SuperPotato

https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=cMonMg4fzAg
RESUMEN
Lo que vamos a inventar es un reloj con baterías naturales que será capaz de funcionar durante varios meses conectado a unas simples patatas. Todo se debe a la energía electroquímica natural de las patatas. Las células electroquímicas, abundantes tanto en este como en muchos otros vegetales, convierte la energía química en energía eléctrica y al ser conectadas al reloj, éste funciona alimentado por las patatas.

EDAD
Está recomiendo para niños/as del último año de preescolar o segundo ciclo de Educación Infantil, de 5-6 años.

TEMPORALIZACIÓN
Preparación previa:
5 minutos para distribuir los materiales en cada mesa de trabajo.
5 minutos para la explicación y la selección individual de materiales.
Desarrollo:
20 minutos para su realización incluyendo el fenómeno químico que está ocurriendo en el paso.

RIESGO
1 Los niños pequeños deben estar supervisados cuando se realice este experimento. Los clavos están afilados y pueden causar lesiones si se manipulan incorrectamente. También debe ser supervisado como desechar las pilas.

RECURSOS
Recursos materiales:

  • 2 patatas grandes.
  • 2 clavos galvanizados (de zinc).
  • 2 clavos de cobre.
  • 3 cables puente (con tenazas en cada extremo).
  • Un reloj tipo LCD que funcione a base de pilas.

materiales

Recursos no materiales:

  • Maestro/a de Educación Infantil
  • Apoyo, Técnico Superior en Educación Infantil
  • Familiares de los alumnos/as

PRESUPUESTO ORIENTATIVO
Presupuesto para una clase de 25 alumnos/as.
50 patatas – 0 €
50 clavos galvanizados (de zinc) – 2 €
50 clavos de cobre – 2 €
75 cables puente con tenazas – 10 €
25 relojes – 0 €
Presupuesto total 14 €

OBEJTIVOS DIDÁCTICOS

  • Explorar fuentes de energías verdes.
  • Aprender acerca de la electricidad y las reacciones químicas que se producen.
  • Despertar el interés por aprender y descubrir.
  • Lograr que los niños aprendan cosas nuevas de una forma dinámica y divertida.
  • Aumentar la capacidad creadora y artística, a través de actividades manuales.
  • Introducirlos en el mundo de la ciencia, a través de experiencias vividas por ellos.
  • Utilizar materiales cotidianos para hacer de la ciencia algo cercano.

DESARROLLO
Preparación:
Unos días antes se pasará una hoja informativa a los familiares de los niños/as para que los niños/as traigan el día del experimento un reloj LCD y dos patatas nuevas y grandes de sus casas. Así esa mañana se depositará en sus casilleros los materiales, para que el profesor/a pueda colocarlos en sus puestos de trabajo correspondientes.
Dispondremos el número de materiales por niño/a en sus mesas de trabajo y en la nuestra propia para servirles como ejemplo. Esto es, si en cada mesa hay 5 niños/as, pondremos 10 patatas, 10 clavos galvanizados (zinc), 10 clavos de cobre, 15 cables puente y 5 relojes LCD.
Una vez estén todos nuestros alumnos/as sentados en su mesa de trabajo iremos detallando los nombres de cada material y cada niño/a cogerá el número de objetos que se les indique.
Con los materiales necesarios para el experimento y su presentación, nos dispondremos a realizar el experimento.
Procedimiento:
1. Separamos un poco las patatas. Vamos a llamar a la primera patata la “A” y la otra patata B, marcándolas con un rotulador.

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2. Se coloca un clavo galvanizado (de zinc) en cada patata.

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3. Se coloca un clavo de cobre en cada patata y asegurándonos que los clavos o puntas no se toquen. En esta etapa es muy importante entender que este experimento sólo funcionará si los clavos galvanizados y los clavos de cobre están alejados tanto como sea posible en la patata, porque la distancia entre ellos es lo que genera la energía.

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4. Se retira la tapa de las pilas del reloj. Si el reloj tiene conectado una pila, la retiraremos. A continuación, identificaremos las polaridades de los conectores dónde se colocan las pilas en el reloj (símbolo “+”y símbolo “-“).

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5. Usaremos un cable puente que tenga tenazas en ambos extremos, y conectaremos una de las tenazas al clavo de cobre, para a continuación, conectar las tenazas del otro extremo del cable a la terminal positiva (indicada con el símbolo “+”) del compartimento de las pilas reloj.

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6. Conectamos el segundo cable puente entre el segundo clavo galvanizado de la patata B a la terminal negativa del reloj, marcada con el símbolo “-“.

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7. Finalmente, se conecta el tercer cable puente al clavo galvanizado de la patata A y conectamos su otro extremo a la punta de cobre de la patata B. En esta etapa los tres cables puentes están interconectados y entonces el reloj comenzará a funcionar.

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8. Revisamos el reloj. Ahora debería estar funcionando con la energía de las patatas. Una vez que el reloj funcione solo deberemos ajustar la hora.

