Bring Science Alive! Grade 5| Unit 3 Science Journal | Spanish by Teachers' Curriculum Institute (TCI)

¡Las ciencias toman vida Grado 5 El programa de TCI para el Grado 5 tiene cuatro unidades. En cada unidad hay un Diario de ciencias, que incluye actividades prácticas de investigación, texto con notas y actividades para verificar la comprensión.

Unidad 3

Unidad 1 Los seres vivos y los ecosistemas 1 ¿Qué es un ecosistema? 2 ¿Qué papel cumplen los productores en un ecosistema? 3 ¿Qué papel cumplen los consumidores en un ecosistema? 4 ¿Qué papel cumplen los descomponedores en un ecosistema?

¡Las ciencias toman vida Grado 5

5 ¿Cómo circulan la materia y la energía en un ecosistema? 6 ¿Cuándo es saludable un ecosistema? 7 ¿Cómo cambian los ecosistemas? 8 ¿Cómo cambian los ecosistemas con los seres humanos?

Cambios en la materia Diario de ciencias

Evaluación del desempeño: Planear un episodio de Viajes colosales

Unidad 2 Los sistemas de la Tierra 1 ¿Cuáles son los cuatro sistemas de la Tierra? 2 ¿Cómo influyen los sistemas de la Tierra en el estado del tiempo y el clima? 3 ¿Qué cambios producen los sistemas de la Tierra en la superficie terrestre? Evaluación del desempeño: Escribir un artículo sobre los sistemas de la Tierra

4 ¿Cómo afectan la agricultura, la ganadería y la industria a los sistemas de la Tierra? 5 ¿Cómo afectamos a los sistemas de la Tierra en nuestra vida diaria? 6 ¿Qué podemos hacer para proteger los sistemas de la Tierra? Evaluación del desempeño: Crear un anuncio de servicio público sobre el agua en tu comunidad

Unidad 3 Cambios en la materia 1 ¿De qué está hecha la materia? 2 ¿Por qué los materiales son diferentes? 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias? 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado? 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso? 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales? Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

Unidad 4 La Tierra, la Luna y las estrellas 1 ¿Qué hace la gravedad? 2 ¿Por qué el Sol brilla más que otras estrellas? 3 ¿Por qué existen el día y la noche? 4 ¿Cómo cambian las sombras durante el día y el año? 5 ¿Por qué las estrellas parecen moverse durante la noche y el año?

6 ¿Por qué la Luna parece moverse y cambiar de forma? 7 ¿Qué instrumentos usan los científicos para observar el espacio? Evaluación del desempeño: Entrenar a astronautas para la EEI

Ingeniería

Nombre:

¡Las ciencias toman vida! Grado 5

Unidad 3

Cambios en la materia ¡Acompaña a la chef López en su Cocina de Prueba de Panqueques! Como aprendiz de chef, estudiarás la ciencia de los panqueques.

1 ¿De qué está hecha la materia?.................................................6 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?..................................26 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?..........................42 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?...........................................................................62 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?.................................80 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?.................................................................... 100 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

... 120

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques................................................................. 138 Ingeniería

Fenómeno de anclaje Piensa en el fenómeno de anclaje de esta unidad: Cuando una masa pálida, pegajosa y líquida se cocina en la plancha, se convierte en un panqueque dorado, sólido y esponjoso. Completa la tabla. • Anota lo que sabes sobre el fenómeno de esta unidad. • Escribe preguntas con lo que quieres saber sobre este fenómeno. Lo que sé

Lo que quiero saber

Listas de verificación de la unidad A medida que completas cada lección, busca este icono anotar lo que aprendiste en la lección. Lección

y vuelve a esta página para

Lo que aprendí

1 ¿De qué está hecha la materia?

2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

Unidad 3 Cambios en la materia

Basándote en lo que aprendiste, explica el fenómeno de anclaje de la unidad: Cuando una masa pálida, pegajosa y líquida se cocina en la plancha, se convierte en un panqueque dorado, sólido y esponjoso.

Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Unidad 3 Cambios en la materia

Lección 1

¿De qué está hecha la materia?

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

INVESTIGACIÓN

Observar fenómenos Comenta: ¿Crees que el aire que te rodea está hecho de algo? Explica por qué.

Observa este fenómeno: El tamaño y la forma del globo cambian cuando la niña sopla para inflarlo.

¡Obsérvalo!

¿Alguna vez viste un globo con forma de animal? ¿Cómo toma el globo la forma del animal?

Piensa en lo que ya sabes sobre los tipos de globos que hay y cómo toman forma. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

INVESTIGACIÓN

Cómo inflar y equilibrar los globos En esta investigación, pondrás a prueba las propiedades del aire. Tu maestro seguirá estas indicaciones para llevar a cabo un experimento con globos. • Inflar un globo. Mantener la abertura cerrada (pero sin atarla). • Ahora, dejar escapar el aire. • Explica por qué el globo se estiró cuando el maestro sopló para inflarlo.

• Ahora, observa a tu maestro mientras deja escapar el aire de uno de los globos. • Explica por qué el globo se achicó cuando el maestro dejó escapar todo el aire.

• Por último, observa lo que sucede cuando tu maestro hace un agujero, con mucho cuidado, en uno de los dos globos que están atados a cada extremo de una regla. • Explica por qué la regla se inclinó hacia un costado cuando el maestro dejó escapar todo el aire de uno de los globos.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

INVESTIGACIÓN

Desarrollar un modelo de la materia Un modelo conceptual es un “modelo que está en tu mente” y te ayuda a entender algo. Ahora construirás un modelo conceptual de la materia. Para eso, comentarás las siguientes preguntas. ¡Usa la evidencia de las investigaciones! Dibuja y rotula un diagrama que represente de qué está hecho el aire.

Usa tu modelo para explicar por qué se inflan los globos cuando soplas.

Usa tu modelo para explicar por qué la regla se inclinó hacia un lado cuando uno de los globos se desinfló.

Usa tu modelo para explicar por qué la madera cubierta de papel de periódico se rompió.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

INVESTIGACIÓN

Vocabulario Empareja el término con la definición correcta. Banco de palabras materia

disolverse

partícula

estado de la materia

solución

1. la forma en que se mueven las partículas en la materia 2. cualquier cosa que ocupe espacio y tenga peso. Está hecha de partículas en movimiento. 3. mezclarse por completo con un material diferente 4. partes pequeñísimas que componen la materia 5. una mezcla en la cual las partículas de un material se mezclan de manera homogénea con las partículas de otro material

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. La materia es todo lo que tiene peso y ocupa espacio. La materia está compuesta de pequeñas partículas tan diminutas que no se ven.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

El aire tiene peso y ocupa espacio, pero no lo puedes ver. Por lo tanto, no toda la materia es visible.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Los científicos observan cómo funciona el mundo natural y pueden usar esa evidencia para construir modelos conceptuales. Esto ayuda a predecir resultados.

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Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

ya lo sé © Teachers’ Curriculum Institute

TEXTO

CON

NOTAS

1. La materia está hecha de partículas

Mira a tu alrededor y nombra los objetos que puedes ver y tocar. Quizás veas un lápiz y unas tijeras, o agua en una botella. ¿Qué tienen en común? Todos están hechos de materia. Todo lo que hay a tu alrededor está hecho de materia. La materia es cualquier cosa que ocupe espacio. Un lápiz y unas tijeras ocupan espacio, por lo que no puedes colocarlos en el mismo lugar. Puedes poner el lápiz encima de las tijeras o las tijeras encima del lápiz, pero no puedes poner uno dentro del otro. El agua y una botella de plástico también están hechas de materia. Cuando viertes agua en la botella, ambas parecen estar en el mismo lugar, pero no es así. La materia que compone la botella rodea el agua, por lo que la botella y el agua ocupan espacios diferentes. La materia siempre tiene peso. Sientes el peso de un vaso de agua porque el vaso y el agua están hechos de materia. Si viertes más agua en el vaso, pesará más porque tendrá más materia. Todos los objetos están hechos de materia, pero ¿de qué está hecha la materia? La materia está compuesta de partes mucho más pequeñas de materia llamadas partículas. No es posible ver las partículas sin usar ciertos instrumentos, como un microscopio muy potente, pero de todos modos ocupan espacio y tienen peso. Las partículas están en constante movimiento. Cuando miras un lápiz o unas tijeras, parecen inmóviles. Pero, en realidad, las partículas que forman el lápiz y las tijeras vibran de un lado a otro. Las partículas del agua siempre fluyen unas alrededor de otras, incluso cuando parece que el agua no se mueve. Las partículas de materia siempre están movimiento.

Todo lo que ves en esta foto está hecho de materia. Cada uno de estos objetos está hecho de pequeñas partículas, tan diminutas que no es posible verlas sin instrumentos especiales. Las partículas están en constante movimiento.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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CON

NOTAS

Imagina que tienes cierta cantidad de materia en un recipiente. Haz un dibujo que muestre que la materia tiene muchas partículas. Luego, escribe una oración que describa tu dibujo. Usa estos términos en tu oración: materia, partícula y movimiento.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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CON

NOTAS

2. Los estados de la materia

Las partículas están en constante movimiento, ¡pero no siempre se mueven de la misma manera! Las partículas pueden vibrar en su lugar, moverse unas sobre otras o separarse unas de otras. Observa algún tipo de materia que encuentres a tu alrededor. El estado de la materia es la forma en que se mueven las partículas en esa materia. En cada estado de la materia, las partículas están dispuestas de manera diferente. La forma en que están dispuestas las partículas y cómo se mueven alteran el volumen y la forma de la materia. Los cubitos de hielo del congelador son duros, el agua puede salir de un grifo y el vapor de agua sale de una olla de agua hirviendo y se mezcla con el aire. El hielo, el agua y el vapor de agua son estados diferentes de la misma materia: el agua. Tres de los estados comunes de la materia son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos El hielo es agua en estado sólido. Las partículas de los sólidos están juntas y fijas en su posición, por lo que no pueden moverse alrededor de las otras y solo pueden vibrar en su lugar. Las partículas de los sólidos son como canicas dentro de un frasco lleno. Las canicas pueden moverse apenas, pero no mucho. A diferencia de las canicas que están dentro de un frasco, las partículas de los sólidos están unidas entre sí. Si sacaras un sólido de un recipiente, conservaría su forma porque las partículas no se mueven. Los sólidos tienen un volumen y una forma fijos. La palabra fijos significa “que no cambian”, por lo que el tamaño y la forma de un objeto sólido no cambian. Dado que un libro es un sólido, ocupa siempre la misma cantidad de espacio y siempre tiene forma de libro. © Teachers’ Curriculum Institute

El hielo, el agua y el vapor son los diferentes estados del agua. El vapor de agua suele ser invisible, pero aquí puedes verlo cargado de pequeñas gotas de agua. En cada estado están presentes el mismo tipo de partículas, que se mueven de manera diferente.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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NOTAS

Los líquidos El agua del grifo es un líquido. Las partículas de los líquidos están muy juntas, pero pueden moverse. Las partículas líquidas siempre se desplazan como si fueran canicas en un tazón. Si inclinas el recipiente hacia adelante y hacia atrás, las canicas ruedan unas sobre otras y cambian de posición. Aunque las canicas se muevan, siempre se mantienen cerca unas de otras. Las partículas de un líquido fluyen unas sobre otras, pero permanecen juntas como las partículas de un sólido. Los líquidos tienen volumen fijo, pero no tienen forma fija. La cantidad de espacio que ocupa un líquido no puede cambiar, pero su forma sí. Si viertes el agua de un vaso alto en un tazón poco profundo, el agua ocupará tanto espacio en el tazón como en el vaso. Pero el agua que está en el tazón ya no tendrá la forma del vaso sino la del tazón. Los gases En los distintos estados de la materia, El vapor de agua que proviene del agua las partículas se mueven de manera hirviendo es un gas. Las partículas de los gases diferente. En un sólido, vibran en su están separadas y se mueven libremente en todas las direcciones. Las partículas de gas chocan entre lugar. En un líquido, permanecen cerca unas de otras pero se desplazan. En un sí y rebotan contra las paredes de su recipiente. gas, se extienden por todo el recipiente Aunque las partículas chocan, no se mantienen y se mueven en todas las direcciones. cerca unas de otras. Siempre se mueven por todo el recipiente. Los gases no tienen ni volumen ni forma fijos. La Partículas en diferentes estados de la materia cantidad de espacio que ocupa un gas y su forma pueden cambiar. El gas se expande o se concentra según el recipiente donde se encuentre. Siempre toma la forma de su recipiente. El aire es una mezcla de diferentes gases. Cuando inflas un globo redondo, el aire lo llena y toma la forma redonda del globo. 14

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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CON

NOTAS

Dibuja modelos que muestren las partículas de la materia en cada estado: sólido, líquido y gaseoso. En tus modelos, dibuja la materia dentro de un frasco cerrado. Sólido

Líquido

Gaseoso

Describe las diferencias entre los distintos modelos que creaste. Usa estos términos en tu respuesta: sólido, líquido, gaseoso, volumen fijo y forma fija.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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NOTAS

3. La materia parece aparecer y desaparecer

Has aprendido que todo lo que te rodea es materia, y toda la materia está hecha de pequeñas partículas. Un científico observó pequeñas motas de polvo que flotaban en el agua. El polvo parecía moverse aunque el agua daba la impresión de estar quieta. Unos científicos estudiaron esta observación y se dieron cuenta de que las partículas de agua que se desplazaban unas sobre las otras movían las motas de polvo. Sin embargo, no todos los materiales flotan en el agua. Algunos materiales parecen desaparecer si se mezclan con agua. ¿A dónde van las partículas que forman la materia cuando un material parece desaparecer?

