 2 vasos transparentes, 2 goteros, 30 ml de alcohol etílico y agua.
Procedimiento:
Coloca las monedas sobre una superficie horizontal. Tienen que estar separadas alrededor de 10 cm.
Marca los dos vasos, uno con la palabra agua y el otro alcohol.
Coloca agua y alcohol en el vaso correspondiente a la marca.
Con un gotero, extrae agua del vaso correspondiente y comienza a depositar gotas sobre una moneda, una a una.
Registra el número de gotas que puedes colocar sin que el agua se derrame de la moneda.
Utiliza otro gotero, repite los pasos 4 y 5, utilizando alcohol.
Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno de trabajo.
a. ¿Por qué puedes colocar varias gotas de agua sobre las monedas?
b. ¿Qué diferencia observaste en las cantidades de gotas de agua con las de alcohol?
c. Si colocaras detergente al agua, ¿podrías colocar las mismas cantidades de gotas sobre la moneda?
E. Comportamiento de la fuerza de adhesión
En la actividad D, observamos cómo el agua y el alcohol se adherían a la moneda, en cada uno de los casos teníamos dos materiales diferentes interactuando, generando fuerzas de adhesión entre ellos. A diferencia de la fuerza de cohesión, la adhesión necesita de dos materiales para atraerse.
Una aplicación muy importante de la fuerza de adhesión es la capilaridad.
Materiales: 4 vasos transparentes, colorante comestible (3 colores), 2 servilletas grandes, agua, apio y 4 cucharas.
Procedimiento:
Llena 3 vasos con agua aproximadamente hasta la mitad.
Coloca colorante (aproximadamente 5 gotas) de diferente color a cada vaso.
Agita o remueve los vasos con agua y colorante, utiliza cuchara diferente para cada vaso.
Extiende dos servilletas y haz un enrollado para cada una.
Coloca los vasos en línea.
Enrolla las servilletas y utilízalas para conectar los vasos a manera de puentes entre ellos, como se ve en la figura. Los extremos de las servilletas deben tocar el líquido.
Responde las preguntas en tu cuaderno de trabajo:
a. ¿Qué observas en los extremos de las servilletas?
b. ¿Qué pasa si dejas 5 minutos los vasos con las servilletas?
c. ¿Por qué sucede lo que observaste?
Repite los pasos 2 y 3, para un cuarto vaso.
Corta un tallo de apio en forma diagonal sin quitarle las hojas. Introdúcelo en el cuarto vaso.
Déjalo reposar al menos una hora. Observa y registra los cambios.
Nico: Así como las venas transportan sangre en el cuerpo humano, las plantas tienen conductos que transportan el agua desde sus raíces por capilaridad.
Carlos: La tensión superficial y la capilaridad depende de la naturaleza del fluido y de la temperatura.
F. Fuerzas de cohesión y adhesión
Discute con tus compañeros las siguientes imágenes, menciona las fuerzas involucradas:
A. Insecto desplazándose sobre agua.
B. Apio luego de estar reposando en agua teñida.
C. Elaboración de burbujas de jabón.
D. Toalla sumergida en vasos con agua teñida.
Ojo al dato…
Existen otras propiedades de los fluidos en reposo, como la viscosidad, que es responsable que un fluido presente cierta resistencia cuando se mueve sobre una superficie. Equivalente a la fricción en los sólidos.
¿Qué aprendimos?
Esta semana aprendimos nuevas propiedades de los fluidos en reposo, como la tensión superficial y la capilaridad; que observamos en las diferentes actividades realizadas. La tensión superficial tiene relación con la fuerza de cohesión, que es la fuerza que mantienen unidas las moléculas de un fluido. La podemos apreciar cuando insectos se desplazan sobre agua. Por otra parte, la capilaridad, tiene relación con la fuerza de adhesión, que se manifiesta cuando un fluido interactúa con otro o una superficie.
La fuerza de cohesión, entre un fluido y una superficie en forma de cilindro hueco con un diámetro muy pequeño, hace que el fluido pueda desplazarse a ciertas alturas apreciables, los cilindros que cumplen esas características son llamados tubos capilares.
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