Con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (C.S.I.C.)

Este espacio lo dedicaremos a lo que vamos haciendo en Ciencia

EL CURSO PASADO : EL PUNTO CURIE




COMO HICIMOS EL PUNTO CURIE (ANECDOTARIO)

INTRODUCCIÓN: ¿QUÉ ES EL PUNTO CURIE?

Se denomina temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie) a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético. Esta temperatura característica lleva el nombre del físico francés Pierre Curie, que la descubrió en 1895.
Pierre Curie descubrió, junto a su hermano Jacques, el efecto piezoeléctrico en cristales, estableciendo que la susceptibilidad magnética de las sustancias paramagnéticas depende del inverso de la temperatura, es decir, que las propiedades magnéticas cambian en función de la temperatura. En todos los ferromagnetos encontró un descenso de la magnetización hasta que la temperatura llegaba a un valor crítico, llamada temperatura de Curie (Tc), donde la magnetización se hace igual a cero; por encima de la temperatura de Curie, los ferromagnetos se comportan como sustancias paramagnéticas.


SEGUNDA PARTE: RADIOACTIVIDAD

            Ante la situación de tocar de alguna forma el tema dentro del contexto del Punto Curie, se estuvo barajando varias opciones, quedándose como solución más simple un pequeño diálogo que introdujera el tema. Los alumnos estuvieron buscando información al respecto en la vida de Marie y Pierre Curie, en relación con la radioactividad y los Premios Nobel que recibieron. En base a esa información recogida se elaboró el siguiente diálogo:

MARIE.- Pierre, mira. Fíjate en este mineral. 
PIERRE.- Sí, es pechblenda que contiene uranio. Por eso brilla.


MARIE.- ¿Cómo es que pasa eso? Pienso que algo pasa en el interior de los átomos
PIERRE.- Pero dentro de los átomos no pasa nada.


MARIE.- De aquí he quitado el uranio y sigue brillando, debe de haber otros minerales que tengan la misma propiedad.


PIERRE.- Si es nuevo, ¿qué nombre le pondrías? 
MARIE.- Me gustaría llamarle Polonio como mi país; y otro nombre que me gusta es Radio.


PIERRE.- ¿Por qué ese nombre? 
MARIE.- Porque a esta propiedad la voy a llamar radioactividad, ya que puede ser un gran avance para la ciencia, se pueden hacer fotografías de los esqueletos.


PIERRE.- Y una nueva fuente de energía si a los átomos les pasa algo en su interior. 
MARIE.- Vamos a seguir investigando.


Como pechblenda utilizamos un trozo de roca no erosionada que fue pintada de verde radioactivo para dar sensación de realidad. Ya se sabía que la pechblenda contenía uranio. El novedoso aporte de ir más allá del átomo originó un gran avance en la visión de la ciencia. Logró aislar otros dos elementos de la pechblenda: el polonio y el radio. Fue la persona que puso nombre a la propiedad que tenían estos elementos. Lo que originó un gran avance en las investigaciones y el uso de una nueva fuente de energía. Recordamos que Pierre y Marie Curie junto con Henri Becquerel recibieron el Premio Nobel de Física por las investigaciones sobre los fenómenos de la radiación en 1903. Y en 1911 Marie Curie recibió el Premio Nobel de Química por el descubrimiento de los elementos radio y polonio, el aislamiento del radio y el estudio de la naturaleza y compuestos de este elemento.