Tanto el azúcar como el agua son materiales. Cuando el azúcar se disuelve en agua, forma una solución de agua azucarada.

La materia parece desaparecer Si colocas una cucharada de azúcar en un vaso con agua, verás que el azúcar se hunde hasta el fondo. Si luego revuelves el agua con una cuchara, verás que el montón de azúcar se hace cada vez más pequeño. Por último, parecerá que el azúcar desaparece por completo. El azúcar ha llegado a disolverse en el agua. Cuando un material se disuelve, se mezcla completamente con otro material y se ve como uno solo. Cuando el azúcar se disuelve en agua, el agua resultante parece solo agua y no se ve azúcar flotando. Las partículas de azúcar se mezclaron por completo con el agua. Cuando las partículas de un material se disuelven en las partículas de un material diferente, la mezcla se llama solución. Cada parte de una solución es igual que todas las demás partes de la solución. El agua azucarada es una solución, por lo que una gota de agua azucarada que está en la parte superior de un vaso tiene la misma cantidad de azúcar que una gota que está en el fondo del mismo vaso.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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NOTAS

La materia parece aparecer Aunque ya no vemos el azúcar cuando se disuelve en una olla con agua, no ha desaparecido. El azúcar todavía está dentro del agua. Si hierves el agua azucarada hasta que se acabe el agua, quedarán granos de azúcar. Da la impresión de que el azúcar aparece de la nada. En realidad, esa azúcar es la misma que se mezcló con el agua. Puedes ver el azúcar nuevamente porque, cuando el agua se convirtió en vapor y salió de la olla, las partículas de azúcar se acercaron cada vez más unas a otras. Al final, las partículas quedaron tan cerca unas de otras que comenzaron a pegarse. A medida que más y más partículas se unieron, se formaron granos de azúcar cada vez más grandes hasta que tuvieron el tamaño suficiente para ser visibles. A menudo, las personas hacen cristales de azúcar de diferentes colores usando colorante para alimentos. El azúcar y el colorante para alimentos se disuelven en agua caliente. El azúcar parece desaparecer, pero el colorante se mezcla y se extiende por toda el agua hasta darle al líquido un color uniforme. El azúcar, el colorante y el agua forman una solución. Se coloca un cordel en la solución. A medida que la solución se enfría, más y más partículas de azúcar se adhieren al cordel, y las partículas de colorante quedan atrapadas entre las partículas de azúcar. Con el tiempo, en el cordel aparecen grandes “rocas” o cristales de azúcar de color. Estos cristales están formados por el azúcar y el colorante que se disolvieron en el agua.

Para hacer cristales de azúcar como estos, el azúcar y el colorante para alimentos se disuelven en agua caliente. Con el tiempo, el agua se enfría y el azúcar forma cristales grandes.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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CON

NOTAS

Usando las imágenes como guía, describe cómo hacer cristales de azúcar. Usa estos términos en tu descripción: sustancia, sólido, líquido, disolverse, hervir y solución.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

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CON

NOTAS

4. Hay materia que no se puede ver

Cuando miras a tu alrededor, ves muchas cosas que están hechas de materia. Pero ¿sabías que hay muchos tipos de materia que no puedes ver? No siempre se puede sentir ni ver la materia. No puedes ver el aire, aunque esté hecho de materia. Como toda materia, el aire ocupa espacio, tiene peso y está formado por partículas. El aire ocupa espacio Un globo sirve para demostrar que el aire ocupa espacio. Antes de inflarlo, el globo es plano. Puedes doblar y aplastar un globo vacío fácilmente. Pero a medida que lo inflas, el globo crece cada vez más. El aire que soplas dentro del globo lo llena porque el aire ocupa espacio. Cuando atas el globo, el aire queda atrapado adentro. Ya no puedes doblar el globo fácilmente ni aplastarlo porque tiene aire en su interior. El aire que está dentro del globo ocupa espacio y mantiene el globo inflado, de modo que no se puede aplastar. A menudo ni siquiera te das cuenta de que el aire ocupa espacio en los objetos que te rodean. Las pelotas de básquetbol, de fútbol y de fútbol americano están llenas de aire. Si el aire no ocupara espacio, esos objetos siempre serían planos, aunque intentaras llenarlos de aire. Los neumáticos de los carros y las bicicletas están llenos de aire para que no pierdan su forma. Así, es más fácil conducir o ir en bicicleta a diferentes lugares. Los castillos inflables se llenan de aire hasta que la superficie puede soportar que alguien se pare y salte sobre ella. Cuando se llena de aire un castillo inflable, el aire ocupa espacio en su interior y le permite mantener la forma.

Aunque el aire no se ve, sí es posible detectarlo al observar cómo afecta a otros objetos. El aire que está dentro de un castillo inflable ocupa espacio y crea una superficie estable donde jugar.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

TEXTO

CON

NOTAS

El aire tiene peso Tal vez pienses que el aire no tiene peso, pero como el aire es materia, sí lo tiene. Cuando sostienes un objeto, sientes su peso en tu mano. Pero cuando extiendes la mano, no sientes el peso del aire. No sientes el peso porque siempre estás rodeado de aire. Estás acostumbrado al peso del aire que empuja todo tu cuerpo. Sin embargo, si pesas un globo vacío y luego pesas el mismo globo inflado, verás que el globo pesa más cuando está lleno. El globo inflado pesa más debido al aire que tiene adentro. El aire está compuesto de partículas Al igual que el vapor, el aire también es una mezcla de gases. Y esos gases están formados por partículas que se mueven libremente. La goma que se usó para fabricar el globo también está hecha de partículas. Las partículas de la goma están muy juntas. Las partículas de aire quedan atrapadas dentro de la goma. En cambio, las partículas de aire se mueven dentro del globo en todas las direcciones. Las partículas de aire a menudo chocan contra las paredes del globo. Así, empujan las paredes del globo y le dan forma. Así como las partículas de aire empujan las paredes de un globo hasta estirarlo, las partículas de aire pueden empujar otros objetos. Si soplas una pluma, las partículas de aire que hay en tu aliento harán que la pluma salga volando. Del mismo modo, el viento mueve las partículas de aire. Esas partículas empujan las hojas de los árboles y las agitan. Si el aire no estuviera hecho de partículas, no habría nada que empujara las hojas y las hojas no se moverían.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

Esta palmera se mueve porque el viento la empuja. El viento mueve las partículas de aire. Como sucede con cualquier otro tipo de materia, las partículas de aire pueden empujar cosas.

TEXTO

CON

NOTAS

A continuación se muestra una imagen de un niño que infla un globo. Usa pequeños círculos y flechas para mostrar las partículas de aire que van llenando el globo.

Explica cómo el aire que soplas puede inflar el globo. Usa estos términos en tu respuesta: peso, espacio, partículas y aire.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

TEXTO

CON

NOTAS

5. Los olores provienen de la materia

Si pasaras por una pastelería con los ojos cerrados, probablemente sabrías que estabas pasando por allí. Olerías el delicioso aroma del pan horneado, las galletas y los pasteles. Esos olores llegarían a tu nariz y te dirían dónde estás. ¿Cómo llegan esos olores a tu nariz? Los olores, como el aroma de los alimentos recién horneados, llegan a la nariz a través del aire. Los alimentos tienen partículas que son muy pequeñas y no se ven, pero flotan en el aire. Cuando esas partículas llegan a tu nariz, hueles la comida. Como los olores viajan por el aire, no se huelen en todas las partes de una habitación a la vez. Imagina que tu maestro abre un frasco de perfume en un rincón del salón de clases. Los estudiantes que estén más cerca del frasco olerán el perfume primero. Poco a poco, los que están más lejos comenzarán a oler el perfume. Las partículas de perfume necesitan tiempo para viajar por el salón. El movimiento de las partículas de olor por el salón es similar a tu movimiento cuando caminas por una habitación llena de gente. A medida que cruzas la habitación, no puedes ir en línea recta. Te encuentras con personas y cambias de dirección. Del mismo modo, las partículas de olor chocan contra las partículas de aire y cambian de dirección. Hay tantas partículas de perfume en el aire que, aunque se muevan en direcciones aleatorias a causa de los choques, con el tiempo se extenderán por todo el salón de clases. Las partículas de olor se desplazan por el espacio poco a poco de manera aleatoria.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

Los olores de los alimentos recién horneados se esparcen por el aire. Hay pequeñas partículas de comida que flotan en el aire y se desplazan poco a poco.

TEXTO

CON

NOTAS

Imagina que tu maestro abre un frasco de perfume en un rincón del salón de clases. Dibuja una imagen de las partículas de perfume cuando se abre el frasco, cuando el perfume se puede oler en el medio del salón y cuando el perfume se puede oler en el otro extremo del salón. Cuando se abre el frasco

Cuando se puede oler el perfume en el medio del salón

Cuando se puede oler el perfume en el otro extremo del salón

Explica cómo viajan las partículas de perfume a través del salón. Usa estos términos en tu respuesta: perfume, partículas, viajan, aire y chocan.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes ¡Ay, no! Uno de los neumáticos de esta bicicleta está pinchado.

¿Qué pasará cuando alguien use un inflador para llenar de aire el neumático?

No se puede ver el aire que llena el neumático. Pero ¿qué evidencia hay de que el aire ocupa espacio?

Si los neumáticos de bicicleta están llenos de aire, ¿cómo es posible que viajes “en el aire”? Usa tu modelo de las partículas de materia para explicar cómo es posible que te sostengas en el aire.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: El tamaño y la forma del globo cambian cuando la niña sopla para inflarlo. Piensa en lo siguiente: • ¿Con qué infla el globo la niña? • ¿Qué estado tiene la materia que la niña sopla?

Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Es necesario que podamos ver y sentir algo para que sea materia? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.

Lección 1 ¿De qué está hecha la materia?

Lección 2

¿Por qué los materiales son diferentes?

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

INVESTIGACIÓN

Observar fenómenos Comenta: ¿Cómo es que un día despejado puede convertirse en un día lluvioso? Si había agua en el aire, ¿por qué no podías verla ni sentirla cuando el cielo estaba despejado?

Observa este fenómeno: El hielo se ve diferente después de que se derrite.

¡Inténtalo!

Pon en un vaso tantos cubitos de hielo como puedas. Deja el vaso a temperatura ambiente. Después de una hora, ¿puedes poner más cubitos en el vaso?

Piensa en lo que ya sabes sobre cómo se derrite el hielo. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

INVESTIGACIÓN

Representar el estado sólido En esta investigación, entrarás en el “Materializador” para representar tres materiales diferentes: sólidos, líquidos y gases. Empezarás representando las partículas de un sólido. • ¿Las partículas de un sólido están en movimiento? • ¿Cómo se mueven las partículas de un sólido? • ¿Cómo cambian la forma y el volumen de un sólido?

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

INVESTIGACIÓN

Representar el estado líquido Ahora, representa las partículas de un líquido. • ¿Las partículas de un líquido están en movimiento? • ¿Cómo se mueven las partículas de un líquido? • ¿Qué forma y volumen tiene un líquido?

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

INVESTIGACIÓN

Representar el estado gaseoso Ahora, representa las partículas de un gas. • ¿Las partículas de un gas están en movimiento? • ¿Cómo se mueven las partículas de un gas? • ¿Qué forma y volumen tiene un gas?

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

INVESTIGACIÓN

Dibujar un modelo de la materia Hay muchas maneras de representar los distintos estados de la materia. En esta investigación, usaste tu cuerpo para representar lo que sucede en los sólidos, líquidos y gases. El comportamiento de la materia también se puede representar con un dibujo. Dibuja y rotula una serie de diagramas que muestren lo que sucede cuando pones un terrón de azúcar en un vaso con agua y revuelves el agua. Luego, dibuja qué sucede si hierves el agua azucarada.

Partículas de azúcar y de agua antes de mezclarse

Partículas de azúcar y de agua después de mezclarse

Partículas de azúcar y de agua después de hervir el agua azucarada

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

INVESTIGACIÓN

Vocabulario Empareja cada término con la definición correcta. Banco de palabras mezcla

propiedad

sustancia

1. u n material en el que cada parte está hecha del mismo tipo de partícula. Dos tipos distintos de partículas nunca tienen exactamente las mismas propiedades. 2. u na combinación de dos o más sustancias cuyas partículas no están unidas 3. u na característica de la materia que puede observarse o medirse

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Existen millones de tipos de sustancias. Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias cuyas partículas no están unidas. Las mezclas pueden separarse.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Las partículas del azúcar sólida vibran, pero no se mueven unas alrededor de las otras. Las partículas del agua líquida se mueven todo el tiempo alrededor de otras. Las partículas del oxígeno gaseoso se dispersan y se mueven libremente en todas direcciones.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

En esta investigación, representaste la materia con tu cuerpo y con dibujos. Cada tipo de modelo muestra mejor una parte del concepto, pero tienen sus limitaciones. Los dibujos en dos dimensiones no muestran la profundidad. Las partículas no tienen la forma de una simple esfera o del cuerpo humano.

todavía estoy aprendiendo 32

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

ya lo sé © Teachers’ Curriculum Institute

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NOTAS

1. Hay muchos materiales diferentes

En la cocina puedes usar tres polvos blancos diferentes: sal, azúcar y bicarbonato de sodio. Los tres se parecen, pero si los miras de cerca, verás que son distintos. No tienen el mismo tono de blanco. Los granos del bicarbonato de sodio son más pequeños que los de la sal y el azúcar. Si pruebas cada polvo, comprobarás que el azúcar es dulce, la sal, salada y el bicarbonato no sabe a nada que te gustaría comer. ¿Por qué son diferentes la sal, el azúcar y el bicarbonato de sodio? Los tres polvos son materiales diferentes. Los científicos conocen millones de materiales diferentes y piensan que se pueden fabricar millones más. Algunos materiales son cosas que ves y usas todos los días. Por ejemplo, el aire que respiras contiene cerca de 15 materiales diferentes. Otros materiales son tan raros que la mayoría de las personas nunca tendrán oportunidad de observarlos. Algunos materiales, como el agua y el azúcar, se encuentran en la naturaleza. Otros, como el plástico o el nailon, los fabrican las personas. Todos los materiales se parecen en algunas cosas. Por ejemplo, todos están hechos de materia, por lo que ocupan espacio y tienen masa. Además, porque los materiales están hechos de materia, todos están compuestos por partículas muy pequeñas que no se ven a simple vista. Pero los distintos materiales también pueden tener muchas diferencias entre sí. Pueden verse diferente o tener distinto gusto. La sal, el azúcar y el bicarbonato de sodio tienen distinto aspecto y sabor. Otros materiales pueden tener distinto color o distinta capacidad de disolverse en agua. Esto sucede porque los diferentes materiales están hechos de diferentes tipos de partículas.

