Ciencias Naturales 5 CABA Nuevo el mundo en tus manos

Ciudad Autรณnoma de

Buenos Aires

La presente publicación se ajusta a la cartografía oficial establecida por el Poder Ejecutivo Nacional a través del Instituto Geográfico Nacional por Ley 22963, con número de expediente en trámite.

Dirección general José Juan Fernández Reguera Coordinación y edición Equipo Aique Corrección Cecilia Biagioli Producción industrial Pablo Sibione Ilustraciones Pablo Tambuscio - Walter García - Nelson Castro Fotografías Archivo Aique - Ingimage - INTA - Wikimedia - Ricardo Cenzano - Nilce Enrietti Ana Garabedian - Marcelo Perinetti - Pablo Picca - Mario Ravaglia

Ciencias naturales 5 Ciudad Autónoma de Buenos Aires / Agustín Rela ... [et al.]. - 1a edición para el alumno. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : Aique Grupo Editor, 2017.

192 p. ; 27 x 22 cm. - (Nuevo el mundo en tus manos) ISBN 978-987-06-0696-3 1. Ciencias Naturales. 2. Educación Primaria. 3. Libro de Texto. I. Rela, Agustín CDD 372.357

© Aique Grupo Editor S. A. 2017 Francisco Acuña de Figueroa 352 (C1180AAF). Ciudad de Buenos Aires.

Teléfono y fax: (011) 4865-5000 E-mail: centrodocente@aique.com.ar // Web: www.aique.com.ar LIBRO DE EDICIÓN ARGENTINA Hecho el depósito que previene la ley 11723.

ISBN: 978-987-06-0696-3 Primera edición No se permite la reproducción parcial o total, el almacenamiento, el alquiler, la transmisión o la transformación de este libro, en cualquier medio, sea electrónico o mecánico, mediante fotocopias, digitalización u otros métodos, sin el permiso previo y escrito del editor. Su infracción está penada por las leyes 11723 y 25446.

Esta edición se terminó de imprimir en enero de 2017 en Impresiones Sud América. Andrés Ferreyra 3767/69, Buenos Aires, Argentina.

Ciudad Autónoma de

Buenos Aires

Agustín Rela, Jorge Sztrajman y Nora Stutman Silvia Hurrell (Técnicas de Estudio)

Organizador de estudio Liliana Acrich

Índice

Las mezclas de materiales .................................25 Tipos de mezclas ...........................................25 • Educación en valores: El agua en el cuerpo .25 • Infográfica: Las curiosas propiedades del agua ..26 • Actividades finales ........................................28 • Red conceptual. Para repasar y exponer ....29

el estudio de las Ciencias naturales..10

¿Qué son las Ciencias Naturales? ¿Cuáles son las Ciencias Naturales? ¿Cuál es el trabajo de los científicos? Así se trabaja en las Ciencias Naturales.

¿Qué son las Ciencias Naturales? ......................10 ¿Cuáles son las Ciencias Naturales? .................11 ¿Cuál es el trabajo de los científicos? ...............12 Así se trabaja en las Ciencias Naturales ............13

Las fuentes del sonido. La propagación del sonido en el aire y en otros medios. La velocidad del sonido. El eco como rebote del sonido. El eco y los animales. El eco en la vida cotidiana. El proceso de la audición y el espectro de sonidos audibles para el ser humano y para otros animales. La diferencia entre sonido y ruido. Diversidad de sonidos. Volumen, altura y timbre. El sonido estereofónico.

Los materiales y el calor ..........................................14

Los materiales y el calor. La temperatura. Los termómetros. La transferencia de calor. El equilibrio térmico. Los materiales y la temperatura. El aire, el agua y la temperatura. Los cambios de estado. Los cambios de estado en relación con la temperatura, el calor y la presión. El agua y la presión. Las propiedades del agua. Las mezclas de materiales.

El sonido .............................................................32 Las fuentes de sonido ...................................32 La propagación del sonido ............................33 • Experimentos: Hablar por un hilo ...................33 La velocidad del sonido .................................34 El eco ..................................................................35 El eco y los animales .....................................35 • Infográfica: Ecos que ayudan ..........................36 El proceso de la audición ...................................38 La diferencia entre sonido y ruido ................39 El sonido estereofónico ................................39 • Educación en valores: El sonido y la salud ..40 El espectro de los sonidos audibles ..................41 Las características de los sonidos .....................42 El volumen .....................................................42 El tono ...........................................................43 El timbre ........................................................43 • Actividades finales ........................................44 • Red conceptual. Para repasar y exponer .....45

¿Qué es el calor?.................................................16 La temperatura ..............................................16 Los termómetros ...........................................17 La transferencia de calor ...................................18 El equilibrio térmico ......................................18 Los materiales y la temperatura ...................18 El aire, el agua y la temperatura ....................19 Los cambios de estado ......................................20 Los cambios de estado y la temperatura .....21 Los cambios de estado y el calor .................22 • Experimentos: Enfriar sin heladera .................22 Los cambios de estado y la presión ..............23 El agua y la presión .......................................24

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Los materiales y el sonido ......................................30

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Los seres vivos

•Actividades

finales .........................................62 •Red conceptual. Para repasar y exponer ....63

........................46

Características de los seres vivos. Clasificación de seres vivos en unicelulares o multicelulares. El microscopio.