CUARTA PARTE: EXPERIMENTO

            Para la realización del experimento en primer lugar había que tener en cuenta los elementos que deberíamos utilizar, para que la realización del mismo fuese eficaz en el tiempo estipulado.
            Necesitaríamos un soporte, un hilo que sujetara el objeto, el objeto al que aplicaríamos el Punto Curie, un imán y un foco de calor.
            En cuanto al soporte fue una ayuda inestimable la que nos brindó el Centro Principia de Málaga, que tras pedirle asesoramiento, nos dejó entre otros objetos para trabajar el magnetismo con nuestros alumnos un soporte graduable en altura y lejanía, que nos venía de una forma excelente a nuestras pretensiones; lo que nos hizo abandonar la idea de construirnos uno.
            En lo referente al hilo que sujetara el objeto se tenía la idea clara: un hilo de cobre. La forma más fácil de conseguir hilo es pelando un cable, hecho al que le dedicamos una sesión en la clase. Necesitábamos hilo de una cierta longitud, por lo que no era sencillo. Estuvimos pelando cable con tijeras con diferente suerte, puesto que en ocasiones se cortaba el cable incluido el trozo que ya habíamos pelado, o el número de hilos iba menguando cada vez que le quitábamos una porción más de plástico. La extracción del plástico se hacía más complicada y resistente en cuanto se aumentaba la distancia. Pero tras un no muy largo periodo de tiempo conseguimos una cierta cantidad de hilo de cobre lo suficientemente largo como para que no fuese este elemento un motivo de preocupación.
            El objeto al que aplicaríamos el Punto Curie tuvo una ardua labor de investigación, búsqueda y elección. Planteado el tema en clase, tendríamos que encontrar un objeto que fuese magnético, lo suficientemente grande para que se viera, lo suficientemente pequeño para que fuese atraído por nuestro imán y, lo comprobamos después de buscar, que pudiese ser atraído después de enfriarse y, por último, consiguieran alcanzar un temperatura alta en poco tiempo. Tras una labor de búsqueda en la clase probamos con clips, arandelas de distintos tamaños, muelles, clavos, tornillos y diversas piezas de objetos. Se planteó la posibilidad de usar un cascabel, para que sonara durante la oscilación, pero el que tenía en clase era demasiado grande. La compañera de Infantil nos dejó otros cascabeles más pequeños, pero tenían demasiado  grosor. La solución final vino del “mayor recurso para ciencia en el aula”: “el todo a cien”. Varios alumnos vieron unos cascabeles que podían servirnos en una tienda cerca del colegio. Y fueron los que utilizamos. Salvedad: no sonaban, pero cumplían las condiciones.
            En lo concerniente al imán las opciones eran menores. Teníamos dos imanes que podían servirnos ambos de tamaño similar. Uno era normal y corriente y el segundo era de neodimio. Desde el principio descartamos el de neodimio, puesto que era demasiado potente para lo que queríamos mostrar y costaba mucho esfuerzo el conseguir que el objeto fuese atraído y se mantuviera separado una cierta distancia. Los mismos alumnos vieron que era más fácil hacerlo con el normal.
            Por último, encontrar el foco de calor adecuado fue muy fácil, una vez que lo que teníamos previstos no fuese viable. La vela de té que era la primera opción, por el hecho de que eran niños los que tenían que manipularlo, se vio en la primera prueba que no nos venía bien, puesto que tardaba mucho en adquirir temperatura el objeto. En una búsqueda de soluciones se vieron pertinentes un mechero de cocina de lo que son largos y un soplete de postres. Al probar con ambos, observamos que el mechero había que mantenerlo a pulso, mientras que el soplete tenía una base, lo que lo hacía más fiable, además de un encendido automático presionando un botón; por lo que optamos por esta solución, además tenía más fuerza calorífica, lo que reducía el tiempo.
           
