Caldera de mano

Casi mejor llamarlo así, caldera de mano o Hand Boiler antes que medidor de amor, que es como se suele referenciar este aparato. En su interior hay alcohol etílico coloreado y vapor de ese alcohol.

El aparato tiene unos 20 cm de altura. Hay cuatro modelos diferentes, con distintas formas retorcidas del tubo y cuatro colores posibles. Viene embalado en una caja de cartón con espuma protectora, ya que el vidrio es fino.

Se trata de coger con la mano el depósito inferior y observar cómo el líquido se desplaza rápidamente al superior. Para que baje hay que cogerlo por el depósito superior.

Lo primero que hay que tener en cuenta es que su nombre puede llevar a engaño al tratar de explicar su funcionamiento, porque en ningún caso el líquido de su interior hierve. La burbujas que se observan en su interior no son debidas al proceso de ebullición. Para demostrarlo, solo hay que tener en cuenta dos ideas:

1. La temperatura de ebullición del etanol es de 78 ºC,  temperatura que no podemos alcanzar con nuestra mano.

2. El proceso de ebullición es el cambio de estado de líquido a gas y se produce en todo el volumen del líquido. Si estuviera hirviendo, veríamos que las burbujas se producen en la esfera inferior donde se encuentra el líquido que, supuestamente, está hirviendo. Pero las burbujas se observan en la esfera superior del Hand Boiler. 

Lo que sucede es que se dilata el gas que está contenido en su interior. En el interior del Hand Boiler hay alcohol etílico, pero no solo en estado líquido sino también en estado gaseoso. Al calentar con la mano la esfera inferior del Hand Boiler aumenta la temperatura del gas, y por tanto, también su presión (ley de Gay-Lussac). En la esfera superior existe también gas pero al no ser calentado su presión es menor que la del gas que se encuentra en la esfera inferior. Por tanto, el gas se expandirá desde la zona de alta presión (esfera inferior) a la zona de baja presión (esfera superior) y en ese desplazamiento "empuja" al líquido. Esas burbujas que aparecen no hablan de un proceso de ebullición, solo del gas que se está expandiendo.

Es interesante probar dos situaciones:

1. ¿Qué ocurriría si cogemos con las manos cada una de las esferas que forman el Hand Boiler?

2. ¿Y si en la esfera superior colocamos un cubito de hielo?

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Lámpara de convección

Se trata de una lámpara decorativa que hay en muchas tiendas, sobre todo en la variante llamada de lava, con una pasta que se va moviendo al conectarla lámpara. En este caso dentro hay pequeños objetos brillantes al incidir la luz que proviene de la lámpara que hay en la parte inferior del depósito de líquido, y resulta más interesante para lo que nos interesa: observar el movimiento de convección de los objetos dentro del líquido al calentarse la zona inferior, ascendiendo, enfriándose y volviendo a bajar. Ésta es una de las formas de transmitirse la energía en forma de calor.

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El criterio de búsqueda es "lámpara lava cohete".

Radiómetro

El radiómetro fue inventado por Crookes en 1873. Tiene un mecanismo formado por cuatro aspas sobre un pivote sin rozamiento, cada una con una cara clara y otra negra. También se le llama molinillo de luz porque giran sus aspas al incidir la luz sobre el aparato, y más rápido cuanto más intensa sea la luz, en el sentido de alejarse la parte negra de las aspas de la fuente de luz; por eso es una medida de la intensidad de la radiación solar (radiómetro).

La explicación de la rotación de este dispositivo ha sido históricamente el motivo de mucha controversia científica. De forma sencilla, en el lado caliente las moléculas del gas se están moviendo con una velocidad media más alta que los gases en el lado frío. Cuando las moléculas "calientes" golpean el borde de la paleta, en promedio producirán una fuerza en la paleta que está hacia el lado fresco. Puesto que la velocidad media de las moléculas "calientes" es mayor que la velocidad media de las moléculas "frías", habrá una fuerza en la paleta hacia el lado fresco. A este efecto se le llamó 'arrastre térmico'.

En posteriores experimentos más avanzados y con un vacío casi perfecto se logró determinar que la luz sí ejerce una fuerza, y también giran las aspas.

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El criterio de búsqueda es "radiómetro enseñanza".