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Investigar la fusión del hielo 1
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Primero, pida a los estudiantes que compartan lo que saben sobre cómo se hace el hielo.
Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:
▪ Para hacer el hielo, tienes que congelar el agua.
▪ Pones agua en una bandeja y luego la pones en el congelador. Después de un tiempo, el agua se endurece y se convierte en hielo.
Recuerde a los estudiantes que la congelación ocurre cuando un líquido se convierte en sólido. En la mayoría de las condiciones, esto implica el enfriamiento de un líquido a cierta temperatura. Pida a los estudiantes que recuerden sus observaciones sobre las propiedades del agua líquida en la lección anterior. Pídales que enumeren estas propiedades en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 10).
Ejemplo de observaciones:
Sustancia: Agua
Propiedades antes del enfriamiento Propiedades durante el congelamiento Propiedades después de la fusión
▪ Transparente
▪ Líquida
▪ Sin olor
▪ El agua toma la forma de su recipiente.
Pida a los estudiantes que trabajen en parejas y reparta vasos de plástico transparentes con varios cubos de hielo a cada pareja. Pida a los estudiantes que registren las propiedades del hielo en la columna Propiedades mientras está congelado en sus Cuadernos de ciencias. A medida que el hielo se derrite, deben registrar las propiedades del agua líquida que se forma en la columna Propiedades después de que se derrite.
Ejemplo de observaciones:
Sustancia: Agua
Propiedades antes del enfriamiento Propiedades durante el congelamiento Propiedades después de la fusión
▪ Transparente
▪ Líquida
▪ Sin olor
▪ El agua toma la forma de su recipiente.
▪ Algunas partes son transparentes y otras están turbias.
▪ Sólida
▪ Dura
▪ Fría
▪ Sin olor
▪ Los cubos de hielo no toman la forma del recipiente. Mantienen su propia forma.
▪ Transparente
▪ Líquida
▪ Sin olor
▪ El agua comienza a tomar la forma de su recipiente otra vez.
Nota para el maestro
Es posible que los estudiantes no observen independientemente que el hielo no toma la forma de su recipiente. Para asegurarse de que se observe esta propiedad, pregunte a los estudiantes si el hielo está tomando la forma del vaso. Explique que todos los sólidos mantienen su forma sin importar su recipiente.
Si los estudiantes recuerdan haber visto una botella de agua congelada que toma la forma de su recipiente fuera de la clase, haga preguntas como las siguientes:
▪ ¿Qué pasaría si se destapa la botella y se pusiera de lado?
▪ ¿Qué sucedería con el hielo a diferencia del agua líquida?
► ¿Qué observaste cuando el hielo comenzó a derretirse y volverse líquido?
▪ El líquido tenía las mismas propiedades que el agua líquida.
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► ¿Crees que congelar el agua hizo una sustancia nueva?
▪ No creo que congelar el agua haya hecho una sustancia nueva. El agua se volvió sólida.
▪ No era una sustancia nueva porque se volvió a convertir en agua líquida cuando se derritió.
▪ Todavía era agua, al igual que cuando el agua hirviendo se convirtió en vapor de agua y luego volvió a convertirse en agua líquida.
Modelo de sólidos 10 minutos
Revise los modelos de la clase para el vapor de agua en el aire y el agua líquida de la lección anterior.
► Según lo que hemos aprendido hasta ahora, ¿cómo debemos representar el hielo? ¿Qué propiedades del hielo debería incluir nuestro modelo?
▪ Debemos usar partículas, como las que usamos para los líquidos y los gases.
▪ Creo que las partículas deben tener forma de cubos porque los sólidos no cambian de forma para adaptarse a su recipiente.
▪ Debemos usar el mismo color que usamos en los otros modelos porque el hielo se compone de partículas de agua.
▪ Las partículas deber estar muy juntas como estaban en el modelo de líquidos.
Verificación de la comprensión
A medida que los estudiantes muestran evidencia que respalda la aplicación de un modelo de partículas a sólidos, verifique la comprensión de que no se creó una sustancia nueva cuando el agua cambió de forma.
Evidencia
Escuche evidencia de que los estudiantes
▪ comprenden que las propiedades del agua líquida y el hielo indican que no se formó una sustancia nueva,
▪ explican que la sustancia siguió siendo agua durante el enfriamiento y el calentamiento, y
▪ que comprenden por qué las partículas en el modelo sólido deberían estar juntas y cómo esto permite que los sólidos retengan su forma.