Su importancia, historia y uso. Los microorganismos: sus características. Las células eucariotas y procariotas.

Importancia de algunos microorganismos para el hombre: beneficiosos y perjudiciales.

el organismo humano y la nutrición ..............................64

El cuerpo humano. La función de nutrición. Los sistemas de la nutrición: digestivo, respiratorio, circulatorio y excretores. El control y la relación con el ambiente.

El sistema nervioso. Los órganos de los sentidos. Los sistemas de defensa, endocrino, locomotor y reproductor.

Características de los seres vivos ......................48 Las células y los organismos ........................49 Las células y la clasificación biológica ..........49 Un invento revolucionario: el microscopio ........50 ¿Quién descubrió las células? ......................50 Otras observaciones históricas .....................51 Microscopios actuales ..................................51 El uso del microscopio .......................................52 Preparación de la muestra ............................52 La observación ..............................................52 Estructura de las células ....................................53 Las células eucariotas ...................................53 Las células procariotas .................................54 El tamaño de las células ...............................54 Los virus no son células ................................54 Los microorganismos .........................................55 Las bacterias .................................................55 Los protistas .......................................................56 Importancia de los microorganismos ................57 Microorganismos beneficiosos .....................57 Microorganismos perjudiciales .....................58 • Educación en valores: Desechos biodegradables ...................................................58 • Experimentos: Células en nuestra boca ........59 • Infográfica: La lucha contra las infecciones bacterianas .........................................................60

La función de nutrición .......................................66 La función de control y relación con el ambiente ............................................67 La función de reproducción ..........................67 Los sistemas de la nutrición ..............................68 El sistema digestivo ......................................68 El sistema respiratorio ..................................69 El sistema circulatorio ...................................70 El sistema excretor urinario ..........................71 ¿Cómo nos alimentamos los seres vivos? .........72 Dos formas básicas de alimentarse ..............72 Diferencias entre alimentos y nutrientes .....73 Una dieta equilibrada ....................................73 Los biomateriales ...............................................74 Los hidratos de carbono ...............................74 Los lípidos .....................................................74 Las proteínas .................................................74 Las vitaminas ................................................75 El agua y los minerales .................................75 Los tipos de alimentos .......................................76 Los alimentos según su función ...................76 Los alimentos según sus características ......77 • Infográfica: Una alimentación adecuada.........78

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La transformación de los alimentos ..................80 De la harina de trigo al pan ...........................80 Los alimentos se contaminan .......................81 • Experimentos: Un alimento elaborado ..........81 La conservación de los alimentos .....................82 • Educación en valores: Conocer lo que se consume ........................................................83 • Actividades finales ........................................84 • Red conceptual. Para repasar y exponer ....85

La tierra en el sistema solar ..............................86

el cielo visto desde la tierra .......................................102

Los cuerpos del sistema solar: estrellas, planetas, planetas enanos, asteroides, satélites. El orden de los planetas. La fuerza de gravedad. La Tierra vista desde el espacio: forma, estructura, longitudes, características. La hidrosfera, características y relaciones con los otros subsistemas terrestres; corrientes y mareas. El ciclo del agua.

Los movimientos aparentes de los astros. Las estrellas vagabundas. La ubicación del polo sur celeste. El cielo en los hemisferios norte y sur. Las constelaciones. El Sol visto desde la Tierra. La analema. La Luna. Cambios en la apariencia de la Luna. Los modelos cosmológicos.

El sistema solar ...................................................88 El Sol ...............................................................88 Los planetas ...................................................89 Las órbitas ......................................................89 Los planetas interiores...................................90 Los planetas exteriores ..................................91 Los satélites ...................................................91 Otros astros del sistema solar ............................92 Los asteroides ................................................92 Los planetas enanos ......................................92 Los cometas ...................................................93 Las estrellas fugaces ......................................93

Los movimientos aparentes de los astros .............. 104 Las estrellas vagabundas ................................... 105 La ubicación del polo sur celeste ...................... 105 El cielo en los hemisferios norte y sur .................... 106 Las constelaciones ............................................. 107 Cruces en el cielo .................................................... 108 • Experimentos: Velocidad aparente del Sol ....... 108 • Educación

en valores: La contaminación

lumínica .........................................................................109 El Sol visto desde la Tierra....................................... 110 La analema ......................................................... 111

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La fuerza de gravedad.........................................94 El origen del Sol y la gravedad .......................94 El origen de los planetas y la gravedad .........95 • Experimentos: ¿Cómo giran los planetas? .....95 La Tierra vista desde el espacio ..........................96 Las partes de la Tierra………………………….96 El agua en la Tierra .........................................97 • Educación en valores: Cuidemos el agua .......97 • Infográfica: El ciclo del agua ............................98 • Actividades finales .......................................100 • Red conceptual. Para repasar y exponer ...101

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La Luna ..................................................................... 112 Cambios en la apariencia de la Luna................. 113 • Infográfica: Los modelos cosmológicos............. 114 • Actividades

finales ........................................... 116

• Red conceptual. Para repasar y exponer........ 117

Los movimientos de la tierra .......................................118 Los movimientos de rotación y de traslación. La rotación y la duración de los días planetarios. Diferencia horaria entre distintos paralelos. Duración del año y de los días en diferentes planetas. Las estaciones.

