domenica 27 febbraio 2011

The glass who wanted to be a lift, ovvero, esperimento domenicale di chimica fisica.

Rieccoci a parlare di esperimenti da fare a casa, magari coinvolgendo fratelli ed amici. Oggi vi propongo una situazione dalla realizzazione estremamente semplice ma di grande effetto finale.
Prima cosa da fare: chiamare i genitori ed avvisare che siete chimici provetti in fase di allestimento laboratoriale. Loro saranno i vostri assistenti e vi forniranno gli aggeggi utili al caso, insieme al necessario permesso per lavorare. Se foste già grandi a sufficienza per far da soli, consiglio comunque di avvisare e di fare in modo da non creare disagio. Cominciamo con gli attrezzi da utilizzare; vi serviranno:

  • una candela (e per candela intendo un mozzicone di quelli che finiscono nei cassetti e ci rimangono in attesa dell'eventuale black out elettrico; in alternativa penso si possa utilizzare anche il tipo di candela che è bassa e stretta, alta circa un centimetro e mezzo e molto utilizzata sui tavoli durante le cene un po' romantiche)
  • un piatto, meglio se del tipo "fondo" (quello della pasta, per capirci); non deve essere il piatto del servizio di matrimonio dei vostri genitori, ma uno di quelli più consumati della cucina, magari uno di quelli che la mamma continua a dire di voler buttare.
  • un bicchiere, ma che sia di spessore sufficientemente in grado di sopportare il calore sviluppato dalla candela ed inoltre che sia abbastanza grande da contenerla. Anche in questo caso sono da bandire tutti i bicchieri "belli" e con il vetro sottile, mi raccomando, perchè con il vetro non si scherza e ancor di meno con dei genitori arrabbiati.
Andrebbe bene uno di quelli modello "picardie" (quelli delle mense, per capirci, che se cadono rimbalzano) e ancor meglio un becher in pirex.


  • colorante per dolci - non indispensabile - ma, volete mettere l'effetto dell'acqua colorata? Se non aveste il colorante per dolci, credo possa andar bene anche del tè che avrete preparato e raffreddato lasciando in infusione la bustina per un po' di tempo, così da colorare l'acqua abbondantemente.
  • acqua, se non utilizzate il tè
  • fiammiferi o accendino per accendere la candela.
  • macchina fotografica o videocamera - non indispensabili - per registrare l'esperimento e magari inviarlo al blog o a youtube rendendolo disponibile alla comunità per eventuali confronti o solo "per vantarsi" del risultato ottenuto (attendo eventuali link da diffondere ai lettori).

Preparato l'armamentario siamo pronti per l'esperimento.

  1. cominciare a fotografare o a filmare l'esperimento (fatevi aiutare se dovete filmare... mica avete 4 mani!)
  2. mettere il piatto sul tavolo, in posizione agevole per poterci lavorare
  3. prendere la candela
  4. accendere la candela ed attendere un minutino che la cera cominci a fondere intorno allo stoppino
  5. piegare la candela sopra il centro del piatto e lasciare cadere qualche goccia di cera fusa
  6. prima che si raffreddi, appoggiare il fondo della candela alla cera nel centro del piatto e fissare la candela stessa
  7. attendere un minutino che il tutto si raffreddi
  8. ora che avete il piatto con la candela accesa fissata nel suo centro, è ora del liquido: o ci mettete acqua (circa un centimetro di altezza nel piatto) e colorante, meglio se già miscelati prima in un bicchiere apposito, oppure il tè (stessa altezza di un centimetro circa)
  9. adesso, con la candela accesa e con accortezza, appoggiate il bicchiere rovesciato sul piatto, in modo che appoggi nel liquido e contenga la candela (la fiamma non deve andare a contatto del vetro del bicchiere). Dovreste trovarvi in una situazione simile a questa:


Adesso:
  1. osservare attentamente ciò che accade!
  2. la candela si spegnerà e sarà accaduto qualcosa...

Come al solito, da qui entra in gioco il chimico provetto.
Adesso è l'ora delle spiegazioni scientifiche.

Ogni teoria deve essere supportata da una frase che inizi con "perché...".

Attendo i vostri commenti ed i link ad eventuali fotografie e/o filmati.
Vi prego di dare una mano ai vostri genitori a ripulire tutto rimettendo le cose in ordine così che la mamma, la prossima volta, possa ridire senza problemi "va bene, facciamo un altro esperimento".

