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Experimentos de fluidos- Anillos líquidos, Superficies de Aceite y Agua



Anillos líquidos
Los anillos que se ven en las fotos estan sumergidos en agua y ¡son de agua!
El agua del anillo esta pintada con el fin de hacerlo visible. ¿Cómo se genera un anillo así?
Cómo hacer anillos de agua
La manera mas facil de hacerlos es usando un gotero con agua pintada y un vaso de agua clara.
Si dejas caer una gota de agua de color desde la altura adecuada, se formara el anillo que descendera hasta el fondo del vaso. ¡Ojo la velocidad de descenso depende de la altura de la que dejes caer la gota. Puedes hacer anillos lentos o rapidos.
Al dejar caer varias gotas en sucesión se pueden formar varios anillos. ¿Cuantos puedes hacer?


Hazlo, ¡es facil!
¿Puedes hacer una anillo lento e inmediatamente uno rapido que lo alcance y lo rebase? ¡Inténtalo!
Observa los anillos de cerca ¿puedes distinguir si el agua del anillo se mueve dentro del anillo al avanzar éste?
¿Cómo se mueve el agua del anillo dentro de él?
Los anillos bajan, ¿por qué no se quedan entre dos aguas?
Algunos anillos bajan muy rapidamente y llegan al fondo del vaso casi sin deformarse, mientras que otros son muy lentos y cambian de forma antes dellegar al fondo.
Algunas veces un anillo lento se deforma y se producen anillitos como en la foto. ¿Puedes hacerlo?
¿Tienen los anillos algo en común con los anillos de humo que hacen los fumadores?
Cómo hacer superficies líquidas curvas
Una botella de plastico esta pendiente de una cuerda sujeta en el centro de la tapa. La botella tiene agua. La cuerda es torcida varias vueltas y cuando es soltada gira cada vez mas rapidamente. La superficie del agua se curva cada vez mas.
Ahora sabemos que la copa estaba girando rapidamente, estaba pegada en el centro de una mesa giratoria.

3.- MATERIAL Y PRODUCTOS 3.1.- Material - 2 erlenmeyers de 100 ml. - 1 vaso de precipitado de 500 ml. - 1 vaso de precipitado de 100 ml. - 1 embudo cónico pequeño. - 1 pipeta de 10 ml. - 1 probeta de 25 ml o de 50 ml. - 1 termómetro. - 1 soporte. - 1 pinza. 3.2 Productos - Benzaldehído. - Permanganato potasico. - Hidróxido sódico en lentejas. - Acido clorhídrico concentrado. - Etanol.

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4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se pesan aproximadamente 5 g de NaOH en un erlenmeyer y se disuelven en 50 ml de agua. Advertencia: al disolver NaOH en agua, se genera una gran cantidad de calor; por tanto, esta disolución debe hacerse con precaución, y enfriando el matraz si fuera preciso.

Igualmente se pesan aproximadamente 8 g de KMnO 4 y se añade una pequeña porción a la disolución de NaOH, junto con 5 ml de benzaldehído. La mezcla de reacción toma inicialmente color púrpura (debido al permanganato potasico) y lentamente pasa primero a verde y finalmente aparece unprecipitado de color marrón (MnO 2). El erlenmeyer se calienta al baño de María a unos 701C. Debido a que el permanganato potasico es un oxidante fuerte y puede reaccionar violentamente con el benzaldehído, debe añadirse lentamente a la mezcla de reacción. El procedimiento a seguir es el siguiente: añadir una pequeña porción de permanganato, el color púrpura inicial desaparece poco a poco, pasando a verde y finalmente a marrón, indicando que se ha consumido todo el permanganato. Entonces se añade una nueva porción y así sucesivamente (tener en cuenta que el KmnO 4 se añade en exceso con respecto al benzaldehído). Durante este proceso, se agitara periódicamente el matraz, procurando homogeneizar la mezcla. El período a lo largo del que se debe añadir el KMnO 4 no debe durar menos de una hora. Se debe procurar disolver el KMnO 4 que quede adherido a las paredes, añadiendo incluso un poco mas de agua para rebañar las paredes (el volumen total no debe superar los 75 ml). Tras añadir la última porción de KMnO 4, se mantendra el matraz, a la misma temperatura de 701C, durante, al menos, otros 10 minutos. Transcurrido este tiempo, tras el que probablemente persistira el color del permanganato, se procedera a destruir el exceso del mismo. Para eliminarlo se añaden poco a poco y dentro del baño, unos 5 a 20 ml de alcohol etílico hasta que todo el permanganato quede reducido, lo que se manifiesta por el cambio de color (se agitaradurante aproximadamente 15 minutos). Se filtra a vacío y en caliente1 la mezcla a través de un büchner. En el filtro quedara MnO 2 sólido que sera desechado y en el filtrado transparente estara disuelto el acido benzoico bajo la forma de benzoato potasico. El líquido filtrado se traspasa a un vaso de precipitado de 500 ml. Para aislar el acido benzoico se acidula poco a poco con HCl concentrado hasta acidez, añadiendo luego un ligero exceso de acido (unos 5 ml). Se filtra el precipitado y se lava con un poco de agua fría.2

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Cuando se dice filtrar en caliente, hay que tener en cuenta que antes de pasar el líquido caliente a filtrar, hay que calentar el filtro, pasando un poco de agua caliente por el mismo. El acido benzoico se disuelve parcialmente en agua, por lo que este paso hay que realizarlo cuidadosamente para no perder rendimiento. 12-3

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El producto impuro se recristaliza en agua (véase la solubilidad a diferentes temperaturas en la tabla que se adjunta), empleandose la mínima cantidad de agua caliente que disuelva el benzoico (volumen recomendado total: 50 ml). Una vez recristalizado, se filtran de nuevo los cristales, escurriendo bien y lavando con una pequeña cantidad de agua helada. Los cristales se secan y pesan para calcular ¿Tienes idea de por qué se curva la superficie?
Superficies de Aceite y Agua
Conforme va aumentando la velocidad de rotación las superficies se van curvando pero ¡ojo observa cómo es la curvatura de la superficie que separa al aceite y al agua.
La superficie superior es la del aceite, que se curva como ya habíamos visto. La superficie inferior, la de agua con aceite, inicialmente se curva haciendo concavidad hacia abajo. Después de un tiempo la superficie se deforma y acaba, al igual que la otra, con la concavidad hacia arriba.
¿Tienes alguna idea de porqué sucede eso?
Botella con agua y aceite, ¿qué sucede?
Una arriba, otra debajo y no se mezclan
El aceite es menos denso que el agua y no se mezcla con ella, eso lo mantiene siempre por encima de ella, ya sea en reposo o girando.
Al girar, la fuerza centrífuga hace que la superficie aceite-aire se curve como lo hacía la de agua-aire en la botella que no tiene aceite. Esperaríamos que la superficie agua-aceite se curve de la misma manera pues tanto el aceite como el agua giran con la botella. Sin embargo esto sólo sucede después de un rato de iniciado el movimiento.
Si se hace la prueba con una botella de refresco como en la figura, la superficie agua-aceite siempre es cóncava hacia arriba. ¿Cual es la diferencia con la botella de arriba?
Nota la diferencia en el fondo. Esta botella no tiene fondo plano. ¿Cómo influye eso en el movimiento del agua?
Pero en la botella que no tiene el fondo plano, el agua es empujada por la superficie irregular del fondo y es puesta en movimiento casi al parejo del aceite . Las velocidades del agua y del aceite son practicamente iguales desde el inicio, no hay velocidad relativa entre las sustancias.


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