Tanto la sal como el azúcar y el bicarbonato de sodio son polvos blancos que se usan para cocinar. Pero cada polvo es un material diferente que tiene un aspecto y un gusto distintos. Sal

Azúcar

Bicarbonato de sodio

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

TEXTO

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NOTAS

Supón que tu maestro te da un tarro lleno de un polvo blanco. El maestro te dice que el polvo puede ser azúcar, sal, bicarbonato de sodio o harina. ¿Qué polvo hay en el tarro? Sabes que los materiales tienen muchas diferencias entre sí. Piensa un método para identificar el polvo.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

TEXTO

CON

NOTAS

2. Existen diferentes tipos de materiales

Algunos materiales están hechos de un solo tipo de partículas. Imagina que pudieras tomar un grano de azúcar y dividirlo a la mitad con una máquina muy precisa, de forma que obtuvieras dos granos más pequeños de azúcar. Luego, los divides de nuevo. Si pudieras seguir dividiendo el azúcar en partes cada vez más pequeñas, acabarías teniendo un trocito de azúcar que ya no podrías dividir. Ese trocito sería una partícula de azúcar. El azúcar es un material que también es una sustancia. Una sustancia es un material en el que cada parte está hecha del mismo tipo de partícula. Cada partícula de una sustancia tiene ciertas características que pueden medirse, llamadas propiedades. No existen dos sustancias distintas que tengan exactamente las mismas propiedades. Las sustancias Muchos de los materiales que usas todos los días son sustancias. El azúcar, el agua y la sal de mesa son sustancias. El azúcar está hecha de un tipo de partícula que es blanca y dulce. El agua está hecha de partículas de agua que son líquidas a temperatura ambiente. La sal de mesa está hecha de partículas que son saladas. ¿Puedes tomar una partícula de una sustancia pura y dividirla en trozos más pequeños? Sí, puedes, pero esos trocitos ya no serían la misma partícula y tendrían características diferentes. Si tomas una partícula de azúcar y la divides en partes más pequeñas, esas partes ya no serán ni dulces ni blancas. Una sustancia tiene las mismas propiedades en todas sus partes.

La sal de mesa es una sustancia, por lo que está hecha de un mismo tipo de partícula. Cada partícula de sal tiene ciertas propiedades que pueden medirse. Las propiedades de las partículas de la sal de mesa son siempre las mismas porque todas las partículas son del mismo tipo.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

TEXTO

CON

NOTAS

Las mezclas Ya aprendiste que el agua y el azúcar son sustancias. Pero ¿qué obtienes si disuelves azúcar en agua? El líquido se ve igual que el agua pura, pero contiene partículas de azúcar y de agua, así que no puede ser una sustancia. En realidad, es un tipo de material llamado mezcla. Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias cuyas partículas no están unidas. Quizá recuerdes el ejemplo del azúcar disuelta en agua de la lección anterior. El agua azucarada es una solución porque las partículas de azúcar se dispersan en forma pareja en el líquido, pero no se unen a las partículas de agua. Eso significa que el agua azucarada no solo es una solución: también es una mezcla. Todas las soluciones son mezclas, pero no todas las mezclas son soluciones. Hay mezclas que no son soluciones. Si mezclas sal y azúcar, obtienes una mezcla sólida que no es una solución. Las partículas de sal y de azúcar no se dispersan, sino que se agrupan en granos diminutos. Una ensalada también es una mezcla que no es una solución. Algunos materiales que parecen sustancias son, en realidad, una mezcla. Por ejemplo, las cucharas y los tenedores metálicos frecuentemente están hechos de acero inoxidable. El acero parece una sustancia, pero en realidad es una mezcla de varias sustancias, entre ellas, hierro y una sustancia llamada carbono. La madera es una mezcla de diferentes sustancias, entre ellas, una sustancia llamada celulosa. El aire también es una mezcla de sustancias gaseosas, como oxígeno y nitrógeno.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

El acero inoxidable es una mezcla sólida que puede parecer una sustancia pura. En realidad, está hecho de varias sustancias, como hierro y carbono.

TEXTO

CON

NOTAS

Dibuja dos diagramas. En el primero, muestra las partículas de una solución. En el segundo, muestra las partículas de una mezcla sólida. En tus diagramas, usa un color diferente para cada sustancia. Solución

Mezcla sólida

Menciona una solución y una mezcla sólida que veas todos los días. Luego, usa tus diagramas para explicar por qué es una solución o una mezcla sólida y no una sustancia.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

TEXTO

CON

NOTAS

3. Separar mezclas para obtener sustancias

En el mundo, hay muchos materiales que son sustancias, y muchos más que son mezclas. ¿Cómo puedes saber si un material es una sustancia o una mezcla? Las distintas sustancias de una mezcla siempre pueden separarse. Por ejemplo, si hierves agua azucarada en una olla, el agua se evaporará hasta que solo quede el azúcar. Las partículas de azúcar y de agua se separaron. Cuando el agua se evapora, pasa del estado líquido al estado gaseoso. Cuando el agua está en estado gaseoso, sus partículas se dispersan en el aire. Ahora, las partículas de agua están separadas de las del azúcar. También puedes hervir agua salada hasta que el agua y la sal se separen y solo quede la sal. También puedes separar mezclas de sustancias sólidas. Por ejemplo, si tienes una pila de sal y azúcar, puedes formar dos pilas, una de sal y otra de azúcar. Las partículas de sal y de azúcar nunca se unieron, y, con tiempo, podrías separarlas. Las mezclas que parecen ser una sola sustancia también pueden separarse. La madera es un material hecho de muchas sustancias diferentes, entre ellas, una sustancia llamada celulosa. Cuando se fabrica papel a partir de madera, se separa la celulosa del resto de las sustancias. La celulosa se usa para hacer papel, que, a su vez, es otro material que parece una sola sustancia. Un material que puede separarse en dos o más sustancias puras es una mezcla.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

La madera es una mezcla de diferentes sustancias, entre ellas, una sustancia llamada celulosa. Se puede separar la celulosa de la madera para hacer papel.

TEXTO

CON

NOTAS

Imagina que tienes una mezcla de virutas de hierro, arena y azúcar, y quieres separar los tres materiales. Completa el diagrama con los materiales que esperas encontrar en cada paso, a medida que realizas las acciones indicadas para separarlos. Los materiales que puedes encontrar son: virutas de hierro, arena, azúcar y agua azucarada.

Virutas de hierro, arena y azúcar Agregar agua

Agua azucarada

Filtrar la mezcla

Usar un imán

Virutas de hierro

Evaporar el agua

Arena

Azúcar

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes Tu amiga está confundida. Le contaste que el agua azucarada es una mezcla de dos sustancias. Pero cuando mira un vaso de agua azucarada, ¡ella solo ve una sustancia!

Explícale a tu amiga por qué parece que hay una sola sustancia en el vaso. Usa estos términos en tu explicación: mezcla, disolver y partículas.

¿Qué podrías hacer para mostrarle a tu amiga que las partículas de azúcar todavía están en el agua?

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: El hielo se ve diferente después de que se derrite. Piensa en lo siguiente: • ¿Qué propiedades tiene el hielo antes y después de derretirse?

Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Por qué el agua se ve diferente en estado sólido y en estado líquido? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.

Lección 2 ¿Por qué los materiales son diferentes?

Lección 3

¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

INVESTIGACIÓN

Observar fenómenos Comenta: ¿Alguna vez has intentado mezclar agua y harina? ¿Qué sucedió?

Observa este fenómeno: Un terrón de azúcar empieza a desaparecer cuando lo pones en un vaso con agua.

¡Inténtalo!

¡Intenta engañar a tu compañero! Pon sal en un vaso con agua y azúcar en otro vaso con agua. Luego, muéstraselos a tu compañero. ¿Cómo puede identificar cuál es cuál?

Piensa en lo que ya sabes sobre cómo se disuelve el azúcar en el agua. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

INVESTIGACIÓN

Realizar pruebas En esta investigación, conocerás las propiedades de cinco polvos: sal, talco, harina, bicarbonato de sodio y polvo de hornear. Para comprender las propiedades de estas sustancias, las pondrás a prueba de cuatro maneras diferentes. Veamos de qué se trata cada una de las cinco pruebas que realizarás. Para cada prueba, pon media cucharada de polvo en el recipiente de plástico. Observarás el polvo en el recipiente y lo pondrás a prueba. • P rueba de aspecto: Observa el polvo con una lupa. Describe la sustancia con el mayor detalle que puedas. Si te sirve, observa las otras sustancias y describe en qué se diferencia esta de las otras. • P rueba de solubilidad: Usa el cilindro graduado para medir 30 mL de agua y, luego, viértela en el recipiente. Revuelve con la punta del cuentagotas durante varios segundos. ¿Se disolvió la sustancia? Si el agua está clara, se disolvió. Si el agua está turbia o queda polvo en el fondo del recipiente, no se disolvió. • P rueba del vinagre: Usa el cuentagotas para echar 5 o 6 gotas de vinagre en el polvo. Si el vinagre hace burbujas, anota que la sustancia hace burbujas con el vinagre. • P rueba del yodo: Echa 5 o 6 gotas de yodo con el cuentagotas. Si el yodo se pone de un color morado oscuro, anota que la sustancia cambia de color con el yodo. Después de cada prueba, enjuaga el recipiente con agua y viértela en el vaso de precipitados que se usa para el agua desechada. Si usaste el cuentagotas, límpialo. Para ello, toma un poco de agua con el cuentagotas y luego échala en el vaso de precipitados. Hazlo varias veces.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

INVESTIGACIÓN

Aspecto

Solubilidad

Vinagre

Yodo

Realiza las cuatro pruebas con cada polvo. Anota los resultados en la siguiente tabla. Polvo

Aspecto

Solubilidad

Vinagre

Yodo

Sal

Talco

Harina

Bicarbonato de sodio Polvo de hornear

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

INVESTIGACIÓN

Identificar tu polvo misterioso Es hora de poner a prueba tus conocimientos. A cada grupo le tocará una de las tazas con el polvo misterioso, las cuales se prepararán antes de la clase. Piensa cómo puedes averiguar qué polvo contiene tu taza misteriosa. Con tu grupo, piensen un plan y pónganlo en acción. Responde las preguntas de la página siguiente mientras realizas la actividad. Una vez que todos los grupos hayan identificado su polvo misterioso, pueden turnarse para presentar sus resultados: ¿Qué polvo tenías? ¿Cómo identificaste el polvo?

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

INVESTIGACIÓN

Pon a prueba el polvo misterioso que te tocó. Anota tus resultados.

¿Qué polvo te tocó? Usa tus resultados como evidencia para apoyar tu argumento. Afirmación:

Evidencia:

Razonamiento: (Sugerencia: ¿Cómo sabes que tus resultados apoyan tu argumento?)

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

INVESTIGACIÓN

Vocabulario Completa el siguiente párrafo con los términos correctos. Banco de palabras conductividad eléctrica solubilidad conductividad térmica Las sustancias tienen propiedades que se pueden usar para identificarlas. Algunas propiedades, como la dureza o el color de una sustancia, pueden verse con facilidad. Otras son difíciles de ver. La

es decir, la capacidad que tiene una sustancia de disolverse en otra sustancia, es una propiedad difícil de ver. La capacidad de una sustancia para dejar pasar la electricidad, conocida como

y la capacidad de una sustancia para dejar pasar el calor, llamada , también son dos propiedades difíciles de ver. Los científicos pueden usar esas propiedades para identificar las sustancias.

