¿Puede una bola de metal flotar en mercurio?

La respuesta definitiva: bolas de metal en mercurio líquido

Si, un bola de metal hechos de materiales comunes como acero, hierro o latón no solo flotarán en mercurio sino que lo harán con una porción significativa de su volumen muy por encima de la superficie. Este fenómeno es una sorprendente demostración del Principio de unrquímedes y las diferencias radicales en la densidad elemental. Mientras que un sólido bola de metal se hunde instantáneamente en el agua, el mercurio líquido es tan denso que ejerce una fuerza de flotación hacia arriba que excede con creces el peso de la mayoría de los objetos metálicos.

La física de las relaciones de flotabilidad y densidad.

Para entender por qué un bola de metal se comporta como un corcho en mercurio, hay que fijarse en el peso específico de las sustancias implicadas. La flotabilidad está determinada por si el objeto es menos denso que el fluido que desplaza. Si el fluido es más pesado por unidad de volumen que el objeto, el objeto flota.

Comparación de densidades de materiales

El mercurio es una anomalía entre los líquidos a temperatura ambiente. Posee una densidad de aproximadamente 13,5 gramos por centímetro cúbico (g/cm³) . Por el contrario, un acero estándar bola de metal normalmente tiene una densidad de aproximadamente 7,8 g/cm³ . Debido a que el mercurio es casi dos veces más denso que el acero, la bola de acero no puede desplazar su propio peso en mercurio sin dejar una gran parte de sí misma sobresaliendo del líquido.

Casos excepcionales: cuyo una bola de metal se hunde

Si bien es una demostración común en el aula mostrar un acero bola de metal flotando, es incorrecto suponer que todos los metales flotan en mercurio. Hay varios elementos pesados ​​que tienen una densidad mayor que el mercurio, lo que hace que se hundan directamente al fondo del recipiente.

• A bola de metal hecho de tungsteno se hundirá porque su densidad es de aproximadamente 19,3 g/cm³, muy superior a los 13,5 g/cm³ del mercurio.
• oro and Platino Las bolas también se hundirían, aunque el oro eventualmente comenzaría a disolverse y formar una amalgama con el mercurio.
• Uranio empobrecido Las bolas son otro ejemplo raro de un objeto metálico que no podría flotar.

La experiencia visual: ¿cómo se ve?

Cuando colocas un acero bola de metal en un charco de mercurio, no se balancea ni salpica como una pelota en el agua. Debido a la alta tensión superficial del mercurio, el líquido se resiste a romperse. Una vez que la pelota está dentro, se asienta en la superficie con aproximadamente 42% de su volumen por encima de la línea de líquido. Si intentas empujar el bola de metal Al bajar el dedo, sentirás una inmensa resistencia, similar a intentar empujar una pelota de playa bajo el océano.

La superficie del mercurio se curva hacia abajo donde se encuentra con el metal, un fenómeno conocido como menisco no humectante . A diferencia del agua, que trepa por el costado de un vaso o de un objeto metálico, el mercurio se aleja, creando una clara apariencia de espacio alrededor del cuerpo flotante. bola de metal .

Consideraciones prácticas y seguridad

Mientras que la física de un flotador bola de metal son fascinantes, realizar este experimento requiere extrema precaución. El mercurio es una potente neurotoxina que puede absorberse a través de la piel o inhalarse en forma de vapor.

Riesgos de fusión

si el bola de metal está hecho de aluminio o zinc, nunca debe colocarse en mercurio. El mercurio destruye la capa protectora de óxido del aluminio, lo que hace que el metal se "oxide" o corroa a una velocidad increíble y, a menudo, desarrolle extrañas fibras blancas de óxido de aluminio en cuestión de minutos. De manera similar, los metales preciosos quedarán dañados permanentemente a medida que el mercurio "moje" la superficie y se filtre en la red metálica.

1. Utilice siempre acero inoxidable o bolas cromadas para asegurar que el metal no reaccione con el líquido.
2. Realice dichas demostraciones en un área bien ventilada para evitar la acumulación de vapor de mercurio.
3. Asegúrese de que el recipiente para el mercurio esté hecho de vidrio pesado o plástico grueso para soportar el peso del líquido y el bola de metal .