1. El efecto del calor: experimentos sencillos con sólidos, líquidos y gases
Submitted by lizhuo on 13 November 2013
Traducido por José L. Cebollada
Por Erland Andersen y Andrew Brown
Oro líquido vertido en un
molde para fabricar un
lingote.
Imagen cortesía de The
Puzzler; origen de la
imagen: Flickr
Desde un termómetro casero hasta agujas de
punto que crecen: presentamos unos sencillos y
divertidos experimentos para alumnos de
primaria, para investigar qué les sucede a los
sólidos, líquidos o gases cuando se calientan.
¿Por qué los elefantes se echan agua en la
espalda? ¿De dónde sale la niebla?, ¿Por qué
los trenes hacen ese ‘traqueteo’ al avanzar? Tus
alumnos tendrán las respuestas para estas
preguntas cuando hayan comprendido los
efectos del calor en sólidos, líquidos y gases.
Con esta colección de experimentos
comenzamos a investigar cómo el calor altera
las propiedades de los tres estados de la
materia. Analizaremos cómo el calor puede
transformar sólidos, líquidos y gases de un estado
a otro. Al igual que los científicos, revisaremos
nuestros resultados después de cada
experimento para ver cómo podemos mejorar el
diseño experimental.
Los cinco experimentos necesitan materiales
sencillos que pueden realizarse con alumnos de
7 a 11 años (el revisor del artículo sugiere que
son adecuados para alumnos de 10 a 13 años).
Para realizar todos los experimentos se necesita
un día completo de clase, pero también se
puede dividir en varias sesiones en diferentes
días. Antes de comenzar preguntaremos a los
Imagen cortesía de

2. alumnos qué son los sólidos, líquidos y gases
según su apariencia y propiedadesw1.
Mercurio y nitrógeno líquido. Para que los
alumnos se familiaricen con las diferencias entre
sólidos, líquidos y gases, usamos ejemplos de
materiales que se encuentran en estados
sorprendentes como el mercurio o el nitrógeno
líquido. Esto nos ayudará a trabajar errores
conceptuales como ‘todos los metales son
sólidos’. También sirve para recalcar que el aire
no es un único gas (otro falso concepto) sino
que es una mezcla.
videophoto / iStockphoto
Imagen cortesía de
dem10 / iStockphoto
Propiedades que cambian
1) Construye un termómetro: los gases se expanden al calentarlos
Este experimento introduce la idea de que el calor expande los gases. Los
alumnos fabricarán su propio termómetro basado en este principio.
Nota de seguridad: los profesores se encargarán de los pasos en los que
haya que utilizar tijeras. Ver la nota sobre seguridad en Science in School.
Materiales
Para cada grupo:
 Una botella de plástico rígida con tapón
 Plastilina o arcilla de modelar®
 Una paja para beber transparente
 Tijeras
 Colorante alimentario (opcional)
 Agua del grifo
Procedimiento

3. Termómetro casero
Imagen cortesía de
Andrew Brown
1. Haz un agujero con las tijeras en el centro
del tapón de la botella que sea suficiente
para que quepa la paja.
2. Llena la botella hasta la mitad con agua.
3. Añade unas gotas de colorante y mezcla
bien.
4. Enrosca el tapón, introduce la paja hasta
que se sumerja en el agua pero asegúrate
de que no toque el fondo de la botella.
5. Usa plastilina para sellar el orificio y fijar la
paja al tapón. El sellado no debe permitir
la entrada o salida de aire.
6. Coloca una mano en la parte superior de
la botella, ¿Qué le sucede al líquido de la
paja y por qué?
¿Qué ha sucedido?
El calor de tu mano calienta el aire del interior de la botella. El calor se
expande y empuja al agua, haciendo que suba el nivel en la paja.

4. Preguntas para los alumnos
1. ¿El agua, ha subido por el calor o por la
presión que has ejercido con tus manos?
2. ¿Cómo se puede comprobar
experimentalmente?
Respuestas: la botella es rígida y, suponiendo
que no se ha deformado, el líquido sube por la
paja debido al calor, no a la presión. Puedes
comprobarlo poniendo las manos muy cerca de
la botella, sin llegar a tocarla y ver cómo sube el
líquido por la paja.
Antiguo termómetro de
mercurio. El líquido en un
termómetro se expande
al calentarlo haciendo
que suba por el estrecho
tubo de cristal. El
termómetro del
experimento 1 funciona
por la expansión del gas,
no la del líquido.
Imagen cortesía de
Andres Rueda; origen de
la imagen: Flickr
2) Observa cómo crece una aguja de coser: los sólidos también se
expanden al calentarlos.
En el experimento anterior bastaba el calor de las manos para que el gas
se expandiera de manera apreciable. Sin embargo un mismo aumento de
temperatura hace que los sólidos se expandan mucho menos que los
gases. En el siguiente experimento utilizaremos un mecanismo sencillo pero
lo suficientemente sensible como para observar la dilatación de una aguja
de coser al calentarla con una vela.
Nota de seguridad: este experimento utiliza fuego y objetos afilados, por lo
que se recomienda realizar como una demostración. Ver la nota sobre
seguridad enScience in School.
Materiales

