El rincón de la Ciencia	I.S.S.N.: 1579-1149	nº 57 (febrero-2011)
Evaporación del agua (pr-89)
Charo Ferreira (Colegio Salesianos el Pilar (Soto del Real).

Érase una vez una profesora que se disponía a explicar el calor de cambio de estado a sus alumnos un viernes a media mañana. Ante las caras de los alumnos de estar pensando más en el fin de semana que en la termodinámica, la entalpía, la energía interna, bla, bla, bla….. decidió realizar un cambio de rumbo.

- A ver chicos, que pasa cuando hierve el agua… hasta donde llega la temperatura….

Los alumnos se despiertan….

- Hasta 100ºC

- Si 100ºC

- No, que va, pasa un poco de 100ºC

Profe: ¿Ah, si…..? Pero cuánto….

- No sé, un poco, porque hasta que se evapora toda le sigues dando calor… y sube hasta 101ºC ó 102ºC…

Se inicia un murmullo de activación del alumnado, que deja a un lado su próximo finde… La profesora aprovecha y pregunta de nuevo:

- ¿Sabéis que es la evaporación?

- Si ponemos dos recipientes con la misma cantidad de agua, uno de boca ancha y otro estrecha, ¿en cuál de ellos se evaporará antes el agua?, ¿O se evapora a la vez?

Después de un “brainstorming” colectivo, la profesora propone: Estaría muy bien que este fin de semana aprovecharais para solucionar estas cuestiones y otras mediante la puesta en práctica del siguiente experimento:

Objetivo ¿qué nos proponemos con esta práctica?

A menudo, ocurren sucesos en la naturaleza, y no nos planteamos el por qué. A través de esta práctica, pretendemos encontrar una explicación científica, al por qué de hechos tan habituales como la evaporación del agua. - Averiguar cuando se evapora antes el agua en un recipiente ancho o estrecho (con la misma cantidad de líquido, y el mismo suministro energético) - Indagar sobre los factores que influyen en la evaporación del agua y cuando y por qué se produce. - Análisis termodinámico acerca de en qué se invierte el calor suministrado por una placa vitrocerámica

- Averiguar la temperatura de ebullición del agua y los factores que influyen en ella.

Es un experimento con dificultad mínima que pretende básicamente la reflexión sobre un fenómeno tan habitual como el cambio de estado de una sustancia, y que aprendan a través de la práctica los conceptos expuestos al inicio de la misma, aún así es recomendable realizarlo con la supervisión de un adulto.

Material necesario

• Dos recipientes del mismo material, uno de boca ancha y bajo y otro de boca más estrecha y más alto

• Un recipiente para medir líquidos. Servirá una jarra graduada, o sin graduar (haciendo nosotros una marca para introducir el mismo volumen de agua en los dos recipientes anteriores).

• Una fuente de calor (placa vitrocerámica)

• Un termómetro (hasta 100ºC)

• Un cronómetro

• Un barómetro (probablemente tengamos en casa una estación meteorológica que nos indique la presión atmosférica). Si no hacer la prueba en un día lluvioso (bajas presiones), comparándolas con un día soleado y despejado (altas presiones)

¿Cómo lo hacemos? Manos a la obra....

1.- En primer lugar mediremos el agua en el recipiente graduado e introduciremos la misma cantidad en el recipiente ancho y en el estrecho.

2.- Mediremos la temperatura del agua en los dos recipientes, ya que deben estar a la misma temperatura.

3.- Las condiciones de sistema y entorno, deben ser análogas para el recipiente ancho y el estrecho (igual potencia del emisor calorífico, igual material del recipiente, igual temperatura inicial del agua, iguales condiciones atmosféricas....)

4.- Ahora debemos calentar los recipientes y controlar el tiempo que tardan hasta llegar a la temperatura de ebullición. Atención, es muy importante que el calor que suministremos sea el mismo en ambos recipientes, por lo que lo mejor (si empleamos vitrocerámica), es hacerlo en el mismo foco de calor y con la misma intensidad (partiendo de la misma temperatura inicial, es decir si está frío al principio, que sea así con los dos).

5.- Medir la temperatura a la que empieza a hervir el agua.

6.- Medir la presión en el barómetro y anotar la temperatura.

7.- Cronometrar ahora el tiempo que trascurre desde que el agua empieza a hervir hasta que se evapora totalmente.

8.- Esta tabla te ayudará a organizar los datos necesarios. Deberás completar una tabla para bajas presiones y otra para altas.

	Presión atmosférica	Temperatura ebullición	Tiempo hasta ebullición	Tiempo hasta evaporación
Recipiente estrecho
Recipiente ancho

En una ampliación del experimento podemos repetir la experiencia pero esta vez con dos recipientes iguales, pero en uno agua y en el otro el mismo volumen de alcohol.

	Presión atmosférica	Temperatura ebullición	Tiempo hasta ebullición	Tiempo hasta evaporación
Agua
Alcohol

Sigue pensando...

Deberemos investigar previamente:

• Qué es y por qué se produce la evaporación

• Reflexionar sobre qué factores influyen en la misma

Después de realizar el experimento, intenta responder a estas preguntas:

• ¿Qué es y por qué se produce la evaporación?

• ¿Qué factores influyen en la misma? Aplicar esto en la explicación de los resultados experimentales obtenidos.

• ¿En qué se invierte el calor que suministramos después de alcanzada la temperatura de ebullición?

• ¿Por qué aparecen inicialmente burbujas en la parte inferior del recipiente que luego ascienden hacia la superficie?

• ¿Influye la presión atmosférica en la evaporación del agua? ¿Se evaporará igual en el pico de Peñalara que en Valencia?

• Una vez que el agua alcanza 100ºC seguimos aplicando calor para que se
  evapore durante cierto tiempo. ¿En qué se invierte ese calor?

• ¿Tardan lo mismo en evaporarse 100 ml de agua que de alcohol?

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