Experimento de la RAM: “la botella fumadora”

Nota de la RAM. Este experimento fue mostrado en la IX Feria de Madrid de la Ciencia (MadridesCiencia), celebrada en las instalaciones de IFEMA durante los días 24-27 de abril de 2008 por el personal del estand de la Comunidad de Madrid, D. G. de Salud Pública y Alimentación.

Fue todo un éxito: los chicos quedaron perplejo de cómo quedó el algodón. Lo hemos reproducido aquí íntegramente pero hemos retocado el texto para destacar algunos aspectos meteorológicos. Por sus aspectos tan saludables, ilustrativos y divulgativos lo presentamos aquí como un experimento meteorológico donde la “presión atmosférica tiene tanto que decir”. Recomendamos hacer dicho experimento en colegios, institutos de enseñanza pública y privada, etc., así como en la propia casa para mostrar los efectos nocivos del tabaco.

Resumen Experimento meteorológico y ficha de trabajo en casa para madres/padres con sus hijos/as sobre la prevención del inicio del consumo de tabaco. La ficha contiene instrucciones para realizar el experimento de la botella fumadora. Qué el fumar es perjudicial para la salud, ya nadie lo niega, pero ver cómo pueden quedar nuestros pulmones cuando fumamos en tiempo real es ya otra cosa. Con este experimento simple, efectivo y “saludable” se verán los efectos parciales e instantáneos del humo del tabaco en nuestro cuerpo cuando fumamos un cigarrillo. Ya que se emplea fugazmente el fuego y se usa un cortador, recomendamos que se acompañe a los menores de edad a la hora de realizar el experimento, que por otra parte no posee dificultad alguna, salvo la señalada.

¿Qué queremos obtener? Realizar conjuntamente (alumno/a, madre, padre) una actividad que nos ayudará a conocer mejor qué sustancias contiene el tabaco y cómo el organismo las absorbe cuando una persona fuma. Además se acompaña de algunas preguntas finales de carácter meteorológico.

¿Qué tenemos que hacer?

• Leer conjuntamente el “Material para antes de la actividad”.
• Realizar el experimento descrito en “La Botella Fumadora”, de acuerdo a las indicaciones.
• Contestar conjuntamente las preguntas que se plantean en el apartado “Conclusiones”.

Material para antes de la actividad Leer conjuntamente (alumno/a, madre, padre) el siguiente texto informativo: El tabaco contiene diversas sustancias que al quemarse generan un gas formado por más de 4.000 sustancias, como por ejemplo:

1. Monóxido de carbono: gas tóxico que sale por el tubo de escape de los coches.
2. Nicotina: sustancia que provoca una fuerte adicción y es por tanto responsable de que el tabaco sea una droga.

Además, entre estas 4.000 sustancias, más de 69 son causantes de cáncer, entre ellas:

• Alquitranes: utilizados para asfaltar carreteras y calles.
• Arsénico: veneno mortal muy potente.
• Cadmio y níquel: utilizados para elaborar baterías.
• Cloruro de vinilo: se utiliza para fabricar discos de vinilo.
• Creosota: utilizada para tratar las traviesas de madera de los antiguos ferrocarriles.
• Uretano: especie de corcho sintético de color blanco utilizado para embalajes.
• Formaldehído: conservante usado en laboratorios forenses.
• Polonio 210: metal sólido radioactivo altamente tóxico, con aspecto similar al plomo.

Experimento: la botella fumadora

¿Qué material necesitamos?

• Una botella de plástico transparente de litro o litro y medio
• El tapón de la botella o una tetina de biberón
• Algodón
• Un cigarrillo
• Un recipiente hondo (de plástico, cerámica, etc.) para la base
• Agua
• Fósforos o encendedor
• Cera o silicona
• Un cutter o similar, o unas tijeras con punta punzante.

En la figura 2 podemos ver los elementos básicos a utilizar.

Figura 2. Elementos necesarios para desarrollar este simple experimento. Foto de Sara y Miguel Martín del Río.

