Cómo meter una llama en una botella

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Última edición: 2014-09-02 23:19

Experimento: Cómo meter una llama en una botella

Cómo meter una llama en una botella

Áreas de conocimiento:
Física, Química


Recomendado para (nivel estudios/edad):
General

Experimento presentado por:

  • Entidad:UNED
  • Equipo:Pedro Luis García Ybarra

Santiago Martín Fernández Gabriel García Soriano Feria: IX Feria Madrid es Ciencia (2008)

Imagen:Apply.png Este experimento ha sido contrastado empíricamente

no

Imagen:COffdrv varianteXp.png


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Resumen:

Propagación de una llama en un recipiente casi cerrado

Fundamento científico:

La llama es una reacción química que ocurre entre dos gases, uno es un combustible y el otro, habitualmente, es el oxígeno del aire. Como consecuencia de la reacción, los gases liberan calor y luz, en general. A temperatura ambiente la velocidad de estas reacciones suele ser muy lenta y, para iniciarlas, es preciso subir la temperatura localmente con otra llama piloto, una chispa, etc. Cuando los gases reactivos están previamente mezclados se dice que es una llama de premezcla. Estas llamas son autopropagables y, una vez iniciadas, se propagan a través de la mezcla reactiva hasta que se produce su extinción, al consumir la mezcla o alcanzar una zona fría donde se apagan. Durante su propagación, la llama ajusta su velocidad de avance según la temperatura, las pérdidas de calor hacia las paredes y la concentración local de los distintos componentes de la mezcla. En particular, la velocidad de propagación depende fuertemente de la composición del gas. Si ésta es tal que ambos reactantes se consumen completamente, se dice que se encuentran en proporción estequiométrica. En las proximidades de este punto (dependiendo de la mezcla) es donde se produce la máxima velocidad de la llama y la temperatura suele ser superior a los 1000ºC, con lo que los gases reactantes pasan a ocupar un volumen unas cuatro veces superior al que ocupan en condiciones normales. Lejos de la concentración estequiométrica, el calor producido por la reacción debe calentar el exceso de gas que queda sin reaccionar y la temperatura de la llama es menor, disminuyendo su velocidad de propagación. Por otro lado las llamas pueden presentar inestabilidades morfológicas que impiden su propagación en forma de una superficie plana, dependiendo del equilibrio de distintos fenómenos. Una gran velocidad propagación, junto con la expansión térmica del gas al calentarse, promueven la formación de pliegues y arrugas en la superficie de la llama, mientras que la aceleración de la gravedad tiende a evitarlo (cuando la propagación es hacia abajo). Por otro lado, las propiedades difusivas del calor y de los componentes químicos pueden hacer variar localmente la temperatura del gas y su concentración, produciendo aceleraciones o deceleraciones locales de la llama que rompen su homogeneidad y dan lugar a un conjunto de llamitas que se propagan a la misma velocidad, interaccionando unas con otras (llama celular)

Materiales utilizados:

  • Recipiente alargado de vidrio, como una botella de vidrio transparente (o una probeta).
  • Gas combustible (por ejemplo, el gas de un mechero de apertura graduable).
  • Varilla (que llegue al fondo del recipiente).
  • Iniciador de la combustión (llama de una cerilla o mechero)

Conceptos relacionados con este experimento (expresiones clave):


Desarrollo y montaje del experimento:

Consejos y Advertencias
Se introduce gas en la botella utilizando el mechero, preferentemente de arriba a abajo (la mayoría de los combustibles gaseosos fáciles de usar como el butano son más pesados que el aire). Se agita el contenido de la botella con la varilla, para que se mezcle bien, y se termina añadiendo algo más de combustible en la boca de la botella, para favorecer la ignición. Se acerca entonces el mechero encendido a la boca de la botella para provocar la iniciación de la llama y se observa la propagación de ésta a través de la botella, hasta su extinción en el fondo. El aspecto de la llama depende de la cantidad de combustible que se haya introducido. Si he ha echado poco, la llama será plana y lenta (puede avanzar a menos de 10 cm/s). Si se hecha más gas, acercándose a la concentración estequiométrica, la superficie de la llama forma grandes pliegues y puede avanzar a velocidades cercanas al metro por segundo, lo que dificulta la observación. En estos casos, el gas caliente expandido sale a gran velocidad por la boca de la botella produciendo un sonoro aullido. Por último, si la cantidad de gas introducido es superior a la proporción estequiométrica, la llama vuelve a ser más lenta y muy inestable, formando un frente de llama celular muy vistoso.


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Descripción experimento Propagación de una llama en un recipiente casi cerrado
Entidad UNED  +
Equipo Pedro Luis García Ybarra

Santiago Martín Fernández

Gabriel García Soriano
Experimento Cómo meter una llama en una botella  +
Feria IX Feria Madrid es Ciencia (2008)  +
Hay video no  +
Imagen experimento   
Nivel Educativo General  +
Pag imagen experimento Imagen: Imagen-LLAMA_EN_BOTELLA.jpg  +
Título experimento Cómo meter una llama en una botella  +
Ultima edicion 2 sep 2014 23:19  +
Área conocimiento Física  + y Química  +
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