La traslación y la duración del año ...................124 Las estaciones del año.................................124 Los cambios de las estaciones ....................125 • Educación en valores: Al sol, con precauciones ..............................................125 Las horas de luz ................................................126 Las sombras .................................................126 Los días y los años en otros planetas ...............127 • Infográfica: Las estaciones y la vida ..............128 • Actividades finales .......................................130 • Red conceptual. Para repasar y exponer .......131 • Efemérides ......................................................132

Rotación y traslación.........................................120 Vueltas y vueltas ..........................................121 La rotación y la duración del día .......................122 Las horas del día y la iluminación ................122 Las diferencias horarias ...............................123 • Experimentos: Construyamos un reloj ..........123

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Cómo es

?

así son los capítulos del libro Páginas de apertura

Detalle de cada uno de los contenidos.

Preguntas que ayudan a evaluar los saberes previos de los temas que van a estudiarse.

idos

Páginas de conten

Técnicas de estudio: en todos los capítulos se ofrece una progresión de estas técnicas destinadas a adquirir mejores hábitos de estudio, a desarrollar competencias para comprender los textos e integrar los conocimientos.

Glosario: definiciones claras de los conceptos más importantes de cada capítulo.

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Actividades: diferentes propuestas didácticas para resolver de manera individual o en grupo. Operan sobre la comprensión y sistematización de los contenidos fundamentales.

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Diferentes tipos textuales presentan los contenidos del capítulo.

Organizador de estudio

Secciones especiales

Un nuevo espacio de aprendizaje con las siguientes secciones: Actividades Para saber +: textos que complementan o amplían los contenidos centrales.

Experimentos: procedimientos de fácil realización que nos ayudan a aprender haciendo.

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Actividades finales: al concluir cada capítulo, propuestas para repasar lo estudiado.

Red conceptual: un esquema para repasar y exponer de manera oral los temas estudiados.

Infográfica: mediante imágenes atractivas y textos breves, se profundiza en un tema clave relacionado con el capítulo.

Variedad de propuestas didácticas (cuestionarios, cuadros, esquemas, entre otras) para repasar y ahondar en los contenidos abordados en cada capítulo.

Ficha resumen Para completar sobre uno de los temas del capítulo. Esta sección posibilita ordenar las ideas y exponer de manera oral con mayor claridad.

Autoevaluación

Educación en valores: para conocer y reflexionar sobre los principios éticos para una mejor convivencia.

Historias de vida: información que destaca las cualidades o virtudes de los hombres y mujeres que hicieron historia.

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Se concreta mediante diferentes propuestas, como laberintos, crucigramas, epígrafes “perdidos”, sopas de letras, ¿verdadero o falso?, entre otras.

Los materiales y el calor • Los materiales y el calor. La temperatura. Los termómetros.

• La transferencia de calor. El equilibrio térmico. Los materiales y la temperatura.

• El aire, el agua y la temperatura.

• Los cambios de estado. Los cambios de estado en relación con la temperatura, el calor y la presión. El agua y la presión.

Las propiedades del agua.

• Las mezclas de materiales.

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Contenidos

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

Atardecer en el campo

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“El viento había cesado por completo, y con la calma del atardecer, en que el termómetro comenzaba a caer velozmente, el valle helado expandía su penetrante humedad, que se condensaba en rastreante neblina en el fondo sombrío de las vertientes. Revivía, en la tierra ya enfriada, el invernal olor de pasto quemado; y cuando el camino costeaba el monte, el ambiente, que se sentía de golpe más frío y húmedo, se tornaba excesivamente pesado de perfume de azahar”.

Horacio Quiroga: “El alambre de púa”, en Cuentos de amor, de locura y de muerte. Buenos Aires: Libertador, 2008.

¿Qué imaginás que es el equilibrio térmico? Explicalo con tus palabras. ¿Para qué sirven los termómetros? ¿Qué significa que el termómetro caiga? ¿Qué es la condensación?

Describí los cambios de estado del agua en la naturaleza.

1515

QUÉ ES EL CALOR?

de estudio

Explorar los textos

Conocer las partes del libro Antes de abrirlo, un libro te ofrece muchos datos sobre su contenido. Generalmente, la tapa contiene un título, imágenes, el nombre del autor y el de la editorial que publicó el libro. La contratapa describe el contenido, y en el lomo, se repiten algunos datos.

•

Leé y observá: la tapa, la contratapa y el lomo de este libro. ¿Qué información te ofrece cada parte?

Comparalo con otros libros que usás en la escuela.

Tabla de temperaturas ¿ Dónde?

Grados centígrados (°C)

La más baja de la atmósfera, a unos 85 km de altura.

-143

Freezer.

-18

Congelador.

-5

Se congela el agua.

0

Heladera.

5

Normal del cuerpo humano.

