Hace unos años vi un juguete, en el aparador de una tienda. Era un pato de plástico, o al menos eso parecía, que “tomaba” agua de manera indefinida. A este juguete, se le pone delante una tacita con agua; el pato se inclina, mete el pico en el agua, “bebe” y se pone derecho. Así permanece cierto tiempo. Después se va inclinando poco a poco, vuelve a meter el pico en el agua, “bebe” y otra vez se endereza.
Este juguete es un representante típico de los motores “gratuitos”. El mecanismo que origina su movimiento es muy ingenioso. El llamado “pato de Jottabich” oscila puntualmente alrededor del eje horizontal, metiendo cada vez su pico en el agua para beber, y levantando de nuevo la cabeza. Estos movimientos se repiten metódicamente sin motivo visible alguno y continúan mientras hay agua en el vaso. Aquí no existe ninguna diferencia de temperaturas entre el agua y el aire circundante, pues sus temperaturas son iguales.
El motivo del movimiento del pato se hace claro al estudiar su estructura. La “cabeza” del pato representa un vaso, unido por medio de un tubo recto con el “torso”, otro vaso grande en el cual este tubo entra de tal manera que casi llega hasta su fondo. La cavidad interior está llena de un líquido de fácil ebullición, éter dietílico (H5C2-O-C2H5) de tal manera que en posición horizontal su nivel se encuentra aproximadamente en la mitad del tubo. Para poner el pato en movimiento hay que meter su pico en el agua. Entonces el algodón, fijado en la cabeza, se humedece y como consecuencia de la evaporación del agua la cabeza se enfria algo. Esto conduce a cierta caída de la presión del vapor dentro del pato y al descenso de la temperatura del éter. En esta posición horizontal del pato los espacios de vapor de la cabeza y el torso se comunican a través del tubo y la presión en ellos se hace igual. Dado que la cantidad de líquido en el torso es algo mayor, él pesa más, la cabeza se levanta y el pato adquiere una posición inclinada. El líquido cierra la comunicación entre los espacios de vapor de la cabeza y el torso. El líquido en el torso se calienta hasta la temperatura del medio ambiente, se evapora parcialmente y el vapor que se forma expulsa una gran cantidad de líquido a través del tubo a la cabeza, la cual se hace más pesada y el pato mete de nuevo el pico en el agua. Ambas cavidades se comunican de nuevo, la presión se iguala y el líquido pasa nuevamente al torso. El proceso se repite y puede continuar mientras que en el vaso, del cual bebe el pat, tiene agua. Parece entonces una máquina de movimiento perpetuo.
Puesto que ordinariamente el aire no esta saturado de vapor de agua, en la superficie del agua se sucede continuamente su evaporación con la correspondiente disminución de la temperatura. En el vaso esto no se nota, hay mucha agua, pero la superficie de evaporación es pequeña. Pero la superficie de evaporación en la cabeza del pato es enorme, por poner un ejemplo si el diámetro de la cabeza del pato y el diámetro del vaso son el mismo, la relación de la superficie de la cabeza con la superficie del vaso es de 4 es a 1. Si cerrásemos el pato en una urna hermetica acabaria por pararse por saturación de humedad.
Originalmente los primeros “pájaros bebedores” llegaron a Europa desde Taiwan en los sesenta, pero los prohibieron porque los niños se podían intoxicar con el Metyleno clorídrico, producto que también se usa como quitaesmaltes… La realidad es que en México yo no los he encontrado a la venta en ninguna parte, así que a la primera oportunidad, en un viaje a los Angeles (hace mucho), me compré uno que funciona aún perfectamente, a pesar de que ya perdió sus plumas traseras.
El siguiente video muestra este simpático juguete científico:
¿Alguien sabe dónde se venden estos juguetes en México?