Motor Líquido

(o mejor aún: Rotor líquido)

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El motor líquido es una practica demostrativa de la que se puede "cortar tela" de lo lindo, pero sin pretensiones a la hora de medir algo ¹. Básicamente, se trata de hacer girar agua salada en un vaso de aluminio ² por acción de las fuerzas de Lorentz, que actúa sobre los iones que se producen dentro de la solución, debido a la electrolisis del agua salada.

Los materiales para esta practica...

En la foto se pueden ver:

• 1 imán ("potente")
• 1 vaso de aluminio
• 1 fuente de voltaje
• 1 electrodo de grafito
• 1 lima
• 1 goma de "pan"
• 1 pinza (que forma parte del soporte)
• 2 cables
• 2 pinzas cocodrilos
• 1 lámina de goma eva

¿Goma de "pan" y una lima? Sí, para hacer más visible el efecto de rotación del agua, antes de hacer las conexiones, se puede limar goma de "pan", con tal de que la "virutas" queden flotando en la superficie del agua.

Lo que no se muestra en la foto anterior, son los 200 mL de agua con un 1 g de sal disuelta.

El montaje experimental...

Como se puede observar de la foto, la goma eva se intercala entre el imán y el vaso de aluminio. El electrodo de grafito se conecta al borne positivo, y el vaso al borne negativo de la fuente de voltaje (ajustada a 10 V). Notar que la pinza del soporte, "agarra" al electrodo de grafito en donde previamente se aisló con cinta³. El elelectrodo de grafito, solo hace contacto eléctrico con el agua.

Otro montaje (visto con más detalle).

Pero, ¿qué ocurre antes y durante el encendido de la fuente, dentro del agua a escala microscópica? Como es harina de otra bolsa para quien escribe, aquí y aquí un par de videos que dan respuesta a la pregunta anterior, pero a modo de adelanto (spoiler), tiene que ver con la electrolisis del agua salada.

Complementando la explicación del video: Entre el electrodo positivo de grafito y el vaso como electrodo negativo, se establece un campo eléctrico radial hacia el vaso. Este campo eléctrico radial, dirige a los iones negativos del cloro ($\text{Cl}^-$) y a los hidróxidos ($\text{HO}^-$) hacia el electrodo de grafito; y todo ocurre en el interior del campo magnético debido al imán, dirigido verticalmente hacia arriba en el interior del vaso 4. Consecuentemente, sobre cada ion negativo de cloro 5 e hidróxido, transcurrido un tiempo breve, comenzarán a manifestarse las fuerzas de Lorentz 6 que los "desviarán hacia su izquierda"7. La situación se ilustra en el dibujo de la derecha con un ion negativo de $\text{Cl}^-$ o $\text{HO}^-$ (bolita amarilla).

Por otro lado, los iones positivos de hidrógeno $\text{H}^+$) y sodio ($\text{Na}^+$) se mueven a "favor" del campo eléctrico (desde el electrodo de grafito hacia el vaso), o sea, en sentido contrario a los iones negativos. Nuevamente, con aplicación de la regla de la mano izquierda, se deduce que la fuerza de Lorentz que actúa sobre cada uno de estos iones positivos, estará dirigida igual que la fuerza de Lorentz aplicada sobre cada ion negativo, y por lo tanto, rotan respecto al electrodo de grafito para el mismo "lado" que los iones negativos. Es el efecto de rotación de todos los iones el que produce la rotación de la solución.

Aquí la prueba irrefutable.

• 1) como poder se puede, pero no sería el propósito de la practica.
• 2) u otro metal buen conductor no ferromagnético.
• 3) si el corcho de la pinza está en buenas condiciones, sería innecesario usar la cinta aisladora.
• 4) el polo norte del imán "mira" hacia arriba.
• 5) que inicialmente se mueven radialmente hacia el electrodo de grafito, por acción del campo eléctrico.
• 6) que depende de la velocidad de los iones de cloro.
• 7) tal como puede predecirse con la aplicación de la regla de la mano izquierda.

• https://docs.google.com/open?id=0B0yZp1C8vsMqNnJ6VDBoN1FsM28


• https://youtu.be/h9KXaxkdhKk