37

Hierve el agua.

100

Se funde el oro.

1063

Superficie del Sol.

5500

Las temperaturas inferiores a los 0 °C se indican con un signo menos (-). Por ejemplo, -18 °C significa ‘18 grados bajo cero’.

El calor es una forma de transferencia de energía y puede pasar entre los cuerpos, siempre que uno esté más caliente que el otro. A veces, hace falta quitarle calor a un objeto; por ejemplo, para que se enfríe el agua, la ponés dentro de la heladera. Otras veces, necesitás agregar calor; por ejemplo, cuando cocinás los alimentos. Si pensás en situaciones de la vida cotidiana, te darás cuenta de que el calor es muy importante en nuestras vidas.

La temperatura Si decimos que algo está más caliente o más frío que otra cosa, nos referimos a su temperatura. La temperatura es una magnitud, de modo que si un cuerpo está más caliente, tendrá una temperatura mayor.

La temperatura que tiene un cuerpo se indica, en casi todos los países, de acuerdo con la escala Celsius, es decir, en grados centígrados (°C). Si la temperatura del ambiente es de unos 4 °C, sabés que tenés que abrigarte, porque es un día frío. Si la temperatura del ambiente es de unos 30 °C, sabemos que hace calor: no podés salir abrigado. Una forma de conseguir que suba la temperatura de un cuerpo es darle calor. Y un modo de lograr que la temperatura baje es hacer que el cuerpo pierda calor. Para que el calor pase de un cuerpo a otro, las temperaturas de los dos cuerpos tienen que ser diferentes.

Cuando cocinamos un alimento, le damos calor en el microondas, por ejemplo. En cambio, cuando queremos enfriar algo, lo llevamos a la heladera y le quitamos calor.

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Técnicas

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

Para saber

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Los termómetros Habrás observado que al entrar a una pileta, sentís que el agua está fría; pero después de un rato, esa sensación desaparece, y el agua te parece más caliente. Cuando terminás de bañarte seguramente sentís un poco de frío, aunque sea un día caluroso. También suele pasar que si un día de invierno te quedás quieto, sentís frío; pero si ese mismo día, corrés y hacés ejercicio, es posible que te acalores…

Estos ejemplos demuestran que nuestras sensaciones con respecto a la temperatura, a veces, no son muy confiables.

Para tener una medida de la temperatura de un cuerpo, que no dependa de las distintas sensaciones, se utiliza un instrumento llamado termómetro. Hay muchos tipos de termómetros, pero todos funcionan por algún elemento que tienen en su interior, que cambia cuando se modifica la temperatura.

El termómetro clínico se usa para saber si una persona tiene fiebre. Los más antiguos tienen adentro una columna con mercurio, un metal líquido que aumenta de volumen cuando se calienta. Al entrar en contacto con tu cuerpo, el mercurio sube por la columna e indica tu temperatura, la que podés leer en la escala que tiene marcada en grados centígrados. Se llama termómetro de máxima, porque indica la temperatura más alta que alcanzó. Cuando queremos usarlo nuevamente, debemos sacudirlo, para que la columna de mercurio baje. Actualmente no se venden, ya que el mercurio es peligroso para la salud y puede contaminar el ambiente.

Los termómetros clínicos clásicos tienen una escala centígrada.

Está prohibida su venta y se recomienda dejar de usarlos ya que el mercurio es peligroso para la salud. Los más modernos, en cambio, indican el valor de la temperatura de forma digital, en una pantalla semejante a la de una calculadora.

17 17

¿Frío o calor?

El termómetro clínico sirve para medir temperaturas comprendidas entre 35 y 42 °C. En cambio, los termómetros de laboratorio son capaces de medir temperaturas mayores que 100 °C y menores de 0 °C. Los más empleados pueden medir desde -10 °C hasta 200 °C. A diferencia del termómetro clínico, el de laboratorio no retiene la máxima temperatura registrada, sino que indica la de cada momento.

Actividades ¿Qué diferencia hay entre calor y temperatura? ¿O es lo mismo?

Si tocás algo y lo sentís caliente, ¿podés confiar en esa sensación? ¿Por qué? ¿Para qué sirven los termómetros?

de estudio

Acompañar la lectura

Leer títulos y subtítulos Los temas que se tratan en el texto están referidos en los títulos y subtítulos. Leer estos últimos puede darte una idea acerca del contenido.

• Leé el título y los subtítulos

de esta doble página. ¿Sobre qué tratará el texto? ¿Qué diferencia hay entre el título y el subtítulo? ¿Por qué será?

LA TRANSFERENCIA DE CALOR Si dos cuerpos con diferentes temperaturas se ponen en contacto, se transmiten calor. Esto significa que el calor pasa del cuerpo más caliente al más frío: si no cambian de estado, el cuerpo más caliente se va enfriando, y el frío se va calentando.

El equilibrio térmico Decimos que hay equilibrio térmico entre dos cuerpos cuando tienen la misma temperatura. Por ejemplo, si sacás una jarra con agua fría de la heladera y la dejás sobre la mesada, la jarra y el agua recibirán el calor del ambiente. Si esperamos el tiempo suficiente, el agua alcanzará la temperatura del ambiente, es decir, las temperaturas de ambos serán iguales, y ya no intercambiarán calor: se habrá alcanzado el equilibrio térmico.

