Bote grande, bicarbonato sódico, vinagre, botecito de hacer pompas de jabón.
Realización
Echar una pequeña cantidad de vinagre en el bote de vidrio. Luego se añade bicarbonato y se agita, con lo que se genera CO2 y se acumula en la mitad inferior del bote. Tomar el botecito de hacer pompas, soplar e intentar meter una pompa dentro del bote. Si lo conseguimos observaremos que se queda flotando inmóvil.
Explicación
No todos los gases tiene la misma densidad, que depende del peso molecular, presión y temperatura. Las moléculas de CO2 tienen una masa atómica de 44 u, mientras el aire está constituído principalmente por nitrógeno (28 u) y oxígeno (32 u). Luego, a igualdad de presión y temperatura, el CO2 pesa más, por lo que queda acumulado en el estrato inferior del bote. (NOTA: 1 u = m(12C)/12 )
La pompa de jabón está llena de aire, pero el jabón la hace ligeramente más densa que el aire, así que desciende lentamente. Si el bote estuviera lleno solo con aire, la pompa tocaría el fondo y explotaría. Pero al encontrarse el estrato de CO2, la burbuja flota sobre él como si se tratara de un corcho en el agua o de un globo aerostático, gracias a la fuerza de empuje. Cuando la fuerza de empuje - que es proporcional al volumen de CO2 desplazado según el principio de Arquímedes - es igual al peso, la burbuja queda en equilibrio. La fuerza de empuje también aparece cuando la burbuja se encuentra en el aire, pero es siempre inferior al peso y nunca lo compensa, de ahí que descienda. En cambio, en un gas más denso que el aire el CO2, el empuje iguala al peso y la pompa queda suspendida.
Es recomendable hacer muchas pompas hacia arriba e intentar que una pompa entre en el bote al caer. Es posible ayudarse soplando, pero sin soplar dentro del bote, ya que se desplazaría el CO2
Esta demostración puede complementarse con la del principio de Arquímedes (demo 36) y la de densidad y viscosidad de líquidos (demo 59).
