An experiment to illustrate the first principle of thermodynamics in high school: creating a cloud of alcohol inside a bottle
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DOI
https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2021.v18.i3.3401Info
Authors
- Antonio Tomás Serrano (ES) Departamento de Física. Universidad de Murcia https://orcid.org/0000-0002-4325-6562
Abstract
En este artículo se propone la utilización de un sencillo experimento (la creación de una nube de alcohol) como recurso didáctico para el estudio de la primera ley de la termodinámica en bachillerato, aunque también puede utilizarse en otros contextos y en diferentes niveles educativos. Teniendo en cuenta el alumnado al que se dirige esta propuesta, se realiza un análisis, esencialmente, cualitativo de los procesos físicos que intervienen en este experimento (evaporación-condensación de un líquido y compresión-expansión de un gas). Además, se comenta el posible uso de otros líquidos (especialmente, el agua) y se plantean varios experimentos complementarios que ayudan a comprender por qué se forma la nube.
Palabras clave: Primer principio de la termodinámica; Proceso adiabático; Presión de vapor; Nube de alcohol.
An experiment to illustrate the first principle of thermodynamics in high school: creating a cloud of alcohol inside a bottle
Abstract: This article proposes to conduct a simple experiment as a didactic resource for the study of the first law of thermodynamics in high school, although it can also be used in other contexts and at different educational levels. Taking into account the students to whom this proposal is intended, an essentially qualitative analysis of the physical processes involved in this experiment (evaporation-condensation of a liquid and compression-expansion of a gas) is carried out. In addition, the possible use of other liquids (especially, water) to carry out the experiment is discussed and several complementary experiments are proposed that help to understand why the cloud is formed.
Keywords: First law of thermodynamics; Adiabatic process; Vapour pressure; Alcohol cloud.
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Copyright (c) 2021 Antonio Tomás Serrano
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References
Álvarez E., Manzano D. (2018) Propuesta didáctica para el empleo de la Historia de la Ciencia en la enseñanza del primer principio de la Termodinámica en Educación Secundaria. Revista de Educación de la Universidad de Granada 25, 9-28.
Barrow G. M. (1985) Quimicofísica, 4ª ed. Barcelona: Reverté.
Cortel Ortuño A. (2004) Demostraciones de termodinámica con materiales simples: Jeringas de fuego. Revista Española de Física 18 (3), 54-56.
DDB (2020) Vapor pressure of ethanol. Dortmund: Dortmund Data Bank.
Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M. (1971) Física vol. 1: Mecánica, radiación y calor. México: Addison-Wesley Iberoamericana.
Fishbane P. M., Gasiorowick S., Thornton S. T. (1993) Física para ciencias e ingeniería. México: Prentice-Hall Hispanoamericana.
Furió-Gómez C., Solbes J., Furió-Mas C. (2007) La historia del primer principio de la termodinámica y sus implicaciones didácticas. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 4 (3), 461-475.
Güemez J., Fiolhais C., Fiolhais M. (2007) Physics of the fire piston and the fog bottle. European Journal of Physics 28 (6), 1199-1205.
Hecht E. (1996) Física. México: Thomson.
Hewitt P. G. (1996) Conceptos de Física. México: Limusa.
Holton G. (1984) Introducción a los conceptos y teorías de las ciencias físicas. Barcelona: Reverté.
Kamcharean C., Khanchong C., Wattanakasiwich P. (2016) Revisiting the fog bottle experiment. European Journal of Physics. 37 (6), 065105
Kane J. W., Sternheim M. M. (1996) Física, 2ª ed. Barcelona: Reverté.
Lister T. (2002) Experimentos de Química clásica, 2ª ed. Madrid: Síntesis.
Manzur A., Cardoso J. (2015) Velocidad de evaporación del agua. Revista Mexicana de Física 61 (1), 31-34.
Oss S., Gratton L. M., Calzà G., López-Arias T. L. (2012) Fast quasi-adiabatic gas cooling: an experiment revisited. European Journal of Physics 33 (5), 1155-1165.
Pintó R. (1991) Algunos conceptos implícitos en la 1ª y 2ª leyes de la termodinámica: una aportación al estudio de las dificultades de su aprendizaje. Tesis doctoral. Universitat Autònoma de Barcelona.
Rozier S., Viennot L. (1990) Students’ reasoning in thermodynamics. International Journal of Science Education 13 (2), 159-170.
Spangler S. (2017) Cloud in the bottle. https://www.youtube.com/watch?v=cXpuo3YHOn0.