La pila de limón

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Índice

  1. Introducción
  2. Fabricando una pila en casa
    1. ¿Qué se necesita?
    2. A tener en cuenta
    3. Montando la pila
      1. Hay que asegurarse de que :
      2. Algo se enciende
      3. Uniendo dos pilas
      4. Si no funciona:
      5. ¿Donde está el limón?
  3. La explicación [nivel 1]
  4. La explicación [nivel 2]
    1. ¿Qué es una reacción química?
    2. En algunas reacciones se intercambian electrones
    3. El clavo y el vinagre contienen los reactivos de la reacción
    4. ¿Qué sucede en la pila?
  5. Algunos comentarios
    1. Sobre el ladrón de julios
    2. ¿Qué sucede en la pila?
    3. Cómo aumentar la corriente de la pila
    4. Como aumentar la tensión de la pila
    5. La pila de limón y los errores conceptuales
      1. Errores conceptuales habituales en la explicación del funcionamiento de la pila
      2. Un ejercicio
  6. Referencias bibliográficas
    1. La pila de limón, construcción, funcionamiento y variantes
    2. Sobre errores conceptuales en electroquímica

Introducción

Hace unos días al preparar material para un taller de electricidad y magnetismo en el MUNCYT, destinado a chavales entre 11 y 14 años, comprobé que la fabricación de una pila casera con limón y sus variantes es una actividad muy popular. Una búsqueda en Google (Por ejemplo “pila de limón” o “lemon battery”) devuelve miles de páginas y vídeos en los que se nos explica como construir una pila con materiales que se encuentras en muchas casas.

En esta entrada hay una versión de la actividad usada en el taller, una explicación de lo que sucede contada a alumnado de secundaria en dos niveles de complejidad y algunos comentarios que pueden ser de interés para alumnado de bachillerato que esté estudiando electroquímica o cualquier persona interesada en preparar la actividad.

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Física y montañas rusas

montaña rusa
Montaña rusa en Port Avenntura

Las montañas rusas son unos objetos estupendos para estudiar física, especialmente las leyes de la mecánica.

La conservación de la energía

Inicialmente se arrastra el vagón, que carece de tracción propia, hasta la parte más elevada de la montaña rusa. Esta separación de la Tierra produce un aumento de la energía potencial gravitatoria del vagón. Al dejarlo en libertad, el vagón desciende aumentando progresivamente su velocidad. En términos energéticos su energía potencial gravitatoria se va transformando en energía cinética, la energía asociada al movimiento de los cuerpos, salvo una pequeña parte que se transforma en calor debido al rozamiento que ejercen el aire y las vías. En los tramos ascendentes, sucede lo contrario la velocidad disminuye a medida que el vagón gana altura aumentando por tanto la energía potencial gravitatoria a costa de la energía cinética. Una pequeña parte de esa energía cinética de nuevo se transforma en calor debido al rozamiento.
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Ajedrez: el Análisis Retrospectivo

El análisis retrospectivo en ajedrez tiene como objetivo obtener información sobre el desarrollo pasado de una partida utilizando normalmente como única información la posición que refleja el tablero en un determinado instante. Evidentemente es muy diferente del análisis que hay que hacer en una partida de ajedrez convencional donde conocemos el pasado y lo que tratamos de analizar es el futuro. El análisis retrospectivo trata de dar respuesta a preguntas del tipo: ¿puede el rey blanco enrocarse?, ¿ha promocionado algún peón? ¿qué ha jugado el negro en la última jugada. En el caso extremo, en las llamadas partidas justificativas, el objetivo es reconstruir, conocido el número de jugadas, el desarrollo completo de la partida desde la posición inicial, teniendo como única información la posición final.

A continuación se ve con un ejemplo el tipo de razonamiento que hay que realizar en el análisis retrospectivo. El objetivo del problema que se plantea, cuyo autor es Geza Schweig, es una partida justificativa en 4.0 jugadas:
¿Qué 4 jugadas de las blancas y otras tantas de las negras han dado lugar a la posición que refleja el tablero?.
Todas las jugadas han seguido estrictamente las reglas del juego aunque no necesariamente se ha jugado bien en el sentido convencional.

Partida Justificativa. 4.0 .Geza Schweig. Tukon, 1938
Partida Justificativa. 4.0 .Geza Schweig. Tukon, 1938

Se ilustra el razonamiento con un conjunto de preguntas.
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Ajedrez y matemática recreativa

El ajedrez y las matemáticas recreativas tienen desde antiguo una muy buena relación. En la mayor parte de las recopilaciones de matemática recreativa aparecen curiosidades y problemas  que relacionan matemáticas y  ajedrez.
Muchos de lo grandes autores de matemática recreativa como Édouard Lucas, W. W. Rouse Ball, Henry Dudeney, Sam Loyd, Maurice Kraitchik o Martin Gardner, han tratado en sus obras cuestiones relacionados con el ajedrez.

Veamos a continuación algunos ejemplos que ilustran la gran variedad de problemas que se pueden plantear.

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Sodio un metal poco convencional

El 5 de diciembre de 1987 el buque Casón, debido al temporal, embarrancó en la costa gallega  cerca de Fisterra.
Transportaba 1100 toneladas de productos muy peligrosos por su toxicidad o inflamabilidad. Entre estos últimos se encontraba el sodio que al entrar en contacto con el agua de mar dio lugar a violentas explosiones.

En el vídeo se puede ver lo que sucede cuando el sodio metálico entra en contacto con agua. Los  barcos de papel van cargados con unos pequeños trozos del metal. En la segunda parte del vídeo se sitúan unos fragmentos de sodio en el fondo de la pileta.

El sodio, Na, es un metal alcalino. Aunque de color y aspecto metálico, muchas de sus propiedades no encajan en la idea que normalmente tenemos de como debería comportase un metal. Su densidad es menor que la del agua por lo que flota en ella. Es suficientemente blando como para cortarlo con una navaja y lo que aquí nos importa, reacciona violentamente con el agua ya que libera hidrógeno y calor suficiente para que este arda.

2 Na(s) + 2H2O(l) –> 2NaOH(ac) + H2(g) + calor
2 H2(g) + O2(g) –> 2 H2O(l) + calor