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Guión #008 · Física · Presión atmosférica · Combustión

La vela infinita

25 min Todos los cursos Aula Nivel: Básico

Objetivo didáctico

Comprender el concepto de presión atmosférica y su relación con la combustión y el consumo de oxígeno. El alumnado observa cómo al cubrir una vela encendida con un recipiente, el agua asciende hasta el interior del vaso, y aprende a distinguir el papel del calor, la presión y el consumo de O₂ en ese fenómeno. Este experimento clásico esconde una complejidad mayor de la que aparenta.

Fundamento científico

La explicación habitual («el agua sube porque la vela consume el O₂») es una simplificación incompleta que merece corregirse. El proceso real tiene dos fases:

1. Calentamiento inicial: mientras la vela arde, el aire caliente se expande. Parte del aire escapa por debajo del vaso, reduciendo la cantidad de moléculas dentro. Al apagarse la vela, el aire se enfría y se contrae, reduciendo la presión interior.

2. Consumo de O₂: la combustión (C + O₂ → CO₂) consume O₂ y produce CO₂ en proporción 1:1, por lo que el número de moléculas de gas no cambia por este motivo. El efecto principal es el enfriamiento del gas y la contracción del aire calentado previamente, no el consumo de oxígeno.

La diferencia de presión entre el exterior (presión atmosférica normal) y el interior del vaso (presión reducida) empuja el agua hacia arriba. La presión atmosférica exterior «empuja» el agua hacia dentro.

Materiales (por grupo)

· Vela pequeña o pastilla de cera (puede clavarse sobre un trozo de plastilina)
· Plato hondo o bandeja
· Vaso de vidrio transparente (grande, boca ancha)
· Agua coloreada con colorante (para mejor visibilidad)
· Mechero o encendedor (docente)
· Regla (para medir la altura del agua)
· Opcional: vela más alta para variar la altura del vaso

Preparación previa

  1. PClavar la vela sobre un trozo de plastilina en el centro del plato. Asegurarse de que queda vertical y estable.
  2. PVerter agua coloreada en el plato hasta cubrir 1-2 cm.
  3. PPreparar la pregunta de activación: «Cuando tape la vela con el vaso, ¿qué creéis que pasará con el agua? ¿Y con la llama?»
  4. PPreparar una segunda variación: colocar la vela fuera del centro para observar si el efecto cambia.

Desarrollo paso a paso

  1. 1Activación (3 min): Mostrar el montaje. «¿Qué pasará cuando tape la vela con el vaso? ¿El agua subirá o bajará? ¿Por qué?» Recoger hipótesis por escrito.
  2. 2Primera demostración (3 min): El docente enciende la vela y cubre con el vaso. Todos observan: la llama se apaga y el agua sube dentro del vaso. ¿Cuánto sube?
  3. 3Análisis de hipótesis (5 min): «¿Fue lo que esperabais? ¿Por qué subió el agua? La respuesta más habitual es "porque la vela consumió el oxígeno". ¿Es eso correcto? ¿Podemos probarlo?»
  4. 4Experimento de contraste (5 min): Repetir el experimento, pero esta vez marcar el nivel del agua ANTES de encender la vela, y comparar cuándo la vela sigue ardiendo vs. cuando ya se ha apagado. El agua empieza a subir antes de que se apague (por el calor), y sube más al apagarse (por el enfriamiento). Esto muestra que el calor es el factor principal.
  5. 5Medición (3 min): Medir cuántos cm subió el agua con la regla. Calcular el porcentaje del volumen del vaso que representa. ¿Se acerca al 21% (% de O₂ en el aire)?
  6. 6Debate de cierre (6 min): «¿Qué mecanismo es más importante, el calor o el O₂? ¿Por qué el agua sube más de lo que cabría esperar solo por el consumo de O₂? ¿Cómo funciona un ventosa?»

Preguntas guía

  • ¿Qué fuerza empuja el agua hacia el interior del vaso?
  • ¿Qué pasaría si el experimento se hiciera a gran altitud, donde la presión atmosférica es menor?
  • ¿Cómo funciona una ventosa? ¿Es el mismo principio?
  • ¿La llama se apaga por falta de O₂ o por exceso de CO₂? ¿Cómo podríamos saberlo?
  • ¿Por qué los astronautas en el espacio no pueden usar velas? ¿Qué forma tiene la llama en microgravedad?

