¿Cuál es la causa de que los fluídos circulen?

En la Película

Las corrientes de convección se observan en el manto de la tierra. El manto caliente se va surgiendo desde la parte más profunda, mientras que el manto que se va enfriando se va hundiendo, creando una corriente de convección. Se cree que este tipo de corrientes son las responsables de los movimientos de las placas de la corteza terrestre.

En el océano, el agua cálida normalmente se encuentra cerca de la superficie, mientras que el agua más profunda es, por lo general, fría. Las corrientes profundas de agua fría juegan un importante papel en la creación del oasis marino de la película.

Conceptos

Las corrientes de convección juegan un papel importante en la circulación de los fluidos.

Objetivo

Observar una corriente de convección como resultado de un calentamiento diferencial.

Contenido

Ciencias naturales, lenguaje.

Antecedentes

Las corrientes de convección son el resultado de un calentamiento por gradientes de temperatura. Los materiales cálidos son más ligeros, por lo que suben, mientras que los materiales fríos son más pesados (más densos) y por lo tanto se hunden. Este es el movimiento que crea patrones de circulación conocidos como corrientes de convección en la atmósfera, en el agua, y en el manto de la tierra.

En la atmósfera, a medida que el aire se calienta va subiendo, permitiendo que el aire fresco fluya debajo. Este movimiento, junto con el movimiento de rotación de la Tierra, hace que se generen vientos. Y los vientos, a su vez, crean olas superficiales sobre el océano.

La convección también juega un papel importante en el movimiento de aguas oceánicas profundas y contribuye a la formación de corrientes oceánicas.

Se cree que los movimientos de convección del manto dentro de la Tierra son la causa de los movimientos de opresión de las placas tectónicas, dando como resultado eventos tales como terremotos y erupciones volcánicas.

Parte A   Densidad y Convección
Por alumno o par de alumnos: Tres tazas de plástico transparentes de 240 ml. (8 onzas), 2 goteros, colorantes vegetales azul y rojo, recipientes pequeños para agua fría (hielo derretido) y para agua caliente, hielo, agua caliente, agua a temperatura ambiente.

Parte B   Demostración en clase de una Corriente de Convección
Acuario pequeño (pecera), calentador de agua de inmersión, cubos de hielo de color azul, colorante vegetal rojo, gotero, taza de papel pequeña, cinta.

Parte A   Densidad y Convección (grupos pequeños)

• Comentar o revisar el concepto de densidad en relación a la temperatura.
• Llenar cada taza de plástico con 200 ml. (6 onzas) de agua. Dejar reposar por 5 minutos.
• Llenar un recipiente pequeño con agua muy fría. Agregar una gota de colorante vegetal azul.
• Llenar otro recipiente pequeño con agua caliente. Agregar una gota de colorante vegetal rojo.
• Utiliza un gotero para verter una gota de agua caliente roja en el fondo de la primera taza. Observa y registra los resultados. Repite vertiendo la gota de agua en la superficie. Registra los resultados.
• En la segunda taza, repite el procedimiento utilizando el agua fría azul. Observa y registra los resultados. ¿Qué puedes determinar a cerca del agua cálida? ¿Del agua fría? ¿Cuál es más densa?
• En la tercera taza, vierte simultáneamente agua caliente roja en el fondo, y agua fría azul en la superficie. Observa y registra los resultados.

Parte B   Demostración en clase de una Corriente de Convección (grupos pequeños)

• Instala el equipo como se muestra en el diagrama inferior.
• Realiza unos pequeños agujeros en la taza de papel.
• Coloca los cubos de hielo azules en la taza de papel.
• Pega la taza con cinta en un lado del acuario.
• Prende el calentador.
• Vierte unas cuantas gotas de colorante rojo en el fondo del acuario cerca del calentador.
• Observa a través de un lado del acuario. ¿Cuál es más pesada (densa), el agua fría o el agua caliente?
• Registra tus observaciones.

Conexión Local
Observa los patrones de viento locales. ¿Dónde está el aire caliente? ¿Dónde está el aire frío? ¿En qué dirección sopla el viento generalmente? ¿Vives cerca del océano o de algún otro cuerpo de agua grande? Si es así, investiga sobre corrientes locales. ¿Has nadado o chapoteado en un río o arroyo? ¿Dónde está el agua más fría, en la superficie o cerca del fondo?

Palabras Claves
corriente de convección

Continúa en la Actividad 5: Vientos hacia la Costa y fuera de la Costa