            Además de estos elementos que había que tener en cuenta para la realización de la experiencia, debimos de considerar otras circunstancias que incidían directamente e igualmente en ella. La densidad del objeto, la longitud del hilo y la potencia del foco de calor y la distancia al objeto, y la distancia al imán.
            Estas circunstancias fueron apareciendo y solucionándose a lo largo de las diversas repeticiones de la experiencia en las demás aulas del colegio, hecho que nos sirvió como ensayo de la exposición de la experiencia.
            La decisión del objeto con la densidad adecuada fue un hecho previo a la gira del Punto Curie por el colegio, del que ya hemos hecho referencia. La longitud del hilo y la distancia al imán la íbamos calculándolas por ensayo/error, hasta que la alumna encargada del mismo logró, a base de repeticiones, tener más aciertos que errores manipulando el imán en la barra vertical, el inicio del hilo en la barra horizontal y la cantidad de hilo necesario para que quedase atraído y retornase cuando se enfriara. En ocasiones no retornaba, por lo que hacía necesario, ante la expectación del alumnado en ese momento espectador, el uso de un lápiz para facilitar el retorno y evitar el riesgo de quemarse, al estar al rojo el objeto (cascabel).
            Punto y aparte en todo esto está la potencia del foco de calor, la distancia al objeto y el punto de incidencia en el cascabel. Cuando optamos por el soplete de postres aparecieron detalles que no estaban hasta entonces controlados y que surgieron en las diversas repeticiones. Algo muy simple es que después de dos o tres veces de mostrar la experiencia el soplete perdía potencia, aunque no se apreciaba visualmente en la llama, sí en el tiempo transcurrido en el calentamiento del cascabel; lo que hacía necesario rellenar el objeto con gas. Para obtener un rendimiento óptimo del soplete debía de estar con el depósito completamente lleno. La distancia respecto al cascabel era relativamente importante, puesto que si esta no era la adecuada el tiempo en alcanzar el punto Curie se veía aumentado; el problema se solventó girando el soporte de los brazos. El punto de incidencia del foco de calor en el cascabel para que este llegase al Punto Curie si no era el adecuado no se calentaba, si este era en la parte delantera, o cortaba el hilo de cobre, si estaba cerca de la parte trasera, yéndose el cascabel al imán, siendo esto motivo de admiración en los cursos inferiores.
Hubo varios factores que se no tomaron en cuenta debido al nivel de los alumnos que llevaban a cabo la experiencia. En este sentido la distancia del objeto al imán o la longitud de la cuerda no fue medida, por el hecho que no era significativa en cuanto a que trabajábamos con los mismos materiales y no comparábamos con otros; y añadía un grado mayor de complicación. El otro factor que no controlábamos por las mismas razones era la temperatura de pérdida de la capacidad magnética, que origina el Punto Curie, pero en este caso se añadía la adquisición de un instrumental (termómetro láser) de coste elevado.
            Anecdotario final
  1. Al Encuentro Científico de Madrid fuimos en AVE, por lo que no se podía ir con material inflamable, léase el soplete de postres y el cargador de gas, por lo que descargamos el soplete y necesitábamos comprar un cargador de gas en un estanco, hecho que conseguimos tras un arduo ejercicio de búsqueda a lo largo de las cercanías del hotel y de encontrarnos cerrados diversos lugares antes del horario habitual.
  2. El día del Encuentro, a pesar el estado de nervios de nuestros alumnos y alumnas, la experiencia resultó asombrosamente perfecta con un movimiento pendular constante de atracción y pérdida de la atracción magnética, lograda en pocas ocasiones a pesar de haberlo repetido en abundantes ocasiones.
  3. Para el alumnado que nos acompañó y para nosotros mismos fue una experiencia inolvidable.



QUINTA PARTE : POEMA FINAL

            Para finalizar la exposición de la experiencia optamos por crear un poema que nos sirviera de compendio y resumen de todo lo realizado. Tras unas ideas preliminares, unos pareados que fueron apareciendo y un trabajo colectivo, se dio forma al poema final:

Nosotros hemos aprendido
Con los imanes jugando
Tanto el magnetismo inducido
Como los electrones bailando.

Si los polos los juntamos
De la misma orientación
Norte y norte, comprobamos
Que se produce repulsión.

Si calentamos un material
Que está siendo atraído
Por un magnífico imán
En cuanto pasa unos grados
Pierde la propiedad.
Y cuando se enfría
La vuelve a recuperar.

Esto lo aplicamos
Fabricando un condensador
O para los infrarrojos
Un excelente sensor.

Pierre y Marie
Se estuvieron contagiando
de lo que estaban investigando.
Trabaja para el futuro,
Pero sobre todo seguro.

Ahora llega a su fin
Lo que hemos trabajado
En el PUNTO CURIE.

            En el poema describimos parte del trabajo en clase, el principio del Punto Curie, aplicaciones del mismo en la vida actual, el riesgo de un trabajo de investigación científica del que hay que hacerlo seguro.

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