Pasos para realizar el experimento “La Botella Fumadora”

1. Paso 1 Limpiar la botella y llenarla casi totalmente de agua.
2. Paso 2 Introducir un algodón dentro del cuello de la botella de forma que el cuello de la botella quede totalmente taponado. Asegurar que no se moje el algodón.
3. Paso 3 Practicar un agujero en el tapón de plástico de la botella con el cutter, procurando que se ajuste lo mejor posible a la forma y tamaño de la boquilla del cigarrillo. Si no disponemos de cutter lo haremos con un objeto similar que pinche y corte bien (navaja, cuchillo, tijeras…). En caso de optar por la utilización de una tetina de biberón en lugar del tapón de la botella: ampliar el agujero de la tetina de forma que en él se pueda introducir el cigarrillo. Introducir el cigarrillo (en el tapón o en la tetina) por el extremo del filtro.
4. Paso 4 Cerrar la botella con el tapón. Si hemos utilizado una tetina, colocar ésta en el cuello de la botella (que hemos taponado previamente con el algodón)
5. Paso 5 Procurar que al tapar la botella con el tapón o la tetina, la botella quede herméticamente cerrada. Para asegurar bien el cierre, especialmente si usamos el tapón de la botella, se deben sellar las juntas con cera (de una vela), silicona u otro material similar.
6. Paso 6 Colocar la botella en el recipiente.
7. Paso 7 Encender el cigarrillo y, seguidamente y de forma rápida, hacer un agujero en la base de la botella con la punta punzante de las tijeras.
8. Paso 8 Dejar que la botella vaya “fumando” el cigarrillo y cuando éste se haya consumido por completo, quitar el tapón o la tetina y observar lo que le ha sucedido al algodón y qué ha quedado dentro de la botella.

Secuencia donde se presenta el desarrollo del experimento, juegue con el botón de su presentador multimedia para acelerar la secuencia y ver cómo “fuma” la botella y se quema el cigarrillo. No se muestra la salida del agua en la parte inferior de la botella al perforarla casi en su base. Nótese cómo aparece humo dentro de la botella e inmediatamente sobre la superficie del agua.

Figura 3. Detalle del algodón al desenroscar el tapón de la botella. El color amarillo de los productos del cigarrillo predomina sobre el blanco algodonoso. Foto de Sara y Miguel Martín del Río.

Figura 4. Estado del algodón al sacarlo de la botella. ¿Quién retiene estos elementos nocivos en nuestro cuerpo?. Foto de Miguel y Sara Martín del Río.

¿Qué conclusiones sacamos? Completar conjuntamente las preguntas post-experimento que figuran a continuación:

Fecha de realización del experimento:

¿Quiénes participan en el experimento?:

Conclusiones de tipo sanitario

1. ¿Qué le ha pasado al algodón?
2. En este experimento ¿qué representan el algodón y la tetina/tapón? El algodón representa…… La tetina/tapón representa……
3. ¿Qué ha quedado dentro de la botella?
4. ¿Qué relación hay entre lo observado en el experimento y el fumar de una persona?
5. En base a lo observado en el experimento ¿de qué forma fumar tabaco puede dificultar el proceso de la respiración de una persona?
6. ¿Deberían los paquetes de cigarrillos proporcionar la información sobre todos los ingredientes que componen el tabaco y el humo del tabaco? NO SÍ ¿Por qué motivo?

Preguntas de tipo meteorológico ¿Por qué fuma la botella? ¿Cómo queda el algodón? ¿Penetra parte del humo dentro de la botella? Parte del otro humo queda por fuera de la botella ¿por qué? ¿Qué ocurre si hacemos el agujero cerca de en la base de la botella? ¿Qué ocurre si hacemos el agujero levemente por debajo del nivel del agua inicial? ¿Y si lo hacemos por encima del nivel del agua? ¿Qué ”botella fumadora” lo hace más intensamente: una situada al nivel del mar o en una montaña de 2000 m? ¿Ídem en situación anticiclónica o de borrasca? Ahora coge otra botella y haz el agujero un poco más grande ¿Qué ocurre?