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Explicación:
PASO 1. Cada patata trabajará como una “celda galvánica”, liberando energía eléctrica con base a reacciones químicas. La cáscara de la patata nos servirá como el casco de la celda, que mantendrá todos los implementos. El jugo de la patata servirá como el “electrolito”, en donde átomos y moléculas cargadas llamadas “iones” se disolverán y podrán fluir a través del tiempo. El ácido fosfórico diluido dentro de la patata proveerá iones de hidrógeno para la reacción.
Algunos átomos (o moléculas) fuertemente atraen electrones adicionales y se convierten en iones con carga negativa, llamados “aniones”, y otros son fácilmente despojados de algunos electrones y se cargan positivamente “cationes”. Cada elemento atrae electrones con fuerza diferente, debido a la carga diferente de protones en su núcleo, en donde se atraen los electrones, y a la forma en que las “valencias” marginales de electrones se acomodan alrededor del núcleo y de otros electrones. El jugo de la patata tiene ácido fosfórico diluido, donde algo de esto se disuelve disociándose en forma de cationes de hidrógeno (básicamente) y aniones de fosfato.
PASO 6. Cuando unes el electrodo de zinc (el forro en el clavo galvanizado) y el electrodo de cobre (el clavo o alambre de cobre) en la patata, cada metal, teniendo menos afinidad de electrones que los iones de hidrógeno, tienden a dividir sus átomos despojados de sus electrones por los iones de hidrógeno. Los hidrógenos neutros se unirán en moléculas de gas de hidrógeno y se disiparán; los cationes metálicos tenderán a dispersarse, y más hidrógeno dilatado continuará la reacción lentamente, burbujeando ácido de hidrógeno y consumiendo los metales.
El zinc tiene menos afinidad de electrones que el cobre. Por lo tanto, si conectas los electrodos con un conductor, como alambre, algunos de sus electrones tenderán a fluir en él desde el zinc al cobre.
La eliminación de algunos electrones desde el electrodo de Zinc hará que algunos de sus átomos caigan en forma de cationes y se disuelvan. El exceso de electrones en el cobre hará que el hidrógeno los impulse hasta allí, pero también tienden a hacer que el cobre mantenga sus electrones y no se corroa (o, de forma más precisa, cambie el equilibrio de la reacción de modo que los iones de cobre que caen tiendan a recuperar electrones y se vuelvan a conectar para corroerlo en red, un poco más o casi nada). La eliminación de los electrones del cobre y la adición de electrones al zinc tienden a acumular zonas de carga eléctrica que retardarían la reacción. Pero más electrones mantienen conduciéndose a través del alambre, y más iones de hidrógeno y zinc mantienen dispersándose través de la papa para mantener la solución fresca en cada electrodo, y para que la reacción continúe en marcha. La fuerza con la que el cobre atrae a los electrones pueden ser utilizados para hacer el trabajo, como encender tu reloj de pilas.
PASO 8. La reacción disminuirá conforme el metal del zinc y los iones de hidrógeno se vayan agotado. La fuerza con la que el hidrógeno sacó los electrones del zinc, de una manera muy indirecta, es lo que la celda genera de electricidad para el reloj, por supuesto, con un poco de “desperdicio”.
Cableando de extremo a extremo las pilas de las patatas, se convierten en un “circuito en serie”, jalando la corriente de electrones hacia el reloj el doble de veces, más de lo que se haría con tan sólo una patata. Más correctamente a esto se le llamaría “pila”, porque estás usando más de una “celda” electroquímica.
Si el reloj no funciona, comprueba que todas las conexiones estén firmes y en el orden correcto, y vuelve a comprobar las polaridades del reloj. Si aun así no funciona, entonces el reloj necesita más potencia de la que nuestra pila vegetal puede proporcionarnos.

CONCLUSIONES
Variantes de los materiales:
1. Este experimento puede hacerse con otros alimentos como el pomelo, el limón, la manzana, etc.
2. El reloj con pantalla LCD puede ser sustituido con un reloj normal de bajo voltaje, como aparece en el video de presentación de este experimento.
3. Podemos utilizar además otros objetos para hacer funcionar que sean de bajo voltaje, como una calculadora.
4. Otra variante de los materiales puede ser el empleo de chapas de cobre y chapas galvanizadas de zinc, ya que estas van a ser menos punzantes que los clavos y por tanto menos peligrosas.
5. También podemos emplear monedas de cobre para sustituir los clavos de cobre.
Este experimento es muy conocido en países como los EE.UU. donde se lleva a cabo en muchas de sus escuelas. Concretamente se me ocurrió este experimento viendo la famosa serie de televisión “Big Bang Theory”, donde un profesor de ciencia realiza varios experimentos a los personajes. La actriz femenina se pregunta cómo es posible que haga funcionar un reloj con una patata y la misma duda me surgió a mí por lo que me decidí a investigar.
Es un experimento sencillo y un descubrimiento fascinante para los niños, ya que utilizamos materiales muy comunes de su vida cotidiana.
A continuación dejo el link donde se puede ver el momento del capítulo donde aparece la escena a la que hago referencia:

NOMBRE Y APELLIDOS
Virginia Gaspar Navarro
Grado de Educación Infantil 3ºB
URJC, Móstoles

REFERENCIAS

http://es.wikihow.com/hacer-un-reloj-que-funcione-con-papas
De esta web he podido acceder al paso a paso, a su explicación científica y he obtenido las imágenes del desarrollo.

One thought on “SuperPotato

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