Presión de vapor - Handboiler

¡¡Hola Amigos!! Volvemos de nuevo, con otro juguete interesante y espectacular: el Handboiler o en castellano "hervidor de mano".

Se trata de dos esferas unidas por un tubo, que por lo general da varias vueltas o realiza diferentes figuras, de vidrio y totalmente cerradas. En su interior se ha realizado el vacío y se ha introducido un líquido de bajo punto de ebullición (volátil), al que se ha añadido un colorante para mejorar su visualización. De esta manera, el único gas que hay en el interior del juguete es el vapor del líquido. En las fotografías podemos ver diferentes ejemplos.

¿Cómo es el experimento?

El experimento es muy sencillo. Inicialmente tendremos el handboiler a temperatura ambiente. Simplemente calentando con la mano, el líquido parecerá que empieza a hervir, subiendo por el tubo, hasta llegar a la esfera de arriba y emitiendo unas pequeñas burbujas.

¿Cómo funciona?

Para explicar su funcionamiento debemos entrar en terrenos de la química, y como ya habréis supuesto, en los conceptos de presión de vapor.

¿Qué es la presión de vapor?

El proceso se puede explicar por la Teoría Cinético Molecular. Imaginemos que tenemos un recipiente cerrado con un líquido y empezamos a calentar. Las partículas del líquido empiezan a moverse más deprisa, rompiendo algunas los enlaces entre éstas. En el momento en que una partícula ha roto sus enlaces con las demás, ya no se encuentra en forma líquida, sino en forma de gas. Ésta partícula en forma de gas no se queda quieta sino que continua moviéndose, esta vez más deprisa. A continuación se desliga otra partícula, y después otra, y así sucesivamente, que pasan a estado gas. Éstas partículas en fase gas chocan con las paredes del recipiente, y contra el mismo líquido, generando una presión, que va en aumento.

En nuestro particular experimento, ésta presión del vapor es la que obliga al líquido a subir. Al calentar con la mano la zona inferior, muchas moléculas pasan a estado de gas, generando presión y empujando al líquido a moverse, en este caso hacia arriba, venciendo la fuerza de gravedad.

Aquí tenemos una representación diferente:

En el dibujo podemos ver el recipiente cerrado y con los tubos de mercurio a la misma altura, cosa que indica que se encuentran a la misma presión. Pasado el tiempo, y una vez se han evaporado muchas partículas, éstas ejercerán una presión sobre las paredes, el líquido y el mercurio, forzándolo a bajar. 

No obstante llegará un momento en que la presión parará. Se estabilizará. Parte del gas volverá a enlazarse y crear líquido, y parte del líquido continuará pasando a fase gas. Se establece un equilibrio. Un equilibrio dinámico, en el cual moléculas en fase gas pasan a estado líquido, y a su vez otras en estado líquido pasan a fase gas. En estos momentos se dice que tenemos la presión de vapor de equilibrio. Esto significa que podemos repetir el proceso del juguete varias veces, bajando y subiendo el líquido, hasta que llegue un momento en que tanto el recipiente como el líquido se encuentren a la temperatura corporal (37ºC), y por lo tanto no se puedan crear diferencias de presión.

En el siguiente vídeo, realizado por la Universidad Complutense de Madrid, nos explican como calcular experimentalmente la presión de vapor del agua:

¿Donde se pueden comprar?

- En nuestro querido amigo Steve Spangler Science.
- En Scientifics On line.
- En ThinkGeek.
- E incluso en Amazon...

No obstante yo compré el mío en Educational Innovations. Eso no quiere decir que el producto de esta casa sea mejor que el cualquiera de las otras opciones...¡¡¡cada uno es libre de elegir su casa comercial!!!

¡¡Espero que haya sido interesante!! Hasta la próxima, en la que jugaremos con muelles...

Un saludo,

Sergio