Quant pesa l’aire dins un globus?

Hi ha un experiment que s’ha fet clàssic en les aules de ciències ja des de primària que consisteix en la comprovació de que l’aire pesa. L’experiment ha triomfat perquè és molt espectacular, fàcil de fer i molt intuïtiu (pot ser massa intuïtiu). Si el porto a col·lació és perquè moltes vegades no s’explica prou bé què és el que passa, i perquè ens l’ha recordat Vicente López amb l’experiència ¿Pesa el aire? amb la que ens ha obsequiat dins la sèrie d’experiments per al confinament CoviDDD-19 que està publicant la web dels Divulgadors Disfrutando Desinteresadamente (DDD).

L’experiment

L’experiment consisteix en penjar dos globus plens d’aire, més o menys igual, dels extrems dels braços d’una balança i equilibrar-la de manera que la creu quedi horitzontal. A continuació es punxa un dels globus i s’observa què és el que passa.

Si es disposa d’una balança de braços, perfecte; sinó es pot elaborar una fent la creu amb un pal de fusta o enrotllant un full de paper de diari, i penjant-lo per la meitat amb un fil o cordill. La sensibilitat d’una balança així fabricada és molt elevada.

Els globus s’han d’inflar i lligar per a que no surti l’aire. Es poden lligar als extrems de la balança amb ajuda de cinta adhesiva o d’un fil i si s’inclina cap a un costat es pot compensar corrent sobre la creu una mica un dels globus i/o enganxant al més lleuger bocins de cinta adhesiva (cello). L’avantatja d’equilibrar amb cello és que després, si es punxa amb una agulla o una xinxeta  sobre la cinta adhesiva, el globus no esclata sinó que es va desinflant a poc a poc.

Anem a veure l’experiment en el vídeo de sota. Hi ha una primera experiència que intenta mostrar que l’aire ocupa lloc, i en el minut 4 comença la comprovació de que l’aire pesa. Pareu compte en que no li fiquen cello al globus i aquest esclata projectant un bocí. 😉

 

L’explicació

Els joves mestres del vídeo anterior pretenen amb el seu experiment desmuntar la creença generalitzada entre el xiquets (i els grans?) de que l’aire no pesa i, donat que la balança es desequilibra en desinflar un dels globus, conclouen amb tota raó que és el pes de l’aire tancat al globus abans d’esclatar el que aconseguia equilibrar la balança, és a dir, que l’aire pesa.

La sort que hi ha en fer la demostració del pes de l’aire amb una balança d’aquest tipus és que és molt sensible i que es desequilibra amb facilitat amb una diferència de pes molt petita en els seus braços. Si aquest tipus de balança no foren tant sensibles l’efecte no seria tant espectacular i aquest experiment no hi hagués triomfat.

Mirem què és el que passa si s’intenta comprovar si pesa l’aire amb un globus i una balança monoplat que pesa en grams amb un decimal (molt habituals en els laboratoris escolars), com fa el noi del següent vídeo.

 

En omplir el globus d’aire comprova que ha augmentat el seu pes en 0,1 g!!, i conclou que l’aire pesa. Acaba el vídeo donant una explicació, de la que millor oblidar-se, en la que confon la causa del pes dels gasos amb la propietat dels gasos de fer pressió sobre les parets del globus,.

Si parem una mica d’atenció al sobrepès del globus ple d’aire hem de concloure que sembla poc pel volum d’aire emmagatzemat al globus, que així a ull jo diria que és més d’un litre, pot ser dos. Si suposem que és un litre la densitat que s’obté per l’aire és d =0,1 g/1 L = 0,1 g/L.

Ara bé, no s’obté un valor massa petit per la densitat de l’aire, que és més gran d’1 g/L segons totes les mesures realitzades pels científics fins aquest moment?. Me refereixo quan es mesura en un laboratori a la Terra i en condicions atmosfèriques suportables per un ésser humà. O serà que la balança està malament?.

O serà que no hem tingut en compte el Principi d’Arquímedes i l’empenyiment aerostàtic?. Mireu-vos aquest vídeo de l’any 2013 per al programa “Con-Ciencia” del Canal Sur Televisión en el que Vicente López explica estupendament als nois i noies que li acompanyen el paper que hi juga el mar d’aire que envolta el globus.

 

Per resumir, si només expliquem a la canalla que la balança es desequilibra perquè l’aire pesa estem amagant-les una bona part del que està passant. El sobrepès del globus ple respecte al buit és degut a la sobrepressió a la que està sotmès l’aire dins el globus, que pot estar normalment entre un 4 i un 10 % més segons el globus concret del que parlem i com estigui de més o menys inflat.

He vist comentaris a l’experiment a les xarxes que obvien la sobrepressió de l’aire dins un globus i indiquen que el globus buit i ple pesarien el mateix si no fora perquè estan inflats bufant amb la boca, el que faria que l’aire introduït contingués més vapor d’aigua, més aigua en suspensió i més diòxid de carboni que l’aire atmosfèric. No negaré que els “capellans” (tant perillosos avui en dia com a portadors del coronavirus) i el diòxid de carboni no ajudin al sobrepès, però no són els factors que dominen. En tot cas, per evitar interferències, sempre es por inflar el globus amb una manxa.

Altres formes de comprovar que l’aire i els gasos pesen, i fins i tot de mesurar la seva densitat

Per arrodonir aquesta entrada no me resisteixo a recomanar-vos un parell de vídeos en els que es mostren dues maneres més de pesar i mesurar la densitat de l’aire.

En el primer, Pesar el aire, intervé Vicente López una altra vegada i ens ensenya com pesar l’aire amb un recipient rígid (un embut de decantació) ple d’aire i buit després de extreure-l’hi l’aire.

 

Pot de buit

Aquesta era la forma de mesurar la densitat de l’aire que durant molts anys jo havia utilitzar amb l’alumnat però el recipient que utilitzaven era, o bé un pot per guardar aliments al buit, que era part de l’equip del crèdit L’aire, què és? de l’oblidat Projecte Ciències 12-16 liderat en el seu moment (anys 90) per la professora de Didàctica de les ciències a la UAB Mercè Izquierdo, o una ampolla de vi a la que acoblaven un tap per a fer el buit a les botelles i conservar el vi quan no es consumeix del tot.

Tap per fer el buit a les botelles de vi

L’altra forma de calcular la densitat de l’aire és una proposta d’Anicet Cossials que ens explica Tavi Caselles a l’entrada L’aire pesa del seu magnífic boloc FisLab… el bloc. Aquí el procediment és l’invers al cas anterior, aquí s’afegeix el doble d’aire a un recipient rígid i es calcula la diferència de pesos. La manera de comprovar que s’ha introduït el doble d’aire és molt enginyosa i no l’avanço.

 


 

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google photo

Esteu comentant fent servir el compte Google. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.