Globos De Cantoya

Globos de Cantolla: Densidad y Convección

Los globos de Cantolla (escrito muy frecuentemente Cantolla de manera incorrecta) son muy atractivos para chicos y grandes. Son un tipo de globo aerostático, generalmente son pequeños (se han construido globos de Cantolla enormes). Además, su construcción es muy económica, y resultan muy vistosos, aún más si son soltados de noche.

Con ellos, podemos revisar varios principios importantes en Física, en los que destacan: la densidad, la dilatación y la convección.

La densidad de una sustancia es la relación que existe entre su volumen y su masa. Un kilogramo de algodón y uno de plomo, ocuparán distinto volumen, a pesar de tener la misma masa, siendo el algodón de mucho mayor tamaño.

Podríamos creer que un material siempre va a ocupar un espacio de acuerdo a su masa, pero no es así, también influye el calor y la dilatación como consecuencia de éste. Cuando calentamos un gas, aire por ejemplo, las partículas tienden a ocupar más espacio, disminuyendo su densidad, provocando que las partículas más frías se desplacen al fondo y las calientes suban, con lo que observamos otro fenómeno: la convección.

La convección es una forma de transmisión de calor que ocurre en los fluidos (líquidos y gases), en la que las partículas más frías se desplazan hacia abajo y las más calientes hacia arriba.

¿Dónde observamos éstos principios en un globo de Cantolla?

Cuando calentamos con la mecha el aire ocurren los fenómenos de dilatación y convección. El aire caliente se dilata y sube, y al quedar atrapado en el globo, provoca que el globo de Cantolla se eleve con el aire caliente que contiene, pues el aire dentro del globo es menos denso que el aire del ambiente. Dentro del globo ocurre la dilatación del aire y la transferencia de calor por convección, al elevarse comprobamos el principio de densidad.

Al terminarse la mecha y enfriarse el aire del globo, regresa a la densidad que tiene el aire ambiental lo que provoca que el globo baje. Podemos recuperarlo y encender una nueva mecha, donde observaremos como el proceso se repite.

Flotación

La flotación es un proceso fisicoquímico de tres fases (sólido-líquido-gaseoso) que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. En química, es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites.

Toda disolución está formada por un soluto y un medio dispersante denominado disolvente o solvente. El disolvente es la sustancia que está presente en el mismo estado de agregación que la disolución misma; si ambos (soluto y disolvente) se encuentran en el mismo estado, el disolvente es la sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución; en caso que haya igual cantidad de ambos (como un 50% de etanol y 50% de agua), la sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una mezcla en la misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración.

Un buen ejemplo podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en agua (o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama). Esto nos lleva al importante concepto llamado flotación, que se trata con el principio de Arquímedes.

Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una cierta porción del fluido es desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de presión es una fuerza resultante apuntando verticalmente hacia arriba, la cual tiende, en forma parcial, a neutralizar la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de flotación y puede demostrarse que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el mismo volumen del líquido donde está sumergido. El principio de Arquímedes es un enunciado de esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado.

Este principio explica el funcionamiento de un tipo de hidrómetro empleado universalmente en los talleres para determinar el peso específico del líquido de las baterías de los automóviles. Un flotador se hunde o no hasta cierta señal, dependiendo del peso específico de la solución en la que flota. Así, el grado de carga eléctrica de la batería puede determinarse, pues depende del peso específico de la solución.

Aerostática

La Aerostática es el estudio de los gases que no están en movimiento. El estudio correspondiente de los gases en movimiento se llama aerodinámico. Es un subcampo de la hidrostática, también conocida como estática de fluidos. La aerostática estudia la asignación de la densidad, especialmente en el aire. Una de las aplicaciones de ésta es la fórmula barométrica. Un aerostato es más ligero que una nave aérea, tales como un dirigible o un globo, que utiliza los principios de la aerostática de flotabilidad.

La Aerostática es

...