Los materiales y la temperatura Algunos materiales aumentan su temperatura fácilmente con poco calor. En cambio, otros son más difíciles de calentar: requieren mucho calor para que suba su temperatura. Por ejemplo, un kilo de agua necesita más calor que un kilo de aceite para llegar a la misma temperatura.

Más calor Menos calor

Acero

Agua líquida

Alcohol

Goma

Hielo

Mármol

Cuanto más alta es la barra del gráfico, más calor tiene que recibir el material para alcanzar la misma temperatura.

El equilibrio térmico se alcanza luego de que el calor pasa desde el líquido caliente de la taza hasta el ambiente; y se igualan las temperaturas.

Si observás este gráfico de barras, de los seis materiales que se mencionan, el acero, un metal, es el que menos calor necesita para calentarse. Los metales se calientan y se enfrían con más facilidad que el agua. El agua necesita mucho calor para elevar su temperatura. Esa propiedad del agua la convierte en uno de los mejores refrigerantes; por eso se la utiliza, por ejemplo, para enfriar los motores de muchos autos.

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Técnicas

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

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El aire, el agua y la temperatura Como habrás notado en la tabla, los metales se calientan y se enfrían con más facilidad que el agua. Pero el aire se calienta y se enfría aún más fácilmente. Por ejemplo, si en un día de mucho frío apagás la estufa, el aire de la habitación que estaba caliente se enfriará en unos pocos minutos. Por el contrario, si calentás agua y la dejás expuesta a la temperatura del ambiente, se enfriará; pero, en comparación con el aire, tarda más tiempo.

En las playas, por las mañanas, el agua del mar está fría, aunque el aire esté caliente. Esto ocurre porque el agua todavía no se calentó lo suficiente por la acción del sol. Por la noche, cuando el aire ya se enfrió, el agua del mar todavía está caliente, porque conserva por más tiempo el calor que ganó durante el día.

En los desiertos y en los lugares de climas muy secos, durante el día, hace mucho calor y, por la noche, mucho frío. Esto sucede debido a que el aire se calienta enseguida durante las horas de sol y pierde ese calor rápidamente durante la noche.

En cambio, en los lugares cercanos al mar y en las zonas muy húmedas, el agua ayuda a que los cambios de la temperatura del ambiente sean más lentos; así, en estas zonas, no hay tanta diferencia de temperatura entre el día y la noche. Por esta razón, se dice que el agua tiene un efecto atemperante sobre los cambios de temperatura.

Los días calurosos de verano, la gente que vive cerca del mar, de ríos o lagunas se acerca al agua para refrescarse ya que el agua se calienta y se enfría más lentamente que el aire.

Actividades ¿Cuándo se alcanza el equilibrio térmico?

La gente que vive en los desiertos se encuentra completamente vestida, a pesar del calor extremo que hace de día (el aire está muy caliente) y del frío extremo de la noche (la temperatura del aire baja mucho). La ropa funciona como aislante térmico en uno y otro caso.

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En los desiertos, durante el día, hace mucho calor y, de noche, mucho frío. ¿A qué se debe esa gran diferencia de temperaturas?

Sólido

Líquido

Gaseoso

Según el estado de agregación del material, los componentes se hallan más agregados o más separados entre sí.

El agua que usamos habitualmente se encuentra en diferentes estados. Si abrís la canilla para beber o para lavarte las manos, sale agua en estado líquido. Si necesitás enfriar una bebida, sacás cubitos del congelador: es agua en estado sólido (hielo). Pero cuando ponés agua para hacer un té y hierve, se convierte en gas y pasa a formar parte del aire. Eso mismo les pasa a muchos materiales.

Un mismo material puede presentar distintos estados de agregación: sólido, líquido o gaseoso, que tienen características y propiedades diferentes.

En el estado sólido, los componentes del material se encuentran muy unidos entre sí. Por esto, los sólidos tienen forma y volumen definidos.

En el estado líquido, los componentes se hallan menos unidos; por eso, este estado no tiene forma definida y puede fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene.

En el estado gaseoso, los componentes se encuentran en una unión mínima; tampoco en este estado disponen de una forma definida; el gas tiende a distribuirse por todo el espacio disponible.

Si ponés agua líquida en el congelador, cuando alcance la temperatura de los 0 °C, se empezará a convertir en agua sólida (hielo). Al contrario, si la calentás sobre el fuego, al llegar a los 100 °C, hierve.

Esto significa que comienza a transformarse en gas (vapor de agua).

El pasaje de un estado de agregación a otro se llama cambio de estado y, cuando ocurre, no se altera la composición del material: sigue siendo el mismo. Existen distintos nombres para designar los pasajes entre los diferentes estados. Te los mostramos en estos esquemas.