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Algunas propiedades se pueden observar con facilidad. Otras tienen que ponerse a prueba. Las propiedades se pueden usar para identificar una sustancia. Cada sustancia tiene un conjunto de propiedades particular. Dos sustancias suelen tener en común algunas propiedades, pero no todas. Para reunir datos, los científicos realizan observaciones y toman medidas precisas con instrumentos especiales.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Los científicos deben pensar qué datos son los que responderán sus preguntas científicas. Si no planeas tu investigación, quizá reúnas datos que no son útiles. Por ejemplo, puedes anotar si cada sustancia es un polvo o no, pero ese dato no te servirá para diferenciar los cuatro polvos.

todavía estoy aprendiendo

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

ya lo sé

TEXTO

CON

NOTAS

1. Las sustancias tienen propiedades identificables

El azúcar y la sal son sólidos granulados de color blanco, pero su sabor es muy diferente. Seguramente, no quieres confundirlos cuando estás cocinando. Entonces, si los pusieras en el frasco equivocado sin querer, ¿cómo los diferenciarías? Una manera es probarlos. Los científicos no suelen probar las sustancias para diferenciarlas porque algunas de ellas son venenosas. En cambio, usan una lupa para observar la forma de los granos o cristales. Los cristales de sal tienen forma de cubos pequeños. Los cristales de azúcar no son cubos. Su forma es irregular. Cuando comparas la forma de los cristales de azúcar y de sal, estás estudiando una propiedad. Cuando observas las propiedades, ves cosas como el color, el tamaño o la forma. Puedes observar la forma de los cristales de azúcar o de sal con solo mirarlos de cerca. Cuando mides una propiedad, estás viendo el resultado claro de una prueba. Por ejemplo, puedes poner a prueba la dureza de la tiza o el hierro. Para ello, puedes rasparlos con distintos materiales y ver si lograste marcarlos o no. Las sustancias tienen muchas propiedades que pueden observarse o medirse. Algunas propiedades se pueden estudiar con solo mirar la materia. Al mirar un objeto, puedes conocer muchas de sus propiedades, como la forma, el color y el brillo. Tienes dos hojas rectangulares: una de papel común y la otra de papel de aluminio. El papel común es blanco y opaco. En cambio, el papel de aluminio es gris y brillante. Para distinguir ambos papeles, debes usar las propiedades que son diferentes. Del mismo modo, los científicos usan las propiedades para identificar distintas sustancias.

Tanto la hoja de papel común como la hoja de papel de aluminio pueden identificarse por sus propiedades. Aunque ambas tienen la misma f orma, son de distinto color y una es mucho más brillante que la otra. Los científicos observan y miden propiedades como estas para identificar distintos materiales.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

TEXTO

CON

NOTAS

¡Seguramente identificas cosas por sus propiedades sin darte cuenta! Menciona dos propiedades físicas que ves al observar materia.

A veces, necesitas algo más que tus ojos para identificar la materia. Escribe otras dos propiedades que te ayuden a identificar un objeto.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

TEXTO

CON

NOTAS

2. Propiedades que puedes ver

El oro es un metal valioso. Es amarillo y brillante. La pirita de hierro es una roca que se parece al oro, pero no es muy valiosa. ¿Cómo puedes diferenciar estas dos sustancias? Si tienes los instrumentos adecuados, puedes estudiar sus partículas. Estos instrumentos son muy costosos; entonces, lo que puedes hacer es comparar las distintas propiedades que se pueden ver. La dureza, el color, el brillo y la reflectancia son cuatro propiedades diferentes que puedes ver. Dureza Una de las diferencias entre la pirita de hierro y el oro es la dureza. La dureza es la facilidad con que el material se puede marcar o raspar. La madera es blanda porque se puede marcar o raspar con facilidad. En cambio, el diamante es muy duro. Es casi imposible rasparlo. Puedes comparar la dureza de distintos materiales al rasparlos. El oro es mucho más blando que la pirita de hierro. Si tienes un cuchillo de acero, podrías usarlo para raspar el oro, pero no podrías raspar la pirita de hierro. Color Otra manera de diferenciar las sustancias es por su color. Tanto la pirita de hierro como el oro son amarillos. Sin embargo, el amarillo del oro es muy brillante, mientras que el de la pirita es muy pálido. La materia puede tener una amplia gama de colores. Incluso hay materia incolora, como el agua. Hay materia negra o blanca. El carbón es negro y la sal es blanca. También hay materia con colores como los que ves en una caja de crayones. Las flores contienen sustancias que les dan esos colores vivos.

Para diferenciar el oro y la pirita de hierro, puedes observar y medir sus propiedades. Aunque tienen algunas propiedades en común, tienen muchas más que son diferentes.

Oro

Pirita de hierro © Teachers’ Curriculum Institute

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

TEXTO

CON

NOTAS

Fragilidad Esta propiedad indica si una sustancia se puede moldear o no. Algunas sustancias son muy quebradizas y difíciles de moldear, mientras que otras sustancias no son quebradizas y se pueden moldear con facilidad. Si golpeas una pieza de oro con un martillo, el oro se aplanará. Si lo aplanas bien, podrás doblarlo con las manos. Hay muchos otros metales que no son quebradizos. Puedes arrugar una hoja de papel de aluminio y puedes aplastar una lata de aluminio. Incluso, puedes doblar un alambre de cobre y escribir tu nombre con él. Sin embargo, si golpeas la pirita de hierro con un martillo, se romperá en pequeños pedazos. La pirita de hierro es muy quebradiza y no puede moldearse. La tiza también es quebradiza. Si intentas doblar un trozo de tiza, se romperá en dos pedazos. Reflectancia Otra de las propiedades es la reflectancia. La reflectancia indica cuánta luz rebota en un material. Los materiales claros suelen reflejar más luz que los materiales oscuros. La tiza, que es blanca, es más reflectante que el hierro, que es casi negro. En general, los metales son más reflectantes que los objetos que no son de metal. Por ejemplo, el papel de aluminio es más reflectante que el papel común. A menudo, los objetos brillantes son reflectantes. Sin embargo, ver si un objeto es brillante no siempre es útil para identificar las sustancias. Una pieza de oro es muy brillante, pero si raspas la superficie, no será tan brillante. De todos modos, seguirá siendo más reflectante que el hierro porque el color amarillo claro reflejará más luz que el hierro oscuro.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

El alambre de cobre puede doblarse y adoptar nuevas formas; por lo tanto, no es muy quebradizo. El cobre tiene muchas propiedades diferentes a las de otras sustancias.

TEXTO

CON

NOTAS

El oro y la pirita de hierro son dos sustancias que se parecen mucho, pero pueden diferenciarse por sus propiedades. Traza una línea que conecte la propiedad con el enunciado que la describe mejor. Dureza

Al rasparlos con un cuchillo de acero, el oro se marca y la pirita de hierro, no.

Color

El oro es amarillo brillante y la pirita de hierro es de un color amarillo opaco.

Reflectancia

Al golpearlos con un martillo, el oro se aplana y la pirita de hierro se rompe en pedazos.

Fragilidad

El oro y la pirita de hierro son brillantes.

Imagina que tienes una sustancia que puede ser oro o pirita de hierro. Quieres averiguar qué tienes. Elige dos propiedades que usarías para poner a prueba la sustancia y explica por qué las elegiste.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

TEXTO

CON

NOTAS

3. Algunas propiedades son más difíciles de ver Algunas propiedades se pueden ver con facilidad. Otras son más difíciles de ver, como la solubilidad, la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y la capacidad de cambiar. Solubilidad La solubilidad es una propiedad que describe si una sustancia se puede disolver en otra sustancia. Por ejemplo, el azúcar se disuelve en agua. Cuando el azúcar se mezcla con el agua, parece desaparecer. En cambio, la harina no se disuelve en el agua. Al mezclarse con el agua, la harina no desaparece. La solubilidad depende de la sustancia que se disuelve y de la sustancia en la cual esta se disuelve. La sal se disuelve en agua con facilidad. Sin embargo, solo un poco de sal se disuelve en alcohol. La sal tiene alta solubilidad en agua y baja solubilidad en alcohol. Conductividad eléctrica La conductividad eléctrica es la capacidad de una sustancia para dejar pasar la corriente eléctrica. Para medir la conductividad eléctrica, se hace fluir una corriente eléctrica por una sustancia. En general, la electricidad viaja bien en metales como el cobre; por eso, los cables de tu hogar están hechos con cobre. Conductividad térmica La conductividad térmica es la capacidad de una sustancia para dejar pasar el calor. Muchos metales tienen alta conductividad térmica. Las ollas de cocina están hechas de metal, que transfiere el calor de la estufa a los alimentos. Otras sustancias, como el plástico y el vidrio, no transfieren bien el calor o la electricidad. El plástico tiene baja conductividad eléctrica y baja conductividad térmica. Por eso, los cables eléctricos están recubiertos con plástico.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

Las ollas de cocina están hechas de metal porque la mayoría de los metales tienen alta conductividad térmica; por lo tanto, transfieren bien el calor. El mango de la olla es de plástico, que tiene baja conductividad térmica. Por eso, no te quemas la mano cuando lo sujetas.

TEXTO

CON

NOTAS

Capacidad de convertirse en otra sustancia Hay sustancias que pueden convertirse en otras. Los científicos estudian la capacidad que tiene una sustancia de convertirse en otra cuando se quema, hace burbujas o se oxida. Cuando una sustancia se quema, se convierte en otra. La madera contiene sustancias que se pueden quemar. Cuando esas sustancias se queman, se convierten en ceniza, vapor de agua y un gas llamado dióxido de carbono. Hay que probar si una sustancia se puede quemar para saber si tiene esa propiedad química. Por ejemplo, comprendes que el hierro no se quema cuando un adulto pone el atizador de hierro en el fuego del hogar. El atizador se pone muy caliente, pero no se quema. Las sustancias también pueden cambiar si, al mezclarlas con vinagre, hacen burbujas. Si pones unas gotas de vinagre sobre bicarbonato de sodio, verás que se forman burbujas donde se tocan las sustancias. Las burbujas indican que se formó un gas donde se mezclaron el bicarbonato de sodio y el vinagre. Sin embargo, si echas vinagre en el azúcar, esta se humedecerá, pero no se formarán burbujas. Esta es una propiedad que debe ponerse a prueba. No puedes saber si una sustancia hará burbujas al mezclarla con vinagre si no haces la prueba. Las sustancias también pueden cambiar al oxidarse. El hierro puede oxidarse. Cuando el hierro se oxida, deja de ser una sustancia gris moldeable para convertirse en una sustancia anaranjada quebradiza. Las mezclas que contienen hierro también pueden oxidarse. Si pones a prueba un material y descubres que se oxida, quiere decir que contiene hierro.

La capacidad de quemarse y de oxidarse son dos propiedades difíciles de ver. La madera puede quemarse. El hierro puede oxidarse, pero la madera no.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

TEXTO

CON

NOTAS

El oro y la pirita de hierro son sustancias muy parecidas a simple vista, pero sus propiedades son muy distintas. Elige una prueba de la siguiente lista que te sirva para diferenciar el oro de la pirita de hierro. • Se quema con facilidad. • Hace burbujas con el vinagre. • Se oxida cuando interactúa con el oxígeno. Oro

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

Pirita de hierro

TEXTO

CON

NOTAS

4. Los científicos usan las propiedades para identificar las sustancias

A la pirita de hierro también se la llama “oro falso” por su gran parecido con el oro. Algunas propiedades de la pirita de hierro y el oro son parecidas. Son brillantes y de color amarillo. Sin embargo, como ya sabes, tienen otras propiedades que son diferentes. Cada sustancia tiene su propio conjunto de propiedades. Ninguna sustancia tiene exactamente las mismas propiedades que otra. Dos sustancias pueden tener muchas propiedades en común, pero siempre habrá al menos una que será diferente. Por eso, los científicos usan las propiedades en común para identificarlas. Las propiedades que eligen los científicos para identificar una sustancia dependen, en parte, de qué sustancia creen que es. Si un científico cree que un polvo es sal, es probable que se fije si se disuelve en agua. Si piensa que un metal contiene hierro, seguramente verá si se oxida. Si un científico está en duda entre dos sustancias, tendrá que poner a prueba solo una propiedad que sea distinta entre esas sustancias. Las propiedades que usa un científico dependen también de los instrumentos que tenga. Algunos científicos trabajan al aire libre para identificar minerales. Los minerales son sólidos que se encuentran en la naturaleza. Cuando los científicos trabajan afuera, solo tienen los instrumentos que llevan consigo. Este tipo de científicos pueden llevar un pequeño kit con elementos que sirven para poner a prueba distintas propiedades. El kit puede contener un clavo, una moneda y una placa de vidrio para estudiar la dureza de una sustancia. También puede contener vinagre para comprobar si un mineral hace burbujas. Después de estudiar y poner a prueba las propiedades de un mineral, se usan los resultados para identificarlo. © Teachers’ Curriculum Institute

Este científico pone a prueba las propiedades de la roca que tiene en la mano para identificar las sustancias que la componen. Cada sustancia tiene un conjunto de propiedades particular que sirve para identificarla.

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

TEXTO

CON

NOTAS

Imagina que eres científico y quieres identificar una sustancia que acabas de encontrar. Piensa en cinco instrumentos diferentes para llevar en tu kit científico. Explica qué propiedad estudiará cada instrumento. Asegúrate de poner a prueba más de una propiedad. Instrumento

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

Propiedad

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes Estás diseñando una investigación para identificar una sustancia desconocida a través de sus propiedades. A continuación, hay cuatro propiedades que quieres estudiar. Indica cómo pondrías a prueba cada propiedad y qué tipo de resultados esperas. La primera se completó a modo de ejemplo. Propiedad

Dureza

Cómo ponerla a prueba

¿Qué tipo de resultados esperas?

Se raspa con un clavo.

Si la sustancia es muy dura, no se marcará al rasparla con el clavo.

Fragilidad

Solubilidad

Reacciona con el vinagre y forma un gas

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Un terrón de azúcar empieza a desaparecer cuando lo pones en un vaso con agua. Piensa en lo siguiente: • ¿Qué propiedades tiene el azúcar? • ¿Qué diferencia hay entre las propiedades del azúcar y las del agua azucarada?

Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Cómo puedes poner a prueba u observar las propiedades del agua azucarada? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección. 60

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

NOTAS

Lección 3 ¿Cómo se pueden identificar las sustancias?

Lección 4

¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

INVESTIGACIÓN

Observar fenómenos Comenta: ¿Qué pasa cuando cocinas un huevo? ¿Qué diferencias ves en el huevo antes y después de cocinarlo?

Observa este fenómeno: Cuando se quema, la madera cambia de color.

¡Obsérvalo!

Pídele a tu maestro que encienda un cerillo y que, en un lugar seguro, queme un pedazo de papel. ¿Cómo cambian las propiedades del papel al quemarse?

Piensa en lo que ya sabes sobre el fuego y cómo cambian la madera y el papel cuando se queman. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

INVESTIGACIÓN

Repasar los cambios en las propiedades y las reacciones químicas A veces, puedes observar cambios en las propiedades de la materia. • ¿Qué le ocurrió a este teléfono celular? • ¿Cambiaron las propiedades del vidrio del teléfono? • ¿El vidrio se transformó en una sustancia nueva?

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

INVESTIGACIÓN

Observar los cambios en las propiedades Ahora es tu turno de observar los cambios en las propiedades. • Ve a la estación que te asignó tu maestro. Observa la imagen con atención. Busca pistas que indiquen que la materia está cambiando. • Anota tus observaciones. • Indica si se formó una sustancia nueva. • Da evidencias que apoyen tu afirmación. (Usa los datos de tus observaciones). Luego ve a la siguiente estación.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

INVESTIGACIÓN

Observa con atención las imágenes de cada estación. Completa la fila correspondiente de la tabla. ¿Qué cambios observas? (Describe cómo cambian las propiedades).

¿Se formó una nueva sustancia?

Sí

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

Explica por qué. (¡Da evidencias!)

INVESTIGACIÓN

Vocabulario Completa la siguiente definición con las palabras correctas. Banco de palabras

reacción

cambio de estado

Las sustancias pueden cambiar. A veces, una sustancia pasa de un estado de la materia a otro. Cuando esto sucede, las partículas de la sustancia se reorganizan y se mueven de manera diferente. A esto se le llama un/una . Otras veces, ocurre un/una , que hace que una o más sustancias se conviertan en una sustancia nueva. En ese caso, puedes observar ciertos signos que te dicen que se formó una nueva sustancia.

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Un cambio de estado sucede cuando una sustancia pasa de un estado de la materia a otro. En un cambio de estado, algunas de las propiedades de la sustancia cambian, pero la sustancia misma no cambia.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Si una o más sustancias se convierten en sustancias nuevas, eso significa que ocurrió una reacción química. Típicamente, las sustancias que se forman tienen propiedades diferentes a las de las sustancias originales.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Una observación cuidadosa puede revelar detalles que son difíciles de percibir. Un cambio de color es fácil de ver, pero puede distraerte y hacer que no notes que se formó un gas. A veces, las observaciones no lo muestran todo y pueden confundirte. Confiando solo en las observaciones, los científicos podrían hacer mediciones inexactas. Es probable que las conclusiones obtenidas a partir de datos inexactos sean incorrectas.

todavía estoy aprendiendo © Teachers’ Curriculum Institute

ya lo sé Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

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CON

NOTAS

1. Los cambios en la materia se pueden ver

Piensa cómo describirías el vidrio de una ventana. Quizá digas que es liso, brillante y transparente. Podrías decir que es sólido. Las palabras que usarías para describir el vidrio son propiedades del vidrio. Ahora, imagina que usas un papel de lija para rayar el vidrio. ¿Qué verías? El vidrio ya no sería liso y brillante, y si lo rayaras todo, ni siquiera sería transparente. ¡Las propiedades del vidrio acaban de cambiar! Algunos cambios en la materia son fáciles de observar. Si rayas un vidrio con papel de lija, los cambios se notan a simple vista. Otros cambios, como cuando disuelves sal en agua, son más difíciles de ver. A veces, ves cómo cambian las propiedades de la materia sin que cambie la sustancia. Rayar o derretir un vidrio cambia sus propiedades, pero no hace que el vidrio se transforme en una sustancia nueva. Que veas un cambio en la materia no quiere decir que la sustancia haya cambiado. Otras veces, ves cambios en las propiedades de la materia porque se ha formado una sustancia nueva. Cada sustancia tiene propiedades diferentes, entonces, cuando se forma una sustancia nueva, sus propiedades serán distintas a las de las sustancias originales. Algunos cambios son fáciles de ver. El hierro es un sólido gris y el oxígeno es un gas invisible. Cuando se combinan, se forma óxido, que es un sólido anaranjado. Otros cambios en la materia son difíciles de ver. El bicarbonato de sodio es un sólido blanco y el vinagre es un líquido transparente o amarronado. Cuando se combinan, se forma dióxido de carbono, que es un gas invisible. Cuando un cambio es difícil de ver, los científicos pueden realizar pruebas para comprobar si ocurrió un cambio. 68

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

Esta sustancia se parece a la miel o a un jarabe, pero en realidad es vidrio caliente. Cuando una sustancia como el vidrio se calienta mucho, algunas de sus propiedades pueden cambiar, pero sigue siendo la misma sustancia.

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CON

NOTAS

Lee los siguientes enunciados. Encierra en un círculo el que coincida mejor con esta afirmación: La propiedad de la materia cambió porque cambiaron las sustancias que forman los materiales. • La materia pasó del estado líquido al estado sólido. • Se mezclaron bicarbonato de sodio y vinagre, y se formó un gas. • Se rayó un vidrio hasta que se volvió opaco. Explica tu respuesta.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

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CON

NOTAS

2. Las sustancias pueden cambiar de estado

Si dejas un vaso con cubitos de hielo al aire libre un día caluroso de verano, puedes ver cómo cambian algunas propiedades de la materia. El hielo del vaso, que al principio eran trozos sólidos con forma de cubos, se convertirá en un líquido transparente. Eso ocurre cuando el agua pasa del estado sólido al estado líquido. Un cambio de estado es el cambio de una sustancia de un estado de la materia a otro. Durante un cambio de estado, algunas de las propiedades de una sustancia cambian, pero la sustancia misma no cambia. Los cuatro estados más comunes son la fusión, la congelación, la evaporación y la condensación. Fusión La fusión es el cambio de sólido a líquido. El hielo está en estado sólido. Cuando observas un vaso con cubitos de hielo que se convierten en agua, estás viendo la fusión del hielo; es decir, cómo se derrite. Como en todos los cambios de estado, las sustancias no cambian, pero la organización de sus partículas, sí. Las partículas de un sólido están unidas y en una posición fija. Durante la fusión, las partículas de una sustancia se separan. Permanecen cerca, pero ya no están unidas. Las partículas se deslizan unas junto a otras y forman un líquido. Congelación La congelación es el cambio de líquido a sólido. Si colocas un recipiente con agua líquida en el congelador, el agua se congelará y se convertirá en hielo sólido. Cuando una sustancia está en estado líquido, sus partículas están cerca unas de otras y se mueven por los alrededores. Al congelarse, las partículas reducen su velocidad y comienzan a unirse. Cuando las partículas están unidas y en una posición fija, la sustancia es un sólido.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

La fusión es un cambio de estado común. Durante un cambio de estado, las partículas de una sustancia se reorganizan y comienzan a moverse de manera distinta, pero la sustancia sigue siendo la misma.

TEXTO

CON

NOTAS

Evaporación La evaporación es el cambio de líquido a gas. Si calientas una olla con agua en la estufa, podrás ver la evaporación. Cuando el agua esté suficientemente caliente, empezará a burbujear. Las burbujas se forman porque el agua líquida se convierte en vapor de agua, que es un gas. Las burbujas están llenas de vapor de agua. El burbujeo de un líquido que se convierte en gas se llama ebullición. La evaporación sucede cuando un líquido está en ebullición. A medida que calientas un líquido, las partículas de la sustancia se mueven cada vez más rápido. Las partículas se apartan y finalmente se separan de las partículas que forman el líquido. Estas partículas que se separan forman el estado gaseoso de la sustancia. Las partículas en estado gaseoso están más apartadas y se mueven rápidamente en todas las direcciones. Condensación La condensación es el cambio de gas a líquido. Si cubres una olla con agua en ebullición con una tapa de vidrio, verás que se forman gotas de agua en la tapa. Las gotas se forman por la condensación del vapor de agua, que se convierte en agua líquida. El vapor de agua se enfría cuando toca la tapa. Cuando el vapor de agua se enfría, pasa del estado gaseoso al estado líquido. Cuando un gas se enfría, las partículas de la sustancia se mueven más lentamente. Al reducir su velocidad, también se acercan unas a otras. Cuando las partículas son lo suficientemente lentas y están más cerca, comienzan a unirse. Cuando están unidas, pero no fijas en una posición, la sustancia se convierte en un líquido. Las partículas están unidas y se mueven cerca unas de otras.

Cuando el agua está en ebullición, una parte se evapora en forma de gas. Si el gas empieza a enfriarse, como cuando toca la tapa de la olla, se condensa y vuelve a ser agua líquida.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

TEXTO

CON

NOTAS

En cada recuadro, dibuja un diagrama para mostrar las partículas del agua como sólido, líquido y gas. Luego, rotula las flechas con el cambio de estado que corresponda: fusión, congelación, evaporación y condensación.

Sólido

Líquido

Gas

Usando los diagramas, describe cómo se mueven las partículas a medida que la materia cambia de sólido a líquido y de líquido a gas.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

TEXTO

CON

NOTAS

3. Las sustancias nuevas tienen propiedades nuevas

Las propiedades de las sustancias en la clara de un huevo cambian cuando el huevo se cocina. La clara de huevo cruda es una mezcla líquida y transparente, apenas amarillenta. Cuando la clara se cocina, se convierte en una mezcla sólida blanca. Las propiedades de la clara de huevo cambiaron porque las sustancias que la forman se convirtieron en sustancias nuevas. Cuando una o más sustancias se convierten en sustancias nuevas, se dice que ocurrió una reacción. Las nuevas sustancias que se forman en una reacción tienen propiedades diferentes de las que tenían las sustancias originales. Durante una reacción, las partículas de la sustancia cambian, pero no puedes ver cómo cambian sin la ayuda de instrumentos muy potentes. Entonces, para saber si está ocurriendo una reacción, tienes que estar atento a ciertos signos, como la formación de gas o de un sólido, y los cambios de color y energía. Formación de gas La formación de gas es uno de los signos de una reacción. Cuando se forma gas en un líquido, puedes ver burbujas. Las burbujas están llenas del gas que se forma en la reacción. Por ejemplo, cuando se mezclan bicarbonato de sodio y vinagre, se ven burbujas. Estas burbujas están llenas del gas dióxido de carbono, que se forma en la reacción. Formación de un sólido La formación de un sólido es otro de los signos de una reacción. La combustión (cuando un objeto se quema) es un tipo de reacción. Si quemas un pedazo de papel, se formará un material quebradizo y negro. Este material negro está hecho de sustancias que se formaron durante la combustión. También puede formarse un sólido cuando se mezclan líquidos o gases.

Cuando se mezclan bicarbonato de sodio y vinagre, se forma el gas dióxido de carbono. Las burbujas llenas de gas son un signo de que se formó una nueva sustancia y de que ocurrió una reacción.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

TEXTO

CON

NOTAS

Cambio de color Muchas veces, un cambio de color es un signo de que ocurrió una reacción. Si vuelcas lejía sobre una camiseta de color, la tela se pondrá blanca. La camiseta cambió de color porque una reacción entre la lejía y la tintura de la tela creó una sustancia nueva. Cambio de energía A menudo, en las reacciones se almacena o se libera energía. Algunas reacciones liberan energía. Esto sucede en reacciones que producen luz, calor o sonido. Cuando algo se quema, ves una llama que da luz y sientes el calor del fuego. Otras reacciones almacenan energía. Las compresas frías instantáneas contienen dos sustancias: un sólido y una bolsa más pequeña con líquido. Cuando aprietas la compresa, la bolsa interior se rompe. El líquido se mezcla con el sólido, y eso produce una reacción. La reacción toma energía del ambiente, lo que hace que la compresa se enfríe. Observar signos cuando no ocurre una reacción Que veas un signo de una reacción no siempre significa que ocurrió una. Algunos de los signos pueden observarse aunque no se forme una nueva sustancia. Por ejemplo, cuando hierves agua se forma un gas y se observan burbujas. Esas burbujas están llenas de vapor de agua, que es el estado gaseoso del agua, pero no es una sustancia nueva. Cuando congelas agua, se forma un sólido. El hielo sólido tampoco es una sustancia nueva. Los signos de una reacción te dicen que puede haber sucedido una reacción, pero no te dicen con total seguridad que haya ocurrido una.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

La combustión es una reacción en la que puede observarse un cambio de energía, la formación de un sólido (la ceniza) y la formación de un gas. Cuando algo se quema, da luz y calor, y se forman un sólido y un gas.

TEXTO

CON

NOTAS

Esta es una foto de fuegos artificiales que explotan en el cielo nocturno. Cuando explotan, se produce una reacción química. ¿Qué signos de que ocurrió una reacción puedes ver? ¡Sé específico y explica cómo lo sabes!