5. Experimento 2: observa
la dilatación de una
aguja de punto. Clic
sobre la imagen para
ampliar
Imagen cortesía de
Andrew Brown
 Una aguja de punto metálica
 Dos botellas de vidrio vacías (por ejemplo
de vino)
 Un corcho que ajuste en una de las
botellas
 Unas llaves u otro objeto para colocar
como peso al final de la aguja (por
ejemplo, plastilina)
 Unos libros (u otros objetos en los que
apoyar el montaje)
 Una alfiler o aguja de coser de forma
cilíndrica
 Una pajita
 Una vela pequeña
 Cerillas
Procedimiento
1. Coloca un corcho en una botella hasta la mitad.
2. Introduce la parte afilada de la aguja de punto en el corcho para
que quede justo por encima del cuello de la botella.
3. Apoya el otro extremo de la aguja sobre la segunda botella.
4. Clava la aguja de coser en la paja de refresco, a un tercio de la
longitud de uno de sus extremos. El agujero debe ser lo
suficientemente estrecho para que la paja pueda girar.

6. 5. Coloca la aguja de coser (con la paja ensartada) sobre la boca de
la segunda botella, debajo de la aguja de punto formando ángulo
de 90º.
6. Cuelga un peso (por ejemplo, unas llaves) en el extremo libre de la
aguja de punto.
7. Coloca la paja hacia en vertical.
8. Coloca una pila de libros entre las dos botellas.
9. Coloca la vela sobre los libros. Ajusta la altura para que la vela esté a
unos 3 cm de la aguja de punto.
10.Enciende la vela, ¿qué le sucede a la paja? ¿Por qué?
¿Qué ha sucedido?
El calor de la vela hace que se expanda la
aguja. Al dilatarse a lo largo se mueve y hace
girar a la aguja de coser. La paja aumenta los
pequeños movimientos de la aguja.
Preguntas para los alumnos
1. Hemos visto que los sólidos, líquidos y
gases se expanden al calentarlos, pro
¿qué le sucede a los líquidos?
Respuesta: los líquidos no son una
La junta de dilatación de
un puente
Imagen cortesía de
Ingolfson; origen de la
imagen: Wikimedia
Commons

7. excepción, también se expanden al ser
calentados.
2. ¿Qué problemas puede causar en
puentes o vías de tren la expansión por
calentamiento?
Respuesta: ver las imágenes de la
derecha.
Problemas reales causados por la expansión de
los sólidos: las vías de tren y los puentes se
expanden cuando hace calor y puede hacer
que se doblen o rompan. Los ingenieros dejan
huecos entre las piezas de un raíl para que
puedan expandirse y también produce ese
típico traqueteo cuando las ruedas pasan sobre
los huecos. Igualmente los puentes se
construyen con piezas conectadas con juntas
de expansión; ¡el puente de 18 km de
Storebæltsbroen (Great Belt Bridge) en
Dinnamarca puede dilatarse hasta 4.7 metros en
días cálidos!
La flecha señala la
separación entre dos
piezas de la vía del tren
Imagen cortesía de
PixOnTrax; origen de la
imagen: Wikimedia
Commons
El Puente danés
Storebæltsbroen (Great
Belt Bridge)
Imagen cortesía de
Kdhenrik; origen de la
imagen: Flickr
Cambios de estado
Ahora los alumnos han visto los efectos del calor en sólidos y gases: se
expanden. También saben que a los líquidos les sucede lo mismo. Pero,
¿qué sucede cuando calentamos más las sustancias (figura 1)? Pregunta a
tus alumnos sobre una barra de oro; es sólida a temperatura ambiente, a
100ºC e incluso a 500ºC. ¿Qué sucede cuando aumentamos más la
temperatura a 1064 ºC? A esta temperatura sucede algo sorprendente: el
oro sólido se transforma en líquido. Si seguimos calentando (hasta 2856ºC)
el líquido hierve y se convierte en gas.

8. Figura 1: Este diagrama muestra el proceso de cambio de estado. Los
cambios de estado son reversibles
El lingote de oro más
grande del mundo está
en un museo en Toi,
Japón. Pesa 250 kg. En el
momento de escribir el
artículo su precio era de
unos 9’5 millones de
euros
Imagen cortesía de
PHGCOM; origen de la
imagen: Wikimedia
Commons
Por supuesto que se trata de un ejemplo
extremo; la mayoría de nosotros nunca veremos
oro gaseoso. Pero cualquiera en clase ha visto al
agua cambiar de estado: del hielo sólido al
agua líquida (0ºC), y de allí a gas, vapor de
agua (100ºC). El calor, además de producir la
expansión, hace que las sustancias cambien de
estado. Cada sustancia requiere una cantidad
de calor diferente: necesitamos más calor para
hacer hervir el oro que el agua. Pero, al menos
en teoría, todas las sustancias pueden existir en
los tres estados de agregación.
En los siguientes experimentos veremos qué le sucede cuando pasamos un
líquido a gas y viceversa.
3) De líquido a gas: evaporación sobre tu dedo.
Antes de que comience a hervir, una parte del líquido ya pasa a gas –
pregunta a tus alumnos sobre el vapor que sale de una cacerola un rato