Próximos pasos
Algunos estudiantes pueden necesitar ayuda para comprender que el hielo sigue siendo agua, aunque su apariencia sea diferente a la del agua líquida. Para estos estudiantes, considere usar un modelo físico hecho con bloques o cubos de conexión. Represente el agua líquida colocando los cubos no conectados en un recipiente. Para representar el congelamiento, pida a los estudiantes que conecten algunos cubos entre sí y observen cómo conservan su forma como un sólido. Para representar la fusión, pídales que separen las piezas y las coloquen en un recipiente nuevo para representar la formación de agua líquida. Pida a los estudiantes que expliquen cómo saben que no se formó una sustancia nueva durante estos cambios.
Diferenciación
Algunos estudiantes pueden beneficiarse de tener tiempo de reflexión individual para prepararse para esta discusión. Considere permitir que los estudiantes escriban sus respuestas a la pregunta antes de compartir.
Trabajen juntos para desarrollar un modelo de hielo de la clase. Pida a los estudiantes que registren este modelo final en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 9).
Ejemplo del modelo de los tipos de materia:
Vapor de agua en el aire (Gas) Agua (Líquido) Hielo (Sólido)
Comparta que el agua sufre un cambio de estado en cada parte del modelo. Explique que un estado es la condición en la que existe la materia. A través de sus investigaciones, los estudiantes han examinado los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.
► ¿Qué podemos decir ahora sobre la relación entre el estado de una sustancia y su energía?
▪ Sabemos que agregar energía puede hacer que una sustancia cambie de estado, como el agua que hervimos y el oro que se derritió en el video.
▪ Cuando el vapor de agua y el oro líquido se enfriaron, tenían menos energía y cambiaron de estado.
▪ El agua líquida debe estar realmente fría para hacer hielo, entonces la energía se va del agua de alguna manera.
Señale la relación de causa y efecto que los estudiantes describieron: las sustancias pueden cambiar de estado cuando se agrega o elimina la energía mediante el calentamiento o enfriamiento. Recuerde a los estudiantes que aunque el agua cambió de estado, observaron que la sustancia seguía siendo agua en cada investigación.
Nota para el maestro
El plasma es otro estado de la materia, pero no se explora en el 5.° nivel.
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Explique que los estudiantes deben continuar buscando evidencia para respaldar o mejorar este modelo a lo largo del módulo.
Actualizar la tabla y el modelo de anclaje 15 minutos
Dirija la atención de los estudiantes a la tabla de anclaje y pídales que piensen en sus investigaciones y los modelos de líquidos y sólidos que desarrollaron. Trabajen juntos como clase para resumir las ideas clave y agreguélas a la tabla de anclaje. Consulte los modelos si es necesario.
Ejemplo de tabla de anclaje:
Materia
Propiedades de los materiales
• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.
Tipos de materia
• El aire se compone de diferentes gases.
• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.
• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.
• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.
Sustancias cambiantes
• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.
Luego, consulte el modelo de anclaje. Pregunte a los estudiantes cómo se podría mejorar según sus modelos de líquidos y sólidos. Use las sugerencias de los estudiantes para actualizar el modelo de anclaje y la explicación, y luego pida a los estudiantes que actualicen sus modelos de anclaje en sus Cuadernos de ciencias.
Nota para el maestro
Actualice el modelo de anclaje con discreción en este punto. Si es útil para los estudiantes, considere agregar algunas partículas al agua, la base de granito y la estatua de cobre. La explicación actualizada también debería reflejarlos.
Para asegurarse de que se incluya el vapor de agua en esta actualización, pregunte a los estudiantes si puede haber vapor del agua en el aire alrededor de la estatua. Pídales que usen lo que saben sobre la evaporación para justificar la adición de vapor de agua al modelo de anclaje actualizado.
El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, hierro y granito) y el líquido (agua) en el sistema de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.
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5 minutos
Invite a los estudiantes a usar la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir para responder a la Pregunta del fenómeno ¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias? Pida a los estudiantes que compartan sus reflexiones y cualquier pregunta que todavía tengan sobre el calentamiento y enfriamiento de las sustancias. Coloque las preguntas nuevas en la cartelera de la pregunta guía.
Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:
▪ Sabemos que el agua puede cambiar de estado. También observamos que el oro cambia de sólido a líquido y viceversa. ¿Son iguales todos los cambios de estado de las sustancias?
▪ ¿Por qué algunas cosas, como los alimentos, cambian cuando los cocinas?
▪ ¿Quemar algo es igual que derretirlo?
Use las preguntas de los estudiantes para avanzar a la siguiente Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo producen el calentamiento o el enfriamiento una sustancia nueva?
