En un viaje reciente en un tren a vapor, mi hija me dijo:
Papi, me gustaría desmontar esa máquina de vapor y ver cómo funciona.
Ahora hay dos partes en su pregunta, y solo hago esta pregunta de física sobre una de ellas:
Ahora no quiero simplemente hacer un dibujo o mostrarle un video. Quiero algo táctil, que ella pueda experimentar consigo misma (con supervisión).
Afortunadamente, para la pregunta n. ° 1, hay muchos juguetes en línea que muestran cómo funcionan los pistones de presión de aire para impulsar ruedas y automóviles.
Pero para el segundo, podría usar un motor Stirling (son un poco caros), pero seguramente un experimento casero sería suficiente.
Cuando le dije que calentar agua para crear vapor crea presión como un globo que se desinfla, dijo:
No, no es así, el vapor simplemente sale flotando suavemente de la parte superior de la tetera, no hay presión.
Estoy tratando de diseñar un experimento casero para que mi hija muestre la presión del vapor; eso todavía es lo suficientemente comprensible para un niño de ocho años.
Mi pregunta es: ¿ Qué es un experimento para enseñarle a mi hija sobre la presión del vapor (agua)?
No te aconsejo que hagas esto, pero cuando era niño solía disfrutar calentando una pequeña cantidad de agua en una lata limpia, vacía, de paredes fuertes y con una tapa que se ajusta a presión. En el Reino Unido, la lata de jarabe dorado de Lyle era (y es) ideal. La tapa sale volando con una cantidad bastante convincente de energía cinética. Uno necesita mantenerse bien despejado. En ningún caso utilice una lata con tapa a rosca o una lata mal limpiada que haya contenido material inflamable.
Un buen ejemplo para mostrar cómo la temperatura afecta la presión es beber agua de una botella de plástico débil, colocar la botella en el refrigerador por unas horas y mostrar que el plástico se ha colapsado levemente, hacer lo mismo excepto dejar la botella en un recipiente caliente. automóvil o algún otro ambiente cálido para ver cómo se hincha el plástico. Esto es seguro y mostrará los cambios de presión dentro de la botella.
A partir de ahí solo dices que con mucho más calor la presión cambia mucho más, etc.
¿Qué pasa con el traqueteo de la tapa de una olla de agua hirviendo? Eso no parece muy tierno.
Uno de los principales problemas con experimentos como este es que el vapor puede ser sorprendentemente peligroso. Aconsejaría no usar ejemplos caseros y seguir con una opción lista para usar.
Sin embargo, eso no significa que un motor de primera ley o algún juego de microvapor sea su única opción. Para dar una idea de experimentar con objetos domésticos normales, intente mirar una olla moka o una olla a presión.
hay una gran posibilidad de que ya tenga o pueda pedir prestado uno o ambos. Si no, una cafetera moka o una cafetera de percolación similar no es muy costosa de conseguir, nueva o de segunda mano. Ambos productos también tienen el beneficio adicional de ser útiles fuera del experimento.
Con la olla a presión, puedes simplemente poner un poco de agua, hervirla sin tapa y demostrar que el agua hierve como una olla normal. Luego, coloque la tapa, deje que alcance la presión y suelte la válvula de presión. El vapor saldrá disparado con velocidad y potencia.
La cafetera moka es similar, aunque un poco más abstracta. Puede mostrar una vez más que el agua está hirviendo y el vapor se aleja flotando. Pero al armarlo y mostrar que el agua es empujada hacia arriba a través de las moliendas de café y por el tubo, terminando con un montón de vapor que sale a borbotones, muestra que el vapor tiene presión y que es suficiente para empujar las cosas. (por supuesto, hay un tecnicismo con la contribución del aire en expansión aquí, pero no creo que eso invalide lo que estás tratando de enseñar)
david z
NickD
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