En este experimento, construiremos una especie de “termómetro del amor” que reacciona al contacto con tus manos y comprenderemos cómo funciona.

Lo que necesitas

• Una botella de vidrio
• Colorante de alimentos
• Plastilina
• Un sorbete, también llamado pajita o popote (cuanto más transparente, mejor)
• Medio vaso de alcohol de 96º
• Medio vaso de agua
• Un embudo

Procedimiento

En el siguiente video verás cómo realizar el experimento:

Te damos un consejo para que tu experimento salga bien: asegúrate de sellar herméticamente la botella, de lo contrario, el experimento no funcionará. Para comprobar el sellado de la botella, trata de soplar suavemente en el sorbete: si hay muchas burbujas en la botella, no está completamente sellado. Si está sellado adecuadamente, puede ser que aun veas algunas burbujas, pero no podrás soplar en la botella.

¿Es verdad que este termómetro mide el amor?

Nuestro “termómetro del amor”, al igual que otros “termómetros del amor” que puedes encontrar en algunas tiendas, no mide realmente el amor (lamentablemente, no es tan simple medir el amor). De hecho, se trata de un termómetro que mide el calor de las manos de la persona que lo sostiene o reacciona a los cambios de temperatura.

En el caso de nuestro termómetro del amor, el contacto de las manos con la botella hace que el agua suba por el sorbete. A medida que se enfría la botella, el agua vuelve a bajar. Pero ¿es acaso el agua lo que reacciona al calor y al frío? Ten presente que no hay ninguna necesidad de calentar el agua de la botella ni tocar esa parte del recipiente para que suba el nivel. Lo que ‘reacciona’ a los cambios de temperatura del termómetro del amor es el aire en el interior de la botella. Al calentarse, el aire empuja el agua que se desplaza hacia arriba por el sorbete, lo cual nos sirve a nosotros como herramienta de medición.

Gases y temperatura

Pero ¿cómo ‘reacciona’ el aire al calor y al frío? Para entenderlo, primero tenemos que entender de qué está hecho el aire. Como cualquier gas, el aire está compuesto de pequeñas partículas (moléculas y átomos) que están en constante movimiento en todas direcciones. La velocidad de las partículas de gas depende de la temperatura: a medida que sube la temperatura, estas se mueven más rápido, y cuando baja la temperatura, se reduce su movimiento. Por lo tanto, cuando tocamos la botella y la calentamos, estamos acelerando el movimiento de las partículas del aire.

No podemos ver las moléculas y los átomos a simple vista, y por supuesto, no podemos observar su movimiento. Lo que sí vemos es la repercusión de este movimiento. Las partículas de aire, como hemos explicado, se mueven en todas direcciones y chocan innumerables veces por segundo con todo lo que se interpone en su camino. Estas colisiones hacen que el gas empuje todo lo que se interponga en su camino, incluidas las otras partículas y las paredes de la botella. Este efecto se llama presión (o presión del aire). Cuando inflamos un globo, la presión causada por las partículas de aire que chocan contra las paredes del material del que está hecho un globo es lo que lo mantiene inflado. 

Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las partículas de gas y esto, a su vez, aumenta la presión del gas, y viceversa. Esta relación entre la presión del gas y su temperatura se conoce también como Ley de Gay-Lussac, en honor del científico francés que la descubrió. Joseph Gay-Lussac (1778-1850) se dedicó en gran parte al estudio de los gases y la atmósfera, y fue uno de los primeros seres humanos en volar en un globo aerostático, con fines de investigación.

¿Hasta dónde?

Si la botella estuviese abierta, al calentarla, el aire que está bajo una mayor presión dentro de la botella simplemente se escaparía. Pero al sellar adecuadamente la botella con plastilina y mantener el sorbete en su lugar dentro del agua, el aire no puede salir y empieza a ejercer presión sobre todo lo que encuentra en su camino: las paredes de la botella, el sello de plastilina, el sorbete y el agua. Como el agua es el ‘eslabón más débil’, o sea el material más blando y fluido con el que el aire entra en contacto, será empujada por el sorbete hasta cierto nivel.

El agua coloreada sube por el sorbete de nuestro “termómetro del amor”. Captura de pantalla del video de 'La ciencia en casa'

Pero ¿cómo ‘sabe’ el agua a qué nivel detenerse? La respuesta es que el agua sube por el sorbete hasta la altura en la que se ejerce una presión equivalente contraria. A medida que llena el sorbete, el propio peso del agua también ejerce presión en sentido contrario. El agua dejará de subir una vez que la presión de la ‘columna’ de agua sea igual a la presión de aire en el interior de la botella, determinada por la temperatura. Para ser exactos: al empujar el agua hacia arriba por el sorbete, aumenta también el volumen disponible para el aire en el interior de la botella, y por lo tanto se reduce su presión (esta es otra “ley de los gases” según la cual a medida que aumenta el volumen de un gas, se reduce su presión). Esto es lo que limita la subida del agua por el sorbete.

Otros experimentos relacionados con los gases y la presión: un globo dentro de una botella, una fuente dentro de una botella, un duende dentro de una botella, etc.