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

TEXTO

CON

NOTAS

4. Cambios de sustancias en la cocina

Quizá pienses que los cambios de las sustancias suceden únicamente en un laboratorio científico. Pero los cambios también suceden a tu alrededor. De hecho, muchos cambios se producen en la cocina. Cuando haces panecillos, por ejemplo, mezclas diferentes materiales, como harina, mantequilla, huevos, leche, sal y polvo de hornear. Cuando combinas todos los ingredientes, obtienes una masa pálida y líquida. Cuando la pones en el horno, la masa se infla, se hace sólida y se vuelve marrón. La masa de los panecillos crece por una reacción que ocurre con el polvo de hornear. Durante esta reacción, algunas sustancias forman un gas que queda atrapado como burbujas en la masa. Cuando cortas un panecillo ya horneado, puedes ver las burbujas. La masa se hace sólida porque distintas sustancias se unen entre sí en otra reacción. Una tercera reacción hace que algunas sustancias tomen color marrón. No ocurren reacciones cada vez que cocinas. Si haces pasta, primero tienes que hervir agua. Cuando el agua hierve sucede un cambio de estado, de líquido a gaseoso, pero no una reacción, porque no se forman sustancias nuevas. Antes de ponerla en el agua, la pasta es una mezcla sólida y quebradiza. Cuando está cocida, las propiedades de la pasta cambian. Sigue siendo un sólido, pero ahora puede doblarse. Parece que hubiera ocurrido una reacción, pero, en realidad, la pasta absorbe agua, lo que cambia sus propiedades. La pasta cocida es una mezcla de las sustancias que había en la pasta seca más agua. La próxima vez que ayudes a alguien a cocinar, analiza cómo cambian las propiedades de la comida. Intenta descubrir si se forman nuevas sustancias.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

La masa de los panecillos es una mezcla de diferentes sustancias. Cuando se hornea, suceden distintas reacciones que producen sustancias nuevas con propiedades diferentes. Los panecillos horneados tienen muchas propiedades distintas a las de la masa porque las reacciones que ocurrieron crearon sustancias nuevas.

TEXTO

CON

NOTAS

Los cambios en las sustancias ocurren a tu alrededor. Elige uno de los cambios de la lista y escribe sobre él en más detalle. • • • •

Se forman gotas de agua en las paredes de un vaso con agua y hielo. Un charco de agua se seca con el calor del sol. Los panecillos se vuelven marrones cuando los horneas. La madera se quema y se forma ceniza.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes Ya estudiaste muchas formas en que las sustancias pueden cambiar. Haz un dibujo de una sustancia que cambia de estado. Escribe una leyenda que describa lo que sucede en el dibujo y explica si se formó una nueva sustancia o no.

Haz un dibujo de una reacción en la que se forme al menos una sustancia nueva. Escribe una leyenda que describa lo que sucede en el dibujo. Da evidencias de que se formó una sustancia nueva.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Cuando se quema, la madera cambia de color. Piensa en lo siguiente: • ¿La madera sigue siendo la misma sustancia después de que se quema? • ¿Cómo sabes que la sustancia cambió?

Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Cómo puedes saber si ocurre una reacción química? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.

Lección 4 ¿Cómo saben los científicos que una sustancia ha cambiado?

Lección 5

¿Qué hace que las sustancias cambien?

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

INVESTIGACIÓN

Observar fenómenos Comenta: ¿Qué le ocurre al metal si queda expuesto a la lluvia durante mucho tiempo? ¿Por qué crees que pasa eso?

Observa este fenómeno: Cuando el bicarbonato de sodio que está en el matraz entra en contacto con el vinagre, se forman burbujas.

¡Inténtalo!

Tú mismo puedes realizar este experimento, ¡pero hazlo de manera segura! En un recipiente, coloca una cucharadita de bicarbonato de sodio y agrégale una cucharada de vinagre. Cuando termines, cuéntale a un compañero si observaste cambios en las propiedades.

Piensa en lo que ya sabes sobre las diferentes reacciones entre las sustancias. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

INVESTIGACIÓN

Planear mezclas En esta investigación, estudiarás sustancias para determinar qué combinaciones hacen que se formen sustancias nuevas. Cada grupo contará con cuatro sustancias que podrán usarse en las pruebas: Polvo A, Polvo B, Líquido A y Líquido B. Tu objetivo en la investigación es responder esta pregunta: ¿Qué combinaciones de estas sustancias producen sustancias nuevas? Pero, antes, ¡vamos a planear una prueba justa para investigar las sustancias! Anota la pregunta que vas a investigar. Luego, identifica los datos, o evidencias, que usarás para responder la pregunta.

Haz una lista, lo más larga posible, de las distintas mezclas que puedes hacer con las cuatro sustancias. En las mezclas puedes usar dos, tres o las cuatro sustancias. Por ejemplo, Polvo A + Líquido A sería una de las mezclas.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

INVESTIGACIÓN

Ahora, con tu grupo, elegirás ocho mezclas para poner a prueba. Puedes probar ocho mezclas diferentes, o probar algunas de las mezclas más de una vez. Para cada mezcla, usarás una cucharada de cada polvo y 40 mL de cada líquido. Calcula la cantidad total que necesitarás de cada sustancia. Anota la cantidad de sustancias para cada prueba. Luego, suma las cantidades para determinar la cantidad total que tendrás que pedirle al maestro. Prueba

Polvo A

Polvo B

Líquido A

Líquido B

Ejemplo

1 cucharada

40 mL

Total

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

INVESTIGACIÓN

Llevar a cabo la investigación Sigue estos pasos para realizar tu investigación: 1. Sostén la bolsa plástica abierta sobre el recipiente. 2. Agrega una cucharada de cada polvo que estés probando. 3. Mide y agrega 40 mL de cada líquido que estés probando. 4. Cierra la bolsa tan rápido como puedas. 5. Sacude suavemente la bolsa para mezclar las sustancias. 6. Completa la tabla. Anota qué sustancias estás usando en cada prueba. Pon a prueba cada mezcla y anota tus observaciones. ¿Cambió alguna propiedad? ¿Cuáles? ¿Crees que se formó una sustancia nueva?

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

INVESTIGACIÓN

¡Realiza las pruebas! Sustancias

Observaciones

¿Se formó una sustancia nueva? (Sí/No)

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

INVESTIGACIÓN

Vocabulario Completa el siguiente párrafo con las palabras correctas. Banco de palabras expande

contrae

Las sustancias pueden cambiar cuando se calientan, se enfrían o se mezclan. En general, cuando un material se calienta, se , es decir, se agranda. Si se enfría, un material se , es decir, se achica. Al mezclar las sustancias, se puede provocar una reacción que forma sustancias nuevas.

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. No todas las sustancias reaccionan cuando se mezclan. Pero cuando algunas sustancias se mezclan, se forma una sustancia nueva con propiedades diferentes.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Las investigaciones científicas deben diseñarse teniendo en cuenta una pregunta, para determinar qué datos se reunirán. En general, se necesita hacer varias pruebas para responder la pregunta. En esta actividad, la pregunta era: ¿Qué sustancias reaccionan entre sí y forman sustancias nuevas? También nos aseguramos de que todas las mezclas posibles fueran puestas a prueba por los distintos grupos.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Una prueba justa controla los datos que se reúnen para garantizar que se responda la pregunta. Nos aseguramos de hacer todas las pruebas de la misma manera y controlar todas las variables menos una (las sustancias que se mezclaban). Es importante tener todo eso en cuenta para lograr resultados confiables.

todavía estoy aprendiendo 86

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

ya lo sé © Teachers’ Curriculum Institute

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CON

NOTAS

1. Los cambios en las sustancias responden siempre a una causa

¿Hervirá el agua de una olla si la estufa está apagada? ¿Se congelará el agua de un vaso si dejas el vaso sobre la mesa? ¿Formarán burbujas el bicarbonato y el vinagre si están en recipientes separados? Por supuesto, la respuesta en todos estos casos es no. Si quieres que las propiedades de la materia cambien, tienes que hacerle algo a la materia. Solo unas pocas cosas causan cambios en las sustancias: agregar energía, quitar energía y mezclar las sustancias. Agregar energía a la materia puede hacer que las propiedades de la materia cambien. Una forma de agregarle energía a la materia es calentarla. Cuando calientas agua, haces que hierva y se evapore. Calentar sustancias también provoca reacciones. Cuando cocinas la comida, cambias sus propiedades. Quitarle energía a la materia también puede provocar cambios. Para quitar energía a la materia, puedes enfriarla. Si pones agua en el congelador, le quitas energía al agua, que se convierte en hielo. Mezclar sustancias también puede hacer que las propiedades cambien. Las mezclas de sustancias pueden hacer que la materia se disuelva y, además, permite que sucedan reacciones. Si mezclas sal y agua, no ocurre ninguna reacción, pero cambian las propiedades del agua. Si mezclas bicarbonato de sodio y vinagre, ocurre una reacción que forma una sustancia con propiedades nuevas. Sin embargo, calentar, enfriar o mezclar sustancias no siempre provoca ninguna reacción. Si pones un objeto de plástico en un congelador, el plástico se enfriará, pero no sucede una reacción. La mezcla de sal y agua tampoco provoca ninguna reacción. © Teachers’ Curriculum Institute

Las propiedades de la materia no cambian por sí solas. Hay que calentar, enfriar o mezclar las sustancias para provocar cambios. Cuando pones agua en el congelador, sus propiedades cambian.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

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CON

NOTAS

Cuando se calienta en la estufa, el agua hierve y comienza a evaporarse. ¿Qué crees que pasará si en la estufa calientas jugo? ¡Haz una predicción! Predigo que…

¿Por qué hiciste esa predicción? Explica tu razonamiento.

Sugerencia: ¿Has calentado antes algún líquido en la estufa? ¡Recuerda que un mismo cambio siempre tiene la misma causa!

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

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CON

NOTAS

2. Calentar o enfriar provoca cambios

Si visitas un laboratorio científico, quizá veas muchos instrumentos que sirven para calentar o enfriar sustancias. Por ejemplo, los mecheros Bunsen se usan para calentar sustancias en los experimentos. Quizá también veas instrumentos que sirven para mantener las cosas frías, como refrigeradores, congeladores o máquinas de hacer hielo. Calentar sustancias Recuerda que las partículas de los sólidos están cerca unas de otras, las de los líquidos están un poco más separadas y las partículas de los gases están muy separadas. Al calentar una sustancia, sus partículas se mueven más rápidamente. Al calentar un sólido, sus partículas se mueven lo suficientemente rápido como para separarse y formar un líquido. Al calentar un líquido, sus partículas se mueven lo suficientemente rápido como para escapar del líquido y formar un gas. Cuando una sustancia se calienta, pueden cambiar sus propiedades sin que cambie la identidad de la sustancia. Cuando un material se calienta, su tamaño puede cambiar. Si pones un globo medio desinflado dentro de un carro al sol, el globo se agrandará. Su tamaño cambia porque el aire que hay en su interior se expande. Cuando algo se expande significa que se agranda. La mayoría de las cosas se expanden cuando se calientan. Los puentes suelen tener juntas que les permiten expandirse. Sin ellas, el material de los puentes podría quebrarse en un día caluroso. Calentar sustancias y materiales también puede cambiar las propiedades de la materia al provocar una reacción. Si frotas entre sí dos pedazos de madera, se calentarán y empezarán a arder. © Teachers’ Curriculum Institute

Cuando se calientan, las cosas tienden a expandirse. Muchos puentes se construyen con juntas de expansión como la que ves en la foto. Las juntas permiten que el puente se expanda sin romperse cuando hace calor.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

TEXTO

CON

NOTAS

Enfriar sustancias Cuando una sustancia se enfría, también pueden cambiar las propiedades de la materia. Algunos de esos cambios ocurren sin que la sustancia se convierta en otra. Por ejemplo, la condensación y la congelación son cambios de estado que ocurren cuando las sustancias se enfrían. Al enfriarse una sustancia, sus partículas se mueven más lentamente. A medida que las partículas de un gas se mueven más lentamente, se acercan unas a otras. Cuando se acercan lo suficiente, forman un líquido. Si la sustancia se enfría más, las partículas se mueven aún más lentamente. Finalmente, las partículas se unen y forman un sólido. Tal como pasa cuando la calientas, si enfrías una sustancia puede cambiar su tamaño. En general, cuando una sustancia se enfría, se contrae, es decir, se achica. Si pones un globo en el congelador, se hará más pequeño. El aire que hay en su interior se contrae al enfriarse. El líquido que hay dentro de un termómetro baja cuando hace frío porque se contrae. Pero el agua es diferente a la mayoría de las sustancias. Cuando se enfría, se expande en vez de contraerse. Por eso, nunca debes meter una botella de agua completamente llena en el congelador: ¡el agua se expandirá y la botella puede romperse! Al enfriarse algunas sustancias, también pueden producirse reacciones. Cuando haces gelatina, vuelcas en un recipiente una mezcla líquida de agua, azúcar, gelatina y otros ingredientes. Después, colocas el recipiente en el refrigerador para que se enfríe. A medida que se enfría, la gelatina reacciona y se convierte en un gel con características de sólido.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

Este científico coloca un globo dentro de un cubo con nitrógeno líquido, ¡que está a –196 ºC (–321 ºF)! Cuando lo saca, observa que el aire de su interior se contrajo porque se enfrió.

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CON

NOTAS

Imagina que eres una sustancia en estado gaseoso volando por el aire. Escribe un cuento en el que: • te enfrías tanto que te conviertes en líquido y luego en sólido; • después, te calientas hasta ser un líquido y otra vez un gas. Incluye estos términos en el cuento: partículas, derretirse, congelarse, evaporarse, condensarse, expandirse y contraerse. ¡Sé creativo!