9. antes de que comience a hervir. En este experimento los alumnos verán
que incluso las yemas de sus dedos generan suficiente calor como para
pasar pequeñas cantidades de líquido a gas. Este proceso se llama
evaporación.
Materiales
 Un vaso con agua
Procedimiento
Este experimento se realiza mejor al aire libre o
en lugares donde haya corriente de aire, por
ejemplo, cerca de una ventana abierta.
1. Moja tu dedo en agua y retíralo del vaso.
2. ¿Qué ves y qué sientes?
El agua se evapora de tu
dedo
Imagen cortesía de
Andrew Brown
¿Qué ha sucedido?
El agua se evapora y abandona tu dedo, dejándolo seco. Tu dedo nota
frío. Es porque el calor de tu cuerpo se ha transferido al agua líquida y se
ha escapado con el vapor de agua.
Preguntas para los alumnos
1. En este experimento calentamos agua líquida, pero ¿qué sucede si
calentamos un sólido? Piensa en lo que sucede cuando calientas
mantequilla.
Respuesta: los sólidos se funden con el calor.
2. ¿Cómo podemos mejorar el experimento?
Resuesta: ¿qué pasa si tu dedo no nota más frío porque el agua está

10. ya fría? Para analizar esta idea podemos usar agua a temperatura
corporal, (37ºC). Inténtalo –deberías obtener el mismo resultado.
Un elefante
refrescándose la espalda
con agua
Imagen cortesía de
bratboy76; origen de la
imagen: Flickr
3. Usando lo que has aprendido explica por
qué los elefantes en ocasiones, se echan
agua en su lomo.
Respuesta: los elefantes hacen esto para
refrescarse aprovechando el poder
refrigerante de la evaporación.
4) De gas a líquido: condensación en una bolsa
Los alumnos han comprobado que al calendar el líquido pasa a gas
(evaporación) pero es un proceso reversible: si enfriamos lo suficiente un
gas, pasará a líquido mediante un proceso llamado condensación. En el
siguiente experimento los alumnos investigarán la condensación.
Materiales
 Una bolsa de plástico transparente
 Una goma elástica
 Un trozo de tela
 Agua
Procedimiento

11. 1. Moja la tela con agua del grifo y escurre
bien para eliminar el exceso de agua.
2. Coloca la tela en la bolsa de plástico.
Asegúrate de que queda también aire en
el interior de la bolsa y ciérrala.
3. Deja la bolsa en un lugar cálido como un
radiador o bajo la acción de la luz del Sol
durante una hora. ¿Qué observas?
Condensación en una
bolsa de plástico
Imagen cortesía de
Andrew Brown
¿Qué ha sucedido?
Se forman gotitas de agua en la superficie interior de la bolsa.
¿Cómo? El agua se evapora de la tela mojada y así el aire del interior de la
bolsa contiene gran cantidad de vapor de agua. La superficie de la bolsa
está lo bastante fría como para transformar el vapor de agua, de nuevo en
agua líquida.
Sable Island, en la costa
de Nueva Escocia,
Canadá, es famosa por
ser el cementerio del
Atlántico. La isla de 36
km de longitud está
situada donde el aire
húmedo y cálido de la
corriente del Golfo es
Preguntas para los alumnos
1. En este experimento hemos enfriado un
gas (vapor de agua) pero ¿qué sucede
cuando enfriamos un líquido? Piensa
cómo podríamos fabricar cubitos de hielo
Respuesta. Los líquidos se congelan y se
convierten en sólidos al enfriarlos.
2. ¿Cómo podríamos modificar el
experimento para que las gotas
aparecieran más rápido?

12. enfriado por aire del
Océano Ártico que
produce mucha niebla
densa. Por eso es un
lugar peligroso para los
barcos: al menos 350
navíos han naufragado
allí
Imagen cortesía de
archer10 (Dennis) OFF;
origen de la imagen:
Flickr
Respuesta: enfriando la superficie de la
bolsa, por ejemplo colocando cubitos de
hielo cerca conseguiríamos que la
condensación fuera más rápida.
3. ¿Qué produce la niebla, la evaporación o la condensación?
Respuesta: la niebla se forma cuando el vapor se enfría y se
condensa formando nubes de gotitas de agua cerca del suelo
(como una nube pero muy baja).
Agradecimiento
Las instrucciones para construir un termómetro están adaptadas de la web
California Energy Commission’s Energy Quest. Allí hay más ideas para
proyectos de ciencias.