Dimoniet de Descartes amb un enfocament quantitatiu

Solucions

Activitat 1: Descriure qualitativament el funcionament del dimoniet de Descartes.

El globet sura. Quan començo a fer pressió amb la mà, la pressió es transmet al dimoniet pel principi de Pascal. L'aire dintre del dimoniet experimentarà un augment de la pressió i per la llei de Boyle-Mariotte, el volum minvarà. Com que la densitat és la massa dividida pel volum, com menys volum més densitat; com a conseqüència, la densitat anirà augmentant fins que superi la densitat de l'aigua. En aquest cas, el dimoniet baixarà.

El globet està en el fons. Això és per la causa de tenir més densitat que l'aigua. Si començo a afluixar amb la mà, la pressió disminuirà en el fluid. Pel principi de Pascal, la pressió es transmet al globet amb la qual cosa la pressió també disminuirà en l'aire del dimoniet. Per la llei de Boyle-Mariotte, quan baixa la pressió el volum del gas augmentarà. Al variar el volum, la densitat del globet també canviarà, de fet, com que el volum augmenta, llavors la densitat disminueix. En el moment que la densitat sigui inferior a la de l'aigua, el dimoniet començarà a pujar.

Activitat 2: Calcular, mesurar, construir i comprovar el dimoniet de Descartes.
Preguntes guia:

1. La densitat del globet ha de ser inferior a 1 g/cm³.
   

2. Quina densitat ha de tenir el globet perquè estigui a punt d'enfonsar-se?
   

   La densitat ha de ser pròxima a 1 g/cm³.
   

3. Defineix una densitat. Serà una hipòtesi, ja que només sabràs si serà encertada quan ho comprovis.
   

   Per exemple 0,9 g/cm³ .
   

4. Fixa un valor de volum. Considera el criteri següent: com més gran és la mesura, més petit serà l'error relatiu de la mesura.
   

   20 ml. (Se suposa que és el màxim valor per a la xeringa).
   

5. A partir del volum i la densitat hauràs de fixar un valor de massa orientativa.
   

   18,5 g. Ha de ser una mica inferior al valor numèric del volum per tal que la densitat sigui inferior a 1.
   

Activitat 3 : Busquem els límits.

Els càlculs aquí són els mateixos que a l'activitat 2 i, a més a més, estan exposats a l'apartat d'anàlisi i tractament de les dades

Activitat 4: Si t'ha sobrat temps, posa una mica d'imaginació i intenta fer un esbós d'un dispositiu per mesurar la pressió a l'interior d'una ampolla amb un líquid (manòmetre).

Es podria col·locar una proveta invertida a l'interior de l'ampolla. A partir d'una gràfica o d'una fórmula en un full de càlcul es podria calcular la pressió.

Autor d'aquesta pàgina: Joan Sánchez Marín, professor de física i química. CFA Pegaso. Barcelona

Aquesta obra està subjecta a una
Llicència de Creative Commons