Solidificación

Líquido

Fusión

Sólido

Líquido

Sublimación o

Condensación

Sólido

Sublimación

Vaporización

volatilización

Gaseoso

inversa

Gaseoso

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LOS CAMBIOS DE ESTADO

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

Los cambios de estado y la temperatura Los materiales cambian de estado a diferentes temperaturas. La temperatura a la que un material pasa de sólido a líquido se llama punto de fusión, y la que pasa de líquido a gaseoso se denomina punto de ebullición. La siguiente tabla muestra esas temperaturas para algunos materiales.

Punto de

fusión (ºC)

Alcohol

-17

78

Mercurio

-39

357

0

100

Plomo

328

1750

Hierro

1539

2750

Agua

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Punto de

ebullición (ºC)

¿Alguna vez pusiste alcohol en el congelador? Se congela a los -117 ºC, una temperatura mucho más baja de la que tienen los freezers o los congeladores de las heladeras. Por eso, dentro de ellos, permanece líquido.

Para que ocurra la vaporización de un líquido, no hace falta que alcance la temperatura de ebullición. Por ejemplo, la ropa mojada se seca después de un rato. Este proceso se llama evaporación: el agua se transformó en vapor de agua. La evaporación, al contrario de lo que sucede en la ebullición, ocurre solo en la superficie del agua.

Al calentar agua, la temperatura sube hasta que alcanza los 100 °C (temperatura de ebullición). En ese momento, el agua hierve y se transforma en vapor. Sin embargo, mientras hierve, la temperatura del agua no aumenta, se mantiene en los 100 °C. Por eso no hace falta mantener la llave de gas al máximo. Lo mismo ocurre con todos los cambios de estado y con todos los materiales: durante el cambio de estado, la temperatura no se modifica.

El hielo seco es dióxido de carbono congelado. Si se expone a la temperatura del ambiente, se sublima o volatiliza; es decir, pasa directamente de ser sólido a gaseoso. Si se lo coloca en un vaso con agua, se volatiliza más rápido. Un ejemplo del proceso contrario, la sublimación inversa, es cuando durante las mañanas muy frías, se forma la escarcha que ves en el pasto o sobre los autos: la baja temperatura del aire hace que el vapor de agua que este contiene se solidifique.

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La escarcha se produce debido a la sublimación inversa.

¿Sabés por qué las papas fritas se cocinan en aceite caliente y no, en agua?

El agua solo puede alcanzar los 100 °C, porque a esa temperatura hierve. Las papas cocinadas en agua (hervidas) quedan blancas y blandas. El aceite, en cambio, hierve a los 300 °C, y la mayor temperatura hace que las papas queden doradas y crocantes (fritas).

Actividades ¿En qué estados de agregación pueden estar los materiales? ¿Qué son el punto de fusión y el punto de ebullición?

Al salir de la pileta, la vaporización del agua sobre tu piel le quita calor y te da sensación de frío.

Para que el agua en estado líquido se convierta en vapor (vaporización), necesita recibir calor. Lo mismo ocurre para que el hielo se derrita (fusión). En cambio, en el pasaje de vapor a líquido (condensación), y de agua líquida a hielo (solidificación), pasa calor al ambiente.

Lo mismo sucede con todos los materiales: toman calor en la vaporización y en la fusión, y ceden calor en la condensación y en la solidificación.

Al salir del agua de una pileta o del mar, sentís frío, aunque sea un día muy caluroso. ¿Por qué? Porque el agua que queda sobre tu piel se vaporiza, le quita calor y te da sensación de frío. Al secarte, esa sensación desaparece. Lo mismo ocurre si te frotás alcohol sobre la piel: el alcohol se evapora rápido (más rápido que el agua), toma calor de tu piel, y enseguida sentís frío. Cuando te duchás con agua caliente, el baño se llena de vapor; y los vidrios y azulejos se mojan. Esto sucede porque el vapor de agua se conecta con los objetos fríos y les cede calor. Al hacerlo, se produce la condensación del vapor, que se transforma en pequeñas gotas, que mojan las superficies.

Experimentos

Enfriar sin heladera

Habrás notado que, después de hacer mucha actividad física, transpirás. Las gotitas de sudor de tu piel se evaporan en contacto con el aire y le quitan calor al cuerpo; es decir, lo enfrían. Ese modo de refrigeración se puede aprovechar para enfriar una bebida, sin llevarla a la heladera.

Vas a necesitar: una lata de gaseosa, una servilleta, agua de la canilla y un ventilador.

1. Mojá la servilleta en agua.

5. Respondé a estas preguntas.

2. Envolvé la lata en la servilleta mojada y ubicala delante de un ventilador encendido.

a. ¿Se enfrió la lata? ¿Por qué?

3. Cuando veas que la servilleta está seca, volvé a mojarla.

4. Después de un rato, fijate si la lata cambió de temperatura.

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b. ¿Qué función cumple el ventilador en la experiencia? c. Si en vez de una lata, usaras una botella de plástico, ¿cómo funcionaría esta experiencia?

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Los cambios de estado y su relación con el calor

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

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Los cambios de estado y la presión Los encendedores de gas descartables tienen adentro un líquido. Es el gas que, envasado a mucha presión, se encuentra en estado líquido, aunque la temperatura no sea baja. Cuando accionás el encendedor, la presión disminuye, y el líquido pasa al estado gaseoso.