Buona sperimentazione e, buono studio.
GAGiuliani

9 commenti:

Nicola Kimik1 Panza ha detto...

fatto.. e ho registrato tutto.. comunque penso si possa spiegare in questi termini.
PV=nRT
R e V costanti le elimino

P=nT

contanto come irrisorio l'aumento della temperatura rispetto alle moli bruciate , quindi diminuite , la pressione diminuisce fino al punto in cui quella atmosferica spinge i lliquido dell'esterno verso l'interno.

più moli brucio più liquido spingo.

ecco i video:

http://www.youtube.com/watch?v=1tnn0Z_OG0U

http://www.youtube.com/watch?v=SdoAEhxA98E

http://www.youtube.com/watch?v=mTtVfYCV5n8

spero di non essermi sbagliato ! ;)

Anonimo ha detto...

Ok, anche io l'ho fatto (usando il tè)... Praticamente quando copro la candela con il bicchiere capovolto, il livello dell'acqua ne piatto si alza perché il mio bicchiere contiene aria... E fin qui niente di nuovo... La cosa particolare accade a mano a mano che la candela brucia ossigeno, perché comincia ad entrare acqua sotto il bicchiere fino a raggiungere una certa altezza.
Credo che l'esperimento utilizzi gli stessi principi con i quali Torricelli ha calcolato la pressione atmosferica utilizzando il mercurio... Perché il fluido risalga da sotto il bicchiere bisogna creare una depressione all'interno di quest'ultimo, in modo tale che la pressione atmosferica spinga l'acqua all'interno del bicchiere. La fiamma ossida lo stoppino e l'ossigeno si riduce. Riducendosi la quantità di ossigeno, esso non può più esercitare una pressione all'interno del bicchiere, quindi la pressione atmosferica spingerà l'acqua fino a farle raggiungere un certo livello di equilibrio. Essendo appunto il liquido in equilibrio, per il principio di Pascal ( la pressione esercitata in un punto qualsiasi di un fluido si trasmette in ogni altro punto del fluido con la stessa intensità, indipendentemente dalla pressione) le due pressioni saranno uguali.

Nicola Kimik1 Panza ha detto...

ma non è una redox no? è una combustione normale

Anonimo ha detto...

ma quando il comburente è l'ossigeno non sempre un ossidoriduzione?

GianAchille Giuliani ha detto...

Rispondo sommariamente e demando la spiegazione, ammesso che nessuno l'abbia già data, ad uno specifico post che butterò giù verso la fine della settimana, o addirittura domenica prossima con il successivo esperimento.
Preciso subito che, come dice Anna, le combustioni sono delle vere e proprie ossidazioni (ossidare deriva proprio dal far reagire con l'ossigeno, che da n°ox = 0 - elemento - passa a n°ox = -2, riducendosi e quindi ossidando chi reagisce con lui).
Adesso riprendiamo con le spiegazioni... avanti gente!

Stefan ha detto...

??l'acqua risale perchè i gas formati all'interno del bicchiere dalla candela che brucia si contraggono??

Anonimo ha detto...

Questo esperimento mi sta facendo diventare matta :)! ... Ho provato a verificare che non fosse implicata la tensione superficiale dell'acqua aggiungendo il sapone come tensioattivo, ma niente, non cambia di una virgola... Allora ho provato ad usare l'olio per escludere qualunque proprietà dell'acqua, ma ancora il fenomeno rimaneva uguale... Allora ho provato a cambiare la candela, ma l'unica differenza che ho ottenuto è stata che più la candela era alta meno acqua risaliva il bicchiere ( però avevo a disposizione solo tre candele e di materiale diverso... perciò non so se come risultato è attendibile)... Poi ho provato a cambiare il bicchiere con una bottiglia, ed il fluido è risalito ad un livello maggiore (come previsto da Nicola)... Oltre alla legge dei gas perfetti, alla combustione e alla pressione non riesco a capire cosa possa esserci implicato...

GianAchille Giuliani ha detto...

Vedo che la cosa sta intrigando parecchio.
E' molto bello leggere delle vostre sperimentazioni e vedere quanto dietro una situazione all'apparenza banale, esistano molteplici punti di osservazione.
Le spiegazioni sono tutte valide anche se solo uno di voi si sta avvicinando alla soluzione.
Domenica 6 Marzo pubblicherò un post... non so ancora se sarà la soluzione, o un nuovo esperimento legato ancora a questo.
A presto...

Anonimo ha detto...

Ah! forse ho avuto un'illuminazione... Non è che per caso succede una situazione di questo tipo: visto che la combustione è una reazione esotermica vuol dire che l'entalpia dei prodotti è minore di quella dei reagenti; quindi, avendo ceduto calore all'ambiente, essi si trovano ad una temperatura minore. Nel frattempo, non essendo un sistema isolato, l'ambiente ha ceduto calore con l'esterno. Quindi: l'ossigeno si è ridotto, gli altri gas prodotti dalla reazione hanno perso energia termica e la nube si è contratta. Questi 2 avvenimenti hanno portato ad una depressione (abbastanza ingente per il sistema, credo) con la conseguenza che il fluido all'esterno viene spinto all'interno dalla pressione atmosferica ...

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