¿Qué demuestra el experimento del vaso con agua?

El Vaso Sumergido: Una Demostración Palpable de la Ley de Boyle-Mariotte

El sencillo experimento del vaso con agua, aparentemente trivial, esconde en su interior una poderosa demostración de un principio fundamental de la física: la Ley de Boyle-Mariotte. A menudo utilizado como una atractiva introducción a la termodinámica para estudiantes de secundaria, este experimento permite visualizar de forma tangible la relación inversa entre la presión y el volumen de un gas, siempre que la temperatura se mantenga constante.

La ejecución del experimento es simple: se llena parcialmente un vaso transparente con agua, se cubre la abertura con una cartulina o un trozo de plástico delgado y, finalmente, se invierte el vaso cuidadosamente sumergiéndolo en un recipiente con agua. La clave reside en la capa de aire atrapada entre la superficie del agua y la cartulina. Si se realiza correctamente, una parte considerable de agua permanece dentro del vaso, desafiando la gravedad.

¿Pero qué ocurre a nivel físico para que esto suceda? La explicación radica en la Ley de Boyle-Mariotte, que establece que a temperatura constante, el volumen de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional a su presión. Al invertir el vaso, el volumen del aire atrapado aumenta ligeramente. Este incremento de volumen provoca una disminución de la presión del aire dentro del vaso. Como esta presión interna disminuye por debajo de la presión atmosférica que actúa sobre la superficie del agua en el recipiente exterior, la presión atmosférica externa – superior – impide que el agua escape del vaso. La diferencia de presiones entre el interior y el exterior del vaso es la fuerza que mantiene el agua en su lugar.

Es importante destacar que la pequeña variación en el volumen de aire atrapado es suficiente para generar una diferencia de presión significativa, debido a la naturaleza inversamente proporcional de la relación. Si el volumen del aire aumenta tan solo un poco, la presión disminuye de manera considerable, siendo este decrecimiento suficiente para contrarrestar la fuerza de la gravedad sobre el agua contenida en el vaso.

El experimento del vaso con agua, por lo tanto, no es simplemente un truco visual; es una demostración práctica y accesible que revela la elegancia y la precisión de la Ley de Boyle-Mariotte. Su simplicidad permite una comprensión intuitiva de conceptos termodinámicos complejos, convirtiéndolo en una herramienta valiosa para la enseñanza y la divulgación científica. Más allá de su aplicación educativa, este experimento también subraya la omnipresencia de los principios físicos en fenómenos cotidianos aparentemente sencillos.