El matafuego, también llamado extintor, permite apagar un fuego accidental y, así, prevenir los incendios. Consiste en un cilindro de metal, de color rojo, que tiene dentro un material en polvo que, al llegar al fuego, lo cubre y lo apaga. Para que el polvo salga, se llena el cilindro con un gas a alta presión, que suele ser dióxido de carbono —el mismo gas con el que se fabrican la soda y las bebidas gaseosas, y el mismo que expulsás como resultado de la respiración—. Como dentro del recipiente la presión es muy alta, el dióxido de carbono se encuentra en estado líquido. Al accionar el matafuego, baja la presión: el líquido se transforma en gas y sale rápidamente al exterior. Al salir, arrastra el polvo que sirve para apagar el fuego.

En los encendedores, debido al cambio de presión, el gas en estado líquido pasa al estado gaseoso.

Para saber

M aíz explosivo Las palomitas de maíz se obtienen calentando un tipo especial de granos de ese cereal.

Cuando la temperatura sube más allá de los 100 °C, el agua del maíz hierve y se transforma en vapor. Como el vapor no puede escapar, va aumentando la presión sobre las paredes del grano, hasta que al final explota.

Se prepara en un recipiente con tapa, porque los granos saltan al explotar.

En inglés, se llama a este alimento pop corn (de pop, el sonido de la explosión, y corn, ‘maíz’). En Buenos Aires y en otras regiones de nuestro país, se lo conoce como pochoclo, de pop y choclo (‘maíz’, en idioma quechua).

Actividades Cuando tenés la ropa mojada, sentís frío. ¿Por qué?

Durante los cambios de estado, ¿qué ocurre con la temperatura?

En los matafuegos, el cambio de presión genera un cambio de estado.

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La presión, ¿influye en los cambios de estado? ¿De qué manera?

de estudio

Organizar la información

Construir tablas Después de leer, y según el contenido del que se trate, se puede volcar la información en una tabla, compuesta generalmente por filas y columnas.

•

Leé y releé el tema “El agua y la presión” y luego completá la actividad 5 del Organizador de estudio.

Voy al Organizador.

Actividades

En términos generales, cuando aumenta la presión, también aumenta la temperatura de los cambios de estado. Las personas que viven en lugares elevados, como la puna, el altiplano del noroeste de nuestro país, saben que allí el agua hierve a menos de 100 °C. ¿Sabés por qué? En esos lugares, la presión atmosférica, es decir, la que ejerce el aire sobre todos los objetos, es menor. Esto hace que disminuya el punto de ebullición del agua. La presión es menor, y la temperatura del cambio de estado también lo es.

Las llamadas ollas a presión tienen una tapa bien ajustada para que no haya intercambio gaseoso con el exterior. Cuando llevamos la olla sobre el fuego y se calienta, sube la presión dentro del recipiente. Por eso, en estas ollas, el agua hierve a más de 100 °C; y los alimentos tardan menos tiempo en cocinarse. En este caso, a mayor presión, la temperatura del cambio de estado aumenta.

En el caso del hielo, el agua tiene un comportamiento distinto al de la mayoría de los materiales. Cuando la presión sube, se funde a una temperatura más baja, menor de los 0 °C. Cuando patinás sobre hielo las cuchillas de los patines ejercen presión, funden el hielo y permiten el deslizamiento sobre la delgada capa de líquido que se va formando a medida que el hielo se derrite.

¿Qué ventaja tiene cocinar en una olla a presión?

Los patines para hielo tienen cuchillas en vez de ruedas. ¿Por qué?

El deslizamiento se produce porque las cuchillas de los patines presionan sobre el hielo y lo funden.

Cuando el agua contiene sales, disminuye la temperatura a la que se congela. Por eso, en las zonas frías, el agua de mar permanece líquida a -1 o -2 °C. Esta propiedad se aplica, también, para evitar que el líquido de refrigeración de los motores de los autos se congele en los días de mucho frío.

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El agua y la presión

Técnicas

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

LAS MEZCLAS DE MATERIALES El aluminio, el cobre o la sal son materiales puros, porque están formados por un solo componente. Una ensalada de frutas, en cambio, es una mezcla porque está compuesta por varios componentes.

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Tipos de mezclas Muchas veces, podés distinguir con claridad los materiales que componen una mezcla, como un budín con pasas, por ejemplo. Decimos que se trata de una mezcla heterogénea. En otros casos, no podés distinguir los componentes —ni siquiera con un microscopio—, este tipo de mezcla es homogénea. Muchos materiales, como los metales, parecen puros, pero en realidad, son mezclas homogéneas llamadas aleaciones. El agua que bebemos tampoco es un material puro, porque contiene pequeñas cantidades de sales y de otros elementos, que no podemos ver. Es una mezcla homogénea. Lo más parecido al agua pura es el agua destilada o desmineralizada, que es aquella a la que le quitaron casi todas las sales minerales que contenía. Se la emplea en laboratorios, para radiadores de autos y para planchas que usan vapor. La sal de mesa es un material puro.