Respuestas Presentamos las respuestas dejadas por lectores del Foro de la RAM y otras respuestas enviadas vía email a la RAM. Se añade un comentario importante recibido el 5 de junio.

¿Por qué fuma la botella? Al abrir un agujero, la botella se va vaciando. Al irse vaciando entra aire por el único sitio que tiene: el cigarrillo del tapón. Es como "dar una calada". El aire contiene oxígeno que es el que hace que el cigarrillo se vaya quemando.

¿Cómo queda el algodón? Pues termina con más mierda que el palo de un gallinero de todos los productos resultado de la combustión del tabaco: picadura, papel, nicotina (paquete de NEXT: 10 mg), alquitrán (paquete de NEXT: 0'8 mg) y otras muchas mierdas químicas que lleva....... manchan de negro. El algodón se queda más o menos como los pulmones de los que somos fumadores........ El algodón se mancha con un color amarillento anaranjado......... residuos de la combustión de toda la bazofia que lleva un cigarro; sólo hay que mirar la parte trasera de la boquilla de un cigarro (no deja de ser algo parecido a algodón) cuando te lo acabas.... se queda amarillenta/anaranjada.

¿Penetra parte del humo dentro de la botella? La botella se llena de humo. Parte del otro humo queda por fuera de la botella ¿por qué? Queda humo "no absorbido por la botella" alrededor del cigarro (sin entrar en la botella) por la propia combustión "externa" del cigarro.

¿Qué ocurre si hacemos el agujero cerca de en la base de la botella? Mientras el agua se vacíe hasta llegar al nivel de vasos comunicantes (junto con el recipiente exterior), el cigarro tendrá aporte de oxígeno por lo que seguirá consumiéndose e introduciendo humo en la botella. ¿Qué ocurre si hacemos el agujero levemente por debajo del nivel del agua inicial? Únicamente habrá aporte de oxígeno hacia el interior de la botella hasta que se vacíe hasta el nivel del agujero. O sea: entrará poco humo en la botella.

¿Y si lo hacemos por encima del nivel del agua? No hay succión de aire. El cigarro se consumirá por su propia combustión al aire libre, pero no entrará humo en el interior de la botella.

¿Qué “botella fumadora” lo hace más intensamente: una situada al nivel del mar o en una montaña de 2000 m? Pues la del nivel del mar. En la que está a 2000m hay menos oxígeno (menor densidad del aire) con lo que para la misma cantidad de aire "absorbida" por la botella, el cigarro "arderá menos". Tiene menos comburente (oxígeno). Fuma más la botella al nivel del mar, donde la presión es mayor.

¿Ídem en situación anticiclónica o de borrasca? En las situaciones anticiclónicas, la botella fuma más al ser la presión mayor y forzar a que salga más agua de la botella que en las situaciones de borrascas, donde la presión es más baja.

Ahora coge otra botella y haz el agujero un poco más grande ¿Qué ocurre? La botella se vacía antes. Entra más aire por succión en menos tiempo. El cigarro arde más deprisa (mayor aporte de oxígeno). Acelera la combustión.

Comentario de José A. Guijarro He leído con interés el reportaje sobre el experimento de la botella fumadora, y las cuestiones finales relacionadas con la presión atmosférica; una de ellas dice así: "En las situaciones anticiclónicas, la botella fuma más al ser la presión mayor y forzar a que salga más agua de la botella que en las situaciones de borrascas, donde la presión es más baja". Me parece que no estoy de acuerdo con esta afirmación: La mayor presión atmosférica en situación anticiclónica actuará tanto en el orificio de entrada como en el de salida de la botella, y por tanto el flujo de aire estará modulado únicamente por la diferencia de altura entre el nivel del agua y el orificio de salida. ¿No os parece? Un saludo,

RAM. Gracias por vuestras respuestas que han sido muy aclaratorias.

Textos originarios tomados y adaptados de: http://www.publicaciones-isp.org/detalle_producto.asp?id=435