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Crea una nube en una botella

Resumen:
Los alumnos aprenden cómo se forman las nubes haciendo un modelo de nube en una botella. Materials:
  • Vacía y limpia un embase plástico de 2 litros con su tapa. (1 botella por alumno o grupo de alumnos)
  • 1 tapa de botella que inyecta aire, conocido como "Fizz Keeper", (se puede comprar en la mayoría de automercados de EE.UU, en el área de refrescos)
  • 1 termómetro adhesivo, sujeto a la botella con cinta adhesiva, (los venden en tiendas de peces y acuarios)
  • Fósforos o ambientador de aire aerosol (la marca Glade es buena)
Fuente:
Oficina de Educación y Divulgación de UCAR, partes adaptadas de la Pequeña Tienda de Física.
Grade level:
Adaptable para los grados 3-8
Duración:
15-30 minutos
Resultados en el aprendizaje de los alumnos:
  • Los estudiantes aprenden acerca de las cuatro condiciones necesarias para que se formen las nubes
  • Los alumnos observan la formación de una nube en una botella
Formato de la Lección:
Discusión de clase y actividad interactiva

Pautas Nacionales Observadas:

INSTRUCCIONES:

  1. Pida a sus alumnos que den vuelta a su botella de manera que las tiras de la temperatura queden frente a ellos y sean fáciles de leer. Dígales que no manipulen a la botella más de lo necesario, de modo que la temperatura interior de la botella no sea afectada por el calor de sus manos.
  2. Pida a los alumnos que registren la temperatura inicial de la botella.
  3. Pida a sus alumnos que bombeen aire con la tapa de botella "Fizz Keeper" 20 veces y que luego registren la temperatura. Pídales que repitan este paso 3 veces más (bombear 20 veces y registrar la temperatura) hasta que hayan bombeado un total de 80 veces, y la temperatura haya sido registrada 4 veces.
  4. Desatornille la tapa botella "Fizz Keeper", registre la temperatura de la botella. Discuta con los alumnos qué sucedió con la temperatura a medida que la presión de la botella aumentó y disminuyó.
  5. Pida a sus alumnos que agregen una pequeña cantidad de agua a las botellas. O encienda un fósforo y déjelo caer en la botella, o rocíe -dentro de la botella- ambientador de aire aerosol.
  6. Rápidamente vuelva a atornillar a la botella la tapa botella "Fizz Keeper". Repita los pasos 1 al 4, explicados anteriormente.
  7. Formule las siguientes preguntas a sus alumnos.
  • Bombeando aire comprimido dentro de la botella mediante la tapa botella "Fizz Keeper". ¿Qué pasó con la temperaura dentro de la botella cuando bombearon aire con la tapa botella "Fizz Keeper"?
  • Cuándo desatornillaron la tapa botella "Fizz Keeper", y el aire dejó de estar comprimido dentro de la botella, ¿qué pasó con la temperatura del aire dentro de la botella?
  • ¿Apareció una nube cuándo agregaron el agua y encendiste un fósforo o rociaste ambientador de aire aerosol dentro de la botella y repetiste la actividad? De ser así, ¿por qué crees que pasó esto? ¿Hubo diferencia entre usar un fósforo o un ambientador de aire?

INFORMACIÓN DE FONDO:

La nube dentro de nuestra botella, así como las nubes en la atmósfera, se forman cuando están presentes cuatro requisitos: vapor de agua, aire frío, sobresaturación, y condensación. El agua es la única sustancia en la atmósfera que naturalmente aparece en forma gaseosa, sólida o líquida. El agua que forma a las nubes se encuentra alrededor de nosotros en la forma de agua gaseosa llamada vapor de agua.

Si el aire se enfría, el vapor de agua puede condensarse para formar agua líquida, pues el aire más frío puede sostiene menos vapor de agua que el aire caliente. El aire se enfría mientras sube a causa del enfriamiento adiabático. (Adiabático significa que no hay transferencia del calor entre una masa de aire y sus alrededores.) Cuando asciende una masa de aire, se expande; la extensión requiere de energía, que proviene de la energía térmica del aire, de manera que el aire se enfría. El aire frío sostiene menos agua, así que cuando el aire sube, como se enfría, el vapor de agua se condensa fuera del aire y formará gotitas. El aire puede llegar a estar sobresaturado, con una humedad relativa mayor a 100%, pero las gotitas líquidas todavía no se forman.

El agua líquida tiene tensión superficial. Esto significa la fabricación de una gotita requiere energía para crear esta tensión de superficie. Las moléculas de agua pueden evitar la barrera de energía condensándose sobre una superficie. Durante el verano, cuando el vidrio de un vaso de agua fría se encuentra con aire caliente y húmedo, se forman gotitas de agua en la parte externa del vidrio.

Los núcleos de condensación en la atmósfera proporcionan las superficies sobre las cuales se puede condensar el vapor de agua. Los núcleos de condensación de la atmósfera incluyen polvo, ceniza volcánica, y contaminación. Con estos núcleos, el vapor de agua en el aire puede condensarse para formar una nube hecha de miles de millones de minúsculas gotitas de agua.

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OTRAS FUENTES:

Última modificación el 15 de abril de 2009 por Becca Hatheway.

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