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

TEXTO

CON

NOTAS

3. Mezclar sustancias provoca cambios

Algunos cambios en las propiedades de la materia no suceden hasta que las sustancias no se mezclan. El azúcar no se disolverá a no ser que se mezcle con agua u otro líquido. El bicarbonato de sodio no reaccionará, ni formará dióxido de carbono, a no ser que se mezcle con vinagre o algunas otras sustancias. Las mezclas pueden disolver sustancias Mezclar una sustancia con otra para disolverla cambia las propiedades de ambas sustancias. Cuando piensas en disolver algo, quizá pienses en un sólido que se disuelve en un líquido, y que las partículas del sólido se separan y se mezclan con las partículas del líquido. El sólido parece desaparecer, y sus propiedades ya no pueden medirse. Ya no es un sólido, sino parte de una solución líquida. Las propiedades del líquido también cambian, porque ahora contiene partículas del sólido disuelto. El líquido ya no es una sustancia, sino una mezcla de dos sustancias. Quizá el líquido cambie de color o tenga otro sabor después de que se disuelve el sólido. También es habitual disolver un metal en otro. Ya aprendiste que el oro es un sólido blando, fácil de raspar y de doblar. Por lo tanto, las joyas hechas con oro puro se dañan fácilmente. Para hacerlo más duro, disuelven en el oro otros metales como cobre y plata. Normalmente el oro es un sólido, por lo que hay que calentarlo a temperatura muy alta para que se funda. Entonces, los otros metales, como el cobre o la plata, pueden disolverse en el oro líquido. El nuevo metal se usa para hacer joyas mucho más resistentes. El nuevo metal es mucho más duro que el oro puro. También cambian otras propiedades, como el color y el brillo. 92

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

Cuando el oro se calienta a una temperatura muy alta, se convierte en líquido. Cuando está en estado líquido, otros metales pueden disolverse en el oro y crear un metal nuevo con nuevas propiedades. Mezclar dos sustancias puede cambiar sus propiedades.

TEXTO

CON

NOTAS

Las mezclas pueden Cómo funciona una barra luminosa provocar reacciones Muchas reacciones ocurren cuando dos o más sustancias diferentes se mezclan. Recuerda que durante una reacción se forman sustancias nuevas. Las nuevas sustancias siempre tienen propiedades diferentes a las de las sustancias originales. Entonces, cuando ocurre una reacción se forman sustancias nuevas con Una barra luminosa se activa cuando se propiedades diferentes. rompe un tubo en su interior. El líquido Cuando activas una barra luminosa, estás mezclando sustancias y provocando una reacción. del tubo se mezcla con el líquido de la barra y ocurre una reacción. La reacción Una barra luminosa es un cartucho de plástico hace que los líquidos mezclados que contiene un líquido. Dentro del cartucho, emitan luz. hay un tubo más pequeño de vidrio que contiene otro líquido. Cuando doblas la barra luminosa, el tubo de vidrio se rompe. Al romperse, el líquido que hay en su interior se mezcla con el líquido del cartucho. Luego, ocurre una reacción entre los dos líquidos, y la mezcla emite luz. Durante la reacción, se forman sustancias nuevas con propiedades nuevas, y se liberan luz y energía. La barra luminosa finalmente deja de iluminar cuando todas las sustancias terminan de reaccionar unas con otras. La oxidación es otra reacción que ocurre cuando se mezclan dos sustancias. Cuando ves un carro viejo que se oxida lentamente, quizá te preguntes qué sustancias se están mezclando y formando el óxido. Una es el hierro de la carrocería del carro. La otra es el oxígeno. El oxígeno puede venir del aire que rodea al carro. O puede venir del oxígeno disuelto en el agua de lluvia. Por eso, muchas herramientas de hierro viejas que quedan al aire libre están oxidadas. La oxidación es una reacción lenta, pero el óxido que se forma es una sustancia nueva con propiedades nuevas. Las propiedades del óxido son diferentes a las del hierro y el oxígeno, las dos sustancias que reaccionaron y lo formaron.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

TEXTO

CON

NOTAS

Dibuja un diagrama en cada recuadro para mostrar cómo las mezclas pueden disolver sustancias. Incluye partículas en los diagramas. Antes de mezclar

Después de mezclar

Dibuja un diagrama en cada recuadro para mostrar cómo las mezclas pueden provocar reacciones. Incluye partículas en los diagramas. ¡Usa un color diferente para cada sustancia! Antes de mezclar

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

Después de mezclar

TEXTO

CON

NOTAS

4. Por qué usamos refrigeradores

Imagina cómo sería la vida si no tuvieras refrigerador en tu casa. Nunca podrías servirte un vaso de jugo de naranja frío. No podrías guardar barritas heladas de fruta en el congelador para comerlas un día caluroso de verano. Pero los refrigeradores cumplen tareas más importantes que mantener frías las bebidas y evitar que se derritan las barritas heladas. Los refrigeradores evitan que la comida se eche a perder rápidamente. En parte, la comida se echa a perder por las reacciones que ocurren en su interior. Cuando la comida se echa a perder, sus propiedades cambian. Puede ser que cambie de color y que huela mal. Muchas veces, la comida que se echó a perder ya no es segura para comer. Las reacciones que hacen que se eche a perder forman sustancias nuevas en la comida. Algunas de esas sustancias podrían hacer que te enfermes. Al mantener la comida en el refrigerador o en el congelador, las reacciones que la echan a perder ocurren más lentamente. Recuerda que las partículas de la materia están siempre en movimiento. Las reacciones entre las sustancias ocurren cuando sus partículas chocan entre sí. Cuando enfrías la materia, las partículas se mueven lentamente. Cuando la comida está en el refrigerador o en el congelador, las partículas se mueven más lentamente y no chocan tantas veces entre sí. Las reacciones no ocurren tan frecuentemente, y la comida no se echa a perder tan rápido. Pero mantenerla fría no evita totalmente que la comida se eche a perder. Cuando enfrías la materia, las partículas se mueven más despacio, pero no se detienen por completo. Es decir que las reacciones todavía ocurren, aunque más lentamente. La comida también se echa a perder en un refrigerador, pero más lentamente. © Teachers’ Curriculum Institute

La comida se puede guardar en el refrigerador para evitar que se eche a perder rápidamente. Enfriar la materia hace que sus partículas se muevan con más lentitud, por lo que las reacciones no ocurren tan rápido.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

TEXTO

CON

NOTAS

Los cambios ocurren a tu alrededor. Escribe sobre un cambio en la materia que veas en tu vida diaria. Elige uno de la lista siguiente. Explica por qué crees que la sustancia está cambiando. Describe cómo cambiará la sustancia si se calienta, se enfría o se mezcla. Piensa cómo cambian las sustancias cuando: • cocinas comida para poder comerla; • guardas la comida en el refrigerador para que no se eche a perder; • haces jugo a partir de un polvo.

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes Para cada una de las imágenes siguientes, explica qué cambios ocurren en las sustancias y si se creó o no una sustancia nueva. Luego, explica cuál es la causa de los cambios. una cascada helada

una tableta que se disuelve en agua

una tostada quemada

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Cuando el bicarbonato de sodio que está en el matraz entra en contacto con el vinagre, se forman burbujas. Piensa en lo siguiente: • ¿Qué ocurre cuando se mezclan el bicarbonato de sodio y el vinagre? • ¿Cómo puedes saber si la sustancia experimentó una reacción química?

Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Cómo sabes si se formó una sustancia nueva? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección. 98

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

NOTAS

Lección 5 ¿Qué hace que las sustancias cambien?

Lección 6

¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

INVESTIGACIÓN

Observar fenómenos Comenta: ¿Qué le sucede al agua cuando se congela? ¿Crees que se modifica su peso?

Observa este fenómeno: Cuando una reacción produce burbujas, se infla el globo.

¡Inténtalo!

¡Inténtalo! Con una balanza, pesa una cierta cantidad de bicarbonato de sodio y otra de vinagre. Mezcla las dos sustancias en una botella y pon un globo en la boca de la botella. Ahora pesa el conjunto en la balanza. ¿Hay diferencia en el peso?

Piensa en lo que ya sabes sobre las reacciones que forman burbujas o que producen otras transformaciones. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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INVESTIGACIÓN

Derretir agua congelada Observa el vaso con agua congelada. Primero, pídele a un voluntario que anote el peso del vaso con el agua congelada. Luego predice de qué modo se verá afectado el peso total cuando se derrita el agua. Explica por qué crees que el peso cambiará o que se mantendrá igual. Una vez que se haya derretido el agua, anota el nuevo peso en la columna correcta. Vaso con agua congelada

Una vez derretida el agua

Peso (en gramos) Predigo que…

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

INVESTIGACIÓN

Congelar agua líquida Pídele a un nuevo voluntario que llene otro vaso con agua. En la primera columna de la siguiente tabla, anota el peso del vaso con agua líquida. Luego, explica cuál crees que será el peso total del agua cuando esté congelada. Coloca el agua en el congelador. Una vez que se haya congelado, anota el nuevo peso en la siguiente tabla. Vaso con agua líquida

Una vez congelada el agua

Peso (en gramos) Creo que…

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

103

INVESTIGACIÓN

Comparar el agua derretida y el agua congelada Usa tu modelo de las partículas de la materia para explicar por qué el peso total no cambió cuando derretiste el agua congelada y cuando congelaste el agua líquida.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

INVESTIGACIÓN

Disolver tabletas antiácidas en agua Llena un tazón con agua. Pídele a un voluntario que coloque en la balanza las cuatro tabletas antiácidas y el tazón, y los pese juntos. En la siguiente tabla, anota el peso combinado del tazón y las cuatro tabletas antes y después de agregar las tabletas dentro. Deja el tazón sobre la balanza y coloca las cuatro tabletas antiácidas en el agua. Cuando ya no haya burbujas en el agua, anota nuevamente el peso. Peso combinado (antes de poner las tabletas en el agua)

Peso combinado (después de poner las tabletas en el agua)

Peso (en gramos)

¿Qué sucedió con el peso total cuando se añadieron las cuatro tabletas antiácidas al agua? ¿Por qué?

¿Qué cambios harías en la prueba con las tabletas antiácidas para que los resultados coincidan con los resultados de las otras dos pruebas?

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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INVESTIGACIÓN

Vocabulario Completa la siguiente oración con la(s) palabra(s) correcta(s). Banco de palabras

aumenta

sigue siendo la misma

disminuye

La materia se conserva, lo cual significa que, cuando hay un cambio, la cantidad total de materia

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Las partículas que componen la materia siguen siendo las mismas antes y después de un cambio, incluso si se reagrupan o si se modifica su posición. Más allá del cambio que se produzca en la materia, el peso total se conserva. Esto ocurre al aplicar calor o frío, al mezclar sustancias o al hacer cualquier otro cambio. Aunque no hagan pruebas, los científicos consideran que este patrón se mantiene, dado que la ciencia presupone que todos los sistemas naturales se comportan de la misma manera.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

A veces, el peso parece haber cambiado. Esto puede deberse a algún error en las mediciones que se realizan antes y después del cambio. Por ejemplo, cuando se produce un cambio pueden escaparse gases. Por eso, los científicos se aseguran de garantizar que los instrumentos que usan están bien calibrados, para así poder hacer mediciones exactas.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Hacer gráficas con los datos de las mediciones realizadas permite visualizar patrones, comparar los resultados que se obtienen durante una investigación y responder preguntas científicas.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

ya lo sé © Teachers’ Curriculum Institute

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CON

NOTAS

1. La materia se conserva

Ya aprendiste que toda la materia está compuesta de partículas muy pequeñas que no se ven a simple vista. También aprendiste que la materia puede transformarse y que las reacciones que se producen entre distintas sustancias causan la formación de sustancias nuevas. ¿Pero qué les sucede a las partículas de la materia durante estos cambios? ¿Se crean nuevas partículas? ¿Se destruyen partículas? Durante cualquier cambio, la materia se conserva. Que algo se conserva significa que su cantidad total se mantiene igual. Decir que la materia se conserva significa que la cantidad total de materia sigue siendo la misma, más allá de cualquier cambio. En ciencias, este tipo de leyes de conservación son herramientas muy útiles para hacer predicciones. Otro ejemplo de ley de conservación es el principio de la conservación de la energía, que quizás ya hayas estudiado. Un modo de comprobar que la materia se conserva es medir el peso de la materia. El peso de un material es una medida de la cantidad de materia que hay en ese material. El instrumento que se usa para medir el peso de los materiales es la balanza. Las balanzas hogareñas por lo general miden el peso en onzas (oz) y libras (lb) o en gramos (g) y kilogramos (kg). Si mides el peso de la materia antes y después de un cambio, verás que no sufre modificaciones. La materia se conserva porque nunca se crea ni se destruye. Cuando la materia cambia, las partículas que la componen pueden reagruparse, unirse o separarse. Pero, antes y después del cambio, la cantidad de materia que compone esas partículas es la misma.

El peso de un objeto es una medida de la cantidad de materia que tiene ese objeto. La cantidad de materia se conserva durante cualquier cambio en la materia. Por eso, su peso antes y después del cambio será siempre el mismo.

La cantidad total de materia de estas verduras congeladas se conserva después de que se descongelan.

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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CON

NOTAS

1,000 mg = 1 g

1,000 g = 1 kg

Imagina que quieres hacer puré de manzana. En la receta, el peso de los ingredientes está en kilogramos (kg) y miligramos (mg), ¡pero tu balanza está en gramos (g)! La receta dice que necesitas 0.8 kg de manzanas. ¿A cuántos gramos equivale?