Conexiones curriculares

1.º ESO · Física y QuímicaLa materia y sus propiedades. Gases. Presión.
2.º ESO · Física y QuímicaCombustión. Cambios físicos y químicos. Composición del aire.
3.º ESO · Física y QuímicaPresión de los fluidos. Principio de Pascal. Ley de los gases.
Biología · Todos los cursosComposición del aire. Oxígeno y respiración. CO₂ atmosférico.

Reflexión y cierre

Este experimento es uno de los más conocidos y más malinterpretados de la ciencia escolar. Usarlo como oportunidad para corregir un mito científico en tiempo real es más valioso que la demostración en sí. El método científico no sirve solo para descubrir cosas nuevas, también para revisar lo que creemos saber. ¿Cuántas otras «explicaciones» habituales son simplificaciones que merecen ser revisadas?

Adaptación TDAH
La vela infinita es visualmente espectacular y conceptualmente intrigante. La estrategia clave para alumnado con TDAH es plantear el experimento como un reto de detección de error: «La explicación habitual está mal. ¿Puedes encontrar la correcta?»
Gancho de activación
Roles durante la demostración
Estructuración del debate
Adaptación TEA
Este experimento tiene una llama visible y el agua sube de forma inesperada: dos elementos que deben anticiparse. Además, la corrección del «mito» (la explicación habitual está incompleta) puede confundir si no se introduce con cuidado, ya que implica que una fuente de autoridad (el libro) «estaba mal».
Anticipación completa
«Vamos a hacer un experimento con una vela y un vaso. El docente va a encender la vela y luego va a cubrir la vela con el vaso. Cuando la llama se apague, el agua del plato va a subir dentro del vaso. Esto va a pasar de forma lenta, en unos 5-10 segundos. La llama no va a hacer ruido. No hay ningún peligro si estás a 30 cm de distancia. Al final del experimento, vamos a hablar sobre POR QUÉ sube el agua: la explicación del libro (el oxígeno) no es completamente correcta, y vamos a descubrir la explicación más precisa. Esto no significa que el libro esté "mal" en todo, solo que esta explicación es una simplificación.»
Instrucciones de observación
1Observa el nivel del agua en el plato. Anota en tu ficha cuánto mide (en cm).
2El docente enciende la vela. Observa la llama.
3El docente cubre la vela con el vaso. Observa: ¿cuándo empieza a subir el agua? ¿Antes o después de que se apague la llama?
4Cuando la llama se apague y el agua deje de subir, anota el nuevo nivel del agua dentro del vaso. ¿Cuánto subió?
Consideraciones sensoriales
Dificultad de aprendizaje
La vela infinita tiene una explicación elegante pero abstracta (presión atmosférica). Esta adaptación concreta el concepto de presión usando analogías cotidianas y reduce la explicación a sus dos elementos esenciales.
Vocabulario clave
Presión atmosférica → el peso del aire que empuja sobre todo lo que hay en la Tierra.
Combustión → cuando algo se quema consumiendo oxígeno.
Vacío parcial → cuando dentro de un espacio hay menos aire que fuera.
Presión → fuerza que empuja sobre una superficie.
Analogías
Explicación en 3 pasos
1La vela calienta el aire dentro del vaso. El aire caliente ocupa más espacio y parte sale por debajo.
2La vela se apaga. El aire dentro se enfría y se encoge. Ahora hay menos aire dentro que fuera.
3El aire de fuera empuja el agua hacia dentro del vaso para equilibrar la presión. Por eso sube el agua.
Preguntas de comprensión adaptadas
Discapacidad sensorial
La vela infinita es visualmente clara pero tiene pocos estímulos táctiles o auditivos. Para DV, la descripción del proceso en tiempo real es esencial. Para DA, el experimento no tiene barreras significativas.
Adaptación para discapacidad visual
Adaptación para discapacidad auditiva
Evaluación accesible