El rincón de la Ciencia    I.S.S.N.: 1579-1149   nº 37, septiembre 2006
Cómo quemar acero (PR-57)
F. Barradas (IES Alpajés. Aranjuez, Madrid)

Quemar hierro (o acero, que es hierro en su mayor parte) parece muy difícil a primera vista.  De hecho, a los profesores les gusta poner la oxidación del hierro como ejemplo de una reacción muy lenta, mientras que la combustión sería una reacción del mismo tipo (una combinación con oxígeno que desprende energía) pero muy, muy rápida.

Y sin embargo........ ¡arde!

¿Qué necesitamos?

  • Lana de acero (estropajo metálico)
  • Pila de 9 voltios

 

¿Cómo lo hacemos?

Basta tocar un poco de lana de acero con los dos polos de una pila de 9 voltios para que arda.

Precauciones: ¡Cuidado con la lana de acero cuando está ardiendo!

La pila no se debería mantener mucho tiempo en contacto con el acero y no sólo para evitar que la lana arda de forma descontrolada, sino porque puede calentarse en exceso (y agotarse en muy poco tiempo).

Sugerencia ¿Y qué pasa si lo intentamos con una pila de 4,5 V de las de “petaca”? ¿Y con una de 1,5 V?

¿Cómo es eso posible que ocurra esto? 

Cuando el hierro o el acero se oxidan, el desprendimiento de calor es tan lento que puede disiparse sin que la temperatura suba apenas, pero si “ayudamos” al material dándole energía con la pila, por ejemplo, el calor se genera mucho más deprisa de lo que se pierde y la temperatura sube hasta alcanzarse el punto de ignición (unos 1000 ºC para el acero) a partir del cual la combustión continúa hasta que se agotan el oxígeno o el combustible.

 

 

 

 

 

 

 

 

El mecanismo por el que se transfiere energía a la lana de acero mediante la pila, es el de la resistencia eléctrica. Un  conductor, como el acero, está formado (ver figura) por una red de iones positivos (en azul) y a su alrededor un “mar” de electrones casi libres (en rojo) que se mueven aleatoriamente.

 Cuando se aplica una diferencia de potencial, por ejemplo con la pila, esos electrones empiezan a moverse además hacia el polo positivo y al hacerlo chocan de vez en cuando contra los iones positivos o contra otros electrones. En estas colisiones se trasforma en calor parte de la energía que hace circular la corriente (y bajo ciertas condiciones también en luz, como sucede en los filamentos de las bombillas).

Muy bien, pero entonces ¿por qué no arde un clavo de acero si lo ponemos en contacto con los dos polos de una pila? Sin entrar, de momento, en tecnicismos, digamos que el grosor del clavo es mucho mayor que el de la lana de acero (un valor típico para el diámetro de sus fibras es de 0,02 mm ) y sucede algo similar a lo que ocurriría si intentáramos prender con una cerilla el tronco seco de un roble centenario y una rama fina.

Una explicación auténtica del fenómeno requeriría estudiar cuantitativamente los valores de la resistencia (mucho mayor para los filamentos metálicos que para un clavo del mismo material) y su relación con la energía disipada en forma de calor, lo que dejaremos para otro día...

 

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