Algunas publicidades ofrecen “agua mineral pura”. Quieren decir que no está contaminada y que es buena para la salud. Sin embargo, no es pura ya que el agua mineral es una mezcla con más minerales que el agua corriente.

Educación en

valores

El agua en el cuerpo

El agua es la sustancia más abundante de nuestro cuerpo: forma sus tres cuartas partes. Por ejemplo, en una persona de 80 kilos de peso, 60 kilos le corresponden al agua. Como perdemos agua, a través de la transpiración y de otros procesos, hay que beber para reponerla. Por eso es tan importante tomar agua. Una persona puede sobrevivir muchos días sin comida, pero no sin agua. Una de sus funciones es regular la temperatura corporal: cuando hace calor y transpiramos mucho, la evaporación de esa transpiración le quita calor al cuerpo y, así, evita que aumente nuestra temperatura.

Otra de las funciones del agua es amortiguar los golpes, pues evita que se dañen nuestros órganos internos.

1. Reúnanse en grupos y averigüen: ¿qué ali-

mentos aportan más agua al organismo?, ¿cuántos litros de agua deberíamos beber?, ¿por qué es importante hidratarse mientras hacemos actividad física?

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Infográf i c a Las curiosas propiedades del agua El agua tiene cualidades que la distinguen de otras sustancias y la hacen especial para la vida y para muchas aplicaciones cotidianas.

El agua como refrigerante De los materiales comunes, el agua es el que mucho su propia temperatura. Eso la hace ideal para enfriar metales.

Metal para enfriar

Manguera de agua Esta agujereadora tiene una cone xión de agua para enfriar el met al que se sobrecalienta al taladrar.

El agua como atemperante

Alimento Agua

Cuando se entrega calor a un cuerpo y se desea que su temperatura suba de a poco, conviene interponer agua entre el cuerpo y la fuente de calor. Así se aprovecha el poder atemperante del agua.

En el baño María, el recipiente con el alimento para cocinar se coloca dentro de otro con agua, y este último va sobre el fuego.

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puede intercambiar más calor sin modificar

Capítulo 1 • Ciencias Naturales 5

El agua como protector contra el frío En los lugares muy fríos, el agua de los lagos a

El agua como disolvente

veces se congela. Como el hielo flota en el agua,

El azúcar, la sal, el alcohol y muchas otras

forma una capa aislante que protege al resto del

sustancias son solubles en agua. Eso

agua de que se congele en su totalidad.

significa que, al mezclarlas con esta, se disuelven y forman una mezcla homogénea.

Aceite

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Agua

Sal

Agua Si el hielo no flotara en el agua, el lago se congelaría por completo.

Algunas sustancias, como la sal, son solubles en agua. Otras, como el aceite, no.

El agua como extintor del fuego Para apagar el fuego, es común echarle agua. Esta absorbe mucho calor y, al disminuir la temperatura, el fuego se extingue.

Actividades ¿Por qué el agua es t an buen refrigerante? ¿Qué signif ica soluble en agua?

Para apagar fuego en aceite o junto a conexiones eléctricas, no hay que usar agua, sino extintores de polvo químico. Este priva al fuego del oxígeno, y entonces lo apaga.

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Para trabajar en grupo: encuentren ejemplos en los que no sea adecuado usar agua para apagar el fuego.

Actividades finales

1

¿Cuál se calienta más?

2

Las figuras muestran diferentes materiales, pero todos pesan lo mismo. Si a todos se les da la misma cantidad de calor, ordenalos en sentido creciente de acuerdo con el aumento de temperatura que se consigue en cada caso.

Los cambios de estado ¿Cómo se llama cada uno de los cambios de estado indicados? a. Tendemos la ropa mojada al sol y, al rato, está

seca: …………….................................................…….. b. Sumergimos hielo seco en agua, y salen burbu-

jas: …………………................................................…..

Hielo

…………….................................................……..……..

Alcohol

d. Ponemos una olla con agua al fuego, y comien-

za a hervir: …………............................................….. e. Al tomar un baño caliente, las paredes del baño Acero

Mármol

y el espejo se mojan: ………............................……… f. Colocamos agua en el congelador, y esta se

transforma en hielo: ……………….......................…..

Agua

3

Aire

¿Mezclas o materiales puros?

Para cada imagen indicá si se trata de un material puro, una mezcla homogénea o una mezcla heterogénea.

Balde de latón

Galletitas con chispas Agua mineral de chocolate

Agua corriente

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Aluminio para ventana

Arena

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c. Un cubito de hielo se transforma en agua: ……

Capítulo 1 2 • Ciencias Naturales Sociales 4 5• Ciudad de Buenos Aires

4

Red conceptual. Para repasar y exponer Leé esta red y repasá los contenidos que aprendiste en este capítulo. Te servirá para organizar los contenidos y exponerlos oralmente.

¿Agregados o desagregados?

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Líquido

Gaseoso

Sólido

Cambio de temperatura

Cambios de estado

Intercambio de calor

La temperatura se mantiene constante.

Presión

¿Puros o mezclados?

Uno

Material puro

Componentes

Homogénea

Dos o más

Mezcla

No se distinguen los componentes.

Heterogénea

Se distinguen los componentes.

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