La receta dice que necesitas 90 mg de sal. ¿A cuántos gramos equivale?

La receta lleva estos ingredientes: 0.8 kg de manzanas, 0.6 kg de agua y 90 mg de sal. Al mezclarlos y cocinarlos, se forma un puré espeso. ¿Cuántos gramos de puré de manzana obtendrás? Recuerda que la materia se conserva.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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NOTAS

2. El peso y los cambios de temperatura

Al aplicar calor o frío, se producen distintos cambios en la materia. Además, la materia puede transformarse durante distintas reacciones que se producen al aplicar calor o frío. Durante todos estos cambios, la materia se conserva. El peso no cambia cuando se calienta la materia Al calentarse, la materia se conserva. Es decir, no se gana ni se pierde materia durante los cambios de estado. Imagina que pesas un vaso con hielo. Si dejas que el hielo se derrita y vuelves a pesar el vaso con el agua líquida, comprobarás que pesa lo mismo que antes. La materia se conserva incluso al hervirla. Pero no es fácil medir el peso del vapor de agua después de la ebullición. El vapor de agua se mezcla con el aire. Pero si pudieras capturarlo y medirlo, comprobarías que pesa lo mismo que el agua que se evaporó. El peso de la materia tampoco cambia cuando una sustancia se expande por acción del calor. Cuando eso sucede, las partículas de la sustancia se dispersan y ocupan más espacio. Pero la cantidad de partículas no cambia, con lo que la sustancia sigue pesando lo mismo. La materia también se conserva durante las reacciones que provoca el calor. Si aplicas calor a la madera, la madera arderá. Las cenizas que queden ocuparán mucho menos espacio que el que ocupaba la madera. Pero la materia no se destruyó. Las cenizas son solo una de las cosas que se formaron a partir de la combustión de la madera. Cuando la madera arde, consume gas oxígeno del aire como parte de la reacción. También se forman otros gases, como dióxido de carbono y vapor de agua. Si capturaras todos los gases que se forman a partir de la combustión de la madera, comprobarías que el peso de los gases y de las cenizas es igual al que tenían originalmente la madera y el oxígeno del aire.

La materia se conserva durante los cambios de estado. Por eso, un vaso con hielo pesa lo mismo que un vaso con agua líquida.

Cuando las sustancias que hay en la madera reaccionan con el oxígeno durante la combustión, producen cenizas y diferentes gases. Algunos de esos gases están en el humo que se levanta desde el fuego. Si pudieras capturar todas las sustancias que surgen a partir de la combustión de la madera, verías que pesan lo mismo que originalmente pesaban la madera y el oxígeno.

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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TEXTO

CON

NOTAS

El peso no cambia cuando se enfría la materia Al enfriarse, la materia se conserva. Por eso, no se gana ni se pierde materia durante la congelación o la condensación. Cuando enfrías agua en un congelador para convertirla en hielo, el hielo pesa lo mismo que pesaba el agua antes de congelarse. Del mismo modo, si pudieras pesar el vapor de agua antes de que se condense, verías que el agua líquida que se produce como resultado de la condensación pesa lo mismo que pesaba el vapor de agua. El peso de una sustancia sigue siendo el mismo durante los cambios de estado porque no se modifica la cantidad de partículas. Además, la cantidad de partículas tampoco cambia cuando una sustancia se contrae. Es decir, si una sustancia se contrae, su materia se conserva. Lo único que sucede es que las partículas de la sustancia se acercan entre sí, y la sustancia ocupa menos espacio. Ninguna partícula desaparece ni se reduce la sustancia. La cantidad de materia no cambia cuando, al enfriarse la materia, se producen cambios en las propiedades. Para hacer bocaditos de gelatina, el primer paso es mezclar agua caliente, azúcar y polvo de gelatina con otros ingredientes. A medida que se enfría la mezcla, las partículas de la gelatina se unen para formar partículas nuevas y más grandes. Las partículas nuevas son sustancias nuevas que están ahora en la gelatina, que son más grandes porque atrapan otras partículas de agua, azúcar y los demás ingredientes. Y la mezcla se convierte en una masa sólida y movediza. Las partículas más grandes pesan lo mismo que las partículas más pequeñas que se unieron durante la preparación. Esa masa sólida y movediza que obtuviste pesa lo mismo que la mezcla líquida con la que empezaste la receta.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

Para preparar gelatina, hay que mezclar agua caliente, azúcar y polvo de gelatina. Al enfriarse la mezcla, la gelatina y el agua caliente forman una masa sólida similar a un gel. Si pesas la gelatina antes y después de que se solidifique, verás que no hay cambios en el peso.

TEXTO

CON

NOTAS

Observa cuidadosamente las flechas que indican los cambios de estado. En cada recuadro, dibuja un diagrama que muestre las partículas de materia en cada estado. ¡Recuerda que la materia se conserva! En el siguiente diagrama, puede verse cómo cambia de estado la materia. Rotula cada recuadro con el estado de la materia que corresponda.

Fusión

Evaporación

Congelación

Condensación

Describe una prueba que podrías hacer para verificar la conservación de la materia cuando cambia de estado. Explica todas las mediciones que harías y por qué funcionaría la prueba.

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

111

TEXTO

CON

NOTAS

3. Peso y cambios al mezclar sustancias

Tal como sucede por la acción del frío y del calor, cuando se mezclan sustancias se pueden producir cambios en las propiedades de la materia. Por ejemplo, la mezcla de sustancias puede causar que una sustancia se disuelva en la otra. Las propiedades de la mezcla son diferentes de las propiedades de las sustancias originales. Al mezclar sustancias también puede haber una reacción. Durante la reacción, se forman una o más sustancias nuevas. Las propiedades de las sustancias nuevas son distintas de las propiedades de las sustancias originales. Ya sea que las sustancias se disuelvan o que reaccionen al mezclarse, la materia siempre se conserva. El peso no cambia cuando la mezcla disuelve las sustancias Cuando una sustancia se disuelve en otra, no se modifica la cantidad de materia. Recuerda que, al disolverse, una sustancia se mezcla completamente con otra. Cuando un sólido se disuelve en un líquido, parece que el sólido desaparece. Pero el sólido no se destruye. Se conserva. Puedes comprobarlo pesando un poco de sal antes de disolverla en agua. Luego, calienta el agua para que se evapore. Después de la evaporación, la sal que queda en el recipiente pesa lo mismo que antes de que la disolvieras. Cuando se disuelven sustancias, la materia se conserva porque nunca cambian ni la cantidad ni los tipos de partículas. Piensa en cómo se hace la limonada. Para prepararla, disuelves azúcar y jugo de limón en agua. Las partículas del azúcar y del jugo de limón se separan y se dispersan entre las partículas del agua. Si bien el azúcar y el jugo de limón parecen desaparecer, todas sus partículas siguen ahí. Ninguna se destruye. Por eso, el peso de la limonada que preparaste será el mismo que la combinación de los pesos del agua, el azúcar y el juego de limón que mezclaste.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

Para hacer limonada, hay que disolver azúcar y jugo de limón en agua. El peso de la limonada es igual a la suma de los pesos del azúcar, el jugo de limón y el agua.

TEXTO

CON

NOTAS

El peso no cambia cuando la mezcla produce una reacción Cuando se produce una reacción, una o más sustancias se combinan para formar sustancias nuevas. La materia se conserva en todas las reacciones que suceden, incluso cuando se mezclan las sustancias. Puedes usar una barra luminosa para demostrar fácilmente que la materia se conserva durante una reacción. Comienza por medir el peso de la barra antes de hacerla brillar. Luego, activa la barra doblándola y sacudiéndola para mezclar su contenido. Una vez que esté brillando, vuelve a pesarla. Verás que no hubo ningún cambio en el peso de la barra. Si vuelves a pesarla después de que dejó de brillar, seguirá teniendo el mismo peso. Durante cualquier reacción, las partículas de la materia se reagrupan. Algunas se dividen y forman partículas más pequeñas. Otras se unen y forman partículas más grandes. Pero no se modifican las partes que componen todas esas partículas. No se gana ni se pierde materia. Por lo tanto, el peso total de la materia antes y después de la reacción es siempre el mismo. A veces, es difícil ver que la materia se conserva en una reacción. Si mezclamos bicarbonato de sodio con vinagre, una de las sustancias que se crea es un gas. Ese gas escapa al aire. Por eso, parece que se perdió materia durante la reacción. Pero si hacemos la mezcla en una bolsa sellada, todo el gas que produzca la reacción quedará dentro de la bolsa. Entonces sí podrás pesar la bolsa y comprobar que pesa lo mismo tanto antes como después de la reacción.

Si mezclamos bicarbonato de sodio con vinagre, una de las sustancias que se crea es un gas. Si el gas queda atrapado dentro de un globo o una bolsa sellada, comprobarás que no se modificó el peso de las sustancias.

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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TEXTO

CON

NOTAS

Observa esta imagen. Al mezclar bicarbonato de sodio con vinagre, ocurre una reacción que produce dióxido de carbono. El bicarbonato de sodio se coloca dentro del globo y el vinagre se vierte dentro de la botella de plástico. Luego, el bicarbonato de sodio se vuelca en la botella de plástico. A medida que se forma el dióxido de carbono, el globo empieza a inflarse.

¿Cómo se conserva la materia? Piensa en lo que le sucedió al globo cuando empezó la reacción entre el bicarbonato de sodio y el vinagre.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

TEXTO

CON

NOTAS

4. La ciencia presupone que toda la materia se conserva

¿Cómo saben los científicos que toda la materia se conserva? ¿Controlan el peso de las sustancias antes y después de cada cambio en la materia? No es posible realizar ese tipo de pruebas. Algunos cambios se producen en la naturaleza. Y en algunos casos, la cantidad de materia hace que sea difícil pesarla. Los científicos presuponen que toda la materia se conserva sin necesidad de hacer pruebas constantemente. La idea de que toda la materia se conserva generalmente se atribuye al científico francés Antoine Lavoisier. Para demostrar este principio, Lavoisier pesó muchas sustancias antes y después de una reacción. Y nunca halló ninguna excepción a la regla. Una de las funciones de la ciencia es encontrar patrones en la naturaleza. Cuando se observa que un patrón se repite una y otra vez, sin que haya ninguna excepción a esa regla, los científicos presuponen que ese patrón es verdadero. Algunos de estos patrones se llaman leyes. Una de esas leyes es la ley de conservación de la materia. Es la ley que dice que la materia no se crea ni se destruye. Los científicos no verifican que la ley de conservación de la materia se cumpla siempre. De hecho, si un experimento parece poner en duda la ley, tenderán a creer que hay un problema con el experimento. No van a pensar que la ley pueda estar mal. Sin embargo, si varias veces, y en distintos lugares, los resultados de los experimentos ponen en duda la ley, los científicos pueden decidir realizar pruebas para revisarla. Si los resultados siguen cuestionando la ley, y nadie encuentra ningún problema con los experimentos, entonces habrá que cambiar o abandonar esa ley.

Los científicos presuponen que la materia siempre se conserva para no tener que comprobar la ley de conservación de la materia cada vez. Lo que hacen es concentrarse en hacer pruebas con sustancias para entender mejor el mundo que los rodea.

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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TEXTO

CON

NOTAS

Describe lo que le sucede a la materia en cada imagen. ¿Qué patrón puedes observar? Usa las palabras peso y conservar en tu respuesta.

Imagina que disolviste una tableta antiácida en un vaso con agua y luego lo pesaste. ¡Verías que el peso se modificó! ¿Cómo se explica esta observación con la ley de conservación de la materia?

Sugerencia: Observa la imagen. Nota las burbujas que se forman y en qué dirección se mueven.

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Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes Decides hacer de nuevo la investigación con el antiácido, y esta vez recuerdas capturar y pesar el gas. ¡Pero te olvidas de anotar el peso del agua cuando se termina de disolver la tableta! Usa los datos sobre el peso de las sustancias que aparecen en la siguiente tabla para calcular el peso del agua y de la tableta. Después, crea una gráfica de barras que muestre cómo cambió el peso de cada sustancia. Antes (g)

Después (g)

Agua

100

Tableta antiácida

Globo

Agua y tableta antiácida Globo y gas

Crea una gráfica de barras que muestre cuál era el peso de los componentes antes y después de la reacción. Incluye un título para la gráfica y añade una clave con códigos de colores y rótulos para los componentes.

Peso

Título:

Antes

Después

Hora Clave:

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Cuando una reacción produce burbujas, se infla el globo. Piensa en lo siguiente: • ¿Crees que los cambios que observas afectarán el peso de la sustancia? • ¿Por qué es importante poner un globo en la boca de la botella que contiene la reacción química?

Usa lo que hallaste en la investigación para responder esta pregunta: ¿Por qué es importante pesar una sustancia antes y después de un cambio? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección. 118

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

NOTAS

Lección 6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso?

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Lección 7

¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

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Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

I N V E S T I GAC I Ó N

Observar fenómenos Comenta: ¿Por qué crees que los edificios de las ciudades ya no se construyen solo con madera?

Observa este fenómeno: Los pisos de concreto son más resistentes que los de tierra.

¡Inténtalo!

Busca algún sendero cercano. Después de una tormenta fuerte, ¿cómo queda un sendero de tierra y cómo queda uno de concreto?

Piensa en lo que ya sabes sobre el concreto y sobre por qué se usa en ciertos casos. Escribe las preguntas que tengas.

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

121

I N V E S T I GAC I Ó N

Crear una receta de control En esta investigación, crearás un pegamento y lo pondrás a prueba. El primer paso será hacer una receta de control. