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Experimento - Medios didácticos para experimentar/Experimento 10+/Las energías renovables/Las energías renovables (Instrucción para los alumnos) (editar)
Revisión del 18:45 20 sep 2021
, hace 3 años→La transformación de energía eléctrica en energía química y viceversa
===La transformación de energía eléctrica en energía química y viceversa===
===La transformación de energía eléctrica en energía química y viceversa===
Este experimento lo pueden realizar dos grupos de alumnos a la vez.
Este experimento lo pueden realizar dos grupos de alumnos a la vez.
====Aparatos y materiales====
*1 pila, 9 V
*2 llaves de agua individuales (que encajen en una manguera de 7/4 mm y tapa Luer Lock)
*1 célula electrolítica
*1 encendedor o fósforos
*Solución sódica saturada**
*2 tubos de ensayo de plástico (PP), mini
*1 gafas protectoras para cada alumno
*1 pedazo de manguera de silicona de 7/4 mm, de aprox. 3,5 cm
*Motor solar pequeño, 0,1 V/2 mA*
*3 jeringuillas Luer Lock, de 10 ml
*4 cables conectores de cocodrilo
<nowiki>*Dado que sólo hay un motor de este tipo, tienen que pasárselo a otro grupo tras haberlo utilizado.</nowiki>
<nowiki>**En caso de que no haya disponible la solución sódica tienen que prepararla. El profesor o la profesora les dirá cómo hacerlo.</nowiki>
'''Atención:''' Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor.
====Advertencias de seguridad====
Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora.
*¡Pónganse durante todo el experimento las gafas protectoras! En caso de que a pesar de ello por una salpicadura les entre solución sódica en los ojos o sobre la piel, ¡enjuáguense inmediatamente con agua limpia!
*Tengan cuidado al trabajar con fuego, ¡hay peligro de quemaduras y de incendio!
*La mezcla sólo se puede prender en los pequeños tubos de ensayo de plástico (PP) y con mucho cuidado.
*¡En modo alguno hagan un cortocircuito con la pila! ¡Hay peligro de explosión y de incendio!
====Realización del experimento====
En caso de que ningún grupo haya hecho este experimento antes, tienen que construir primero la célula electrolítica a partir de las piezas suministradas ([[#Fig 13. Piezas para construir la célula electrolítica.|véase la figura 13]]). Para ello pelen (aprox. 2 cm) de los extremos el cable de cobre y luego dóblenlo como lo pone la figura adjuntada ([[Fig 14. Cómo doblar los cables de cobre.|véase la figura 14]]). Conecten sólo un cable de cobre doblado con ayuda de uno de los pedazos de manguera con el electrodo de grafito ([[Fig 15. Los extremos del cable de cobre se introducen entre la manguera y el electrodo|véase la figura 15]]) y fijen los dos electrodos en el borde del vaso. Ahora están fijos los electrodos en el borde del vaso y se pueden colocar los cilindros de las jeringuillas encima ([[#Fig 16. Montaje final de la célula.|véase la figura 16]])
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Archivo:Fig 13. Piezas para construir la célula electrolítica.jpg|Fig 13. Piezas para construir la célula electrolítica.
Archivo:Fig 14. Cómo doblar los cables de cobre.jpg|Fig 14. Cómo doblar los cables de cobre.
Archivo:Fig 15. Los extremos del cable de cobre se introduce entre la manguera y el electrodo.jpg|Fig 15. Los extremos del cable de cobre se introducen entre la manguera y el electrodo.
Archivo:Fig 16. Montaje final de la célula.jpg|Fig 16. Montaje final de la célula.
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*Quiten los émbolos de dos de las jeringuillas de 10 ml y atornillen una llave individual sobre cada jeringuilla.
*Ahora conecten los cilindros de las jeringuillas sobre los electrodos de grafito manteniendo la llave abierta.
*Llenen aprox. 100 ml de solución sódica saturada en la cámara electrolítica.
*Absorban el aire restante con una jeringuilla de 10 ml con un trozo de manguera y cierren las llaves individuales ([[#Fig 17. Absorban el aire restante, los cilindros se llenan con la solución sódica.|véase la figura 17]]).
*Ahora conecten la pila de 9 V al electrodo (presten atención al polo positivo y negativo) y observen la formación de gas (véase la figura 18).
*Cuando los electrodos de grafito están rodeados de gas conecten el motor solar pequeño (2 mA) en vez de la pila de 9 V a los electrodos ([[#Fig 19. La célula cargada con el gas de la electrólisis también puede generar corriente eléctrica.|véase la figura 19]]).
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Archivo:Fig 17. Absorban el aire restante los cilindros se llenan con las solución sódica.jpg|Fig 17. Absorban el aire restante, los cilindros se llenan con la solución sódica.
Archivo:Fig 18. La formación de gas tras conectar la pila.jpg|Fig 18. La formación de gas tras conectar la pila.
Archivo:Fig 19. La célula cargada con el gas de la electrólisis también puede generar corriente eléctrica.jpg|Fig 19. La célula cargada con el gas de la electrólisis también puede generar corriente eléctrica.
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*Quiten con una jeringuilla 6 ml de gas en el polo negativo y llenen con él el tubo de ensayo de plástico (PP) que ponen con la boca hacia abajo. Prendan el gas con una llama.
*Repitan ahora el ensayo con una mezcla de 4 ml de gas del polo negativo y 2 ml de gas del polo positivo.
*Si hay suficiente luz solar o usando un foco de luz intensa pueden utilizar las células solares suministradas en las cajas de experimentación como fuente de energía.
:Averigüen en los demás grupos cómo deben conectar las células solares para conseguir un máximo de tensión.
====Observación====
*Determinen aproximadamente la relación de la cantidad de gas formado en el polo positivo y el negativo.
*Apunten cuántas células solares se necesitan para iniciar la formación de gas en la célula electrolítica.
*Apunten cuánto tiempo estuvo en marcha el motor solar.
*Resuman por escrito lo que han observado al prender el gas o la mezcla de gas.
====Evaluación====
:a) Nombren los gases que se formaron en el polo positivo y negativo.
:b) Registren la relación de volumen existente entre los gases que se han formado. <br>Expliquen dicha relación de volumen a partir de la composición del agua.
:c) Si es necesario indiquen con qué tensión aproximada se inicia la formación de gas en la célula electrolítica si parten de una tensión de 0,5 V por célula solar.
:d) Nombren la principal forma de energía en la que se ha transformado la energía eléctrica de la pila de 9 V y/o de las células solares en la célula electrolítica.
:e) Expliquen por qué al utilizar la célula electrolítica para suministrar corriente ésta se convierte en una célula de combustible.
:f) En la célula de combustible se genera corriente eléctrica a partir del hidrógeno y el oxígeno. Describan los procesos químicos que tienen lugar allí.
====Preguntas====
:a) Si tienen acceso a internet, averigüen por qué en este experimento no se usa agua limpia sino una solución sódica.
b:) En su opinión, ¿cómo podría ser un concepto energético basado en la tecnología de hidrógeno? ¡Hagan para ello un esquema con las leyendas correspondientes!
==Comentarios adicionales==
<small>©Siemens Stiftung 2016, Contenido licenciado bajo CC BY-SA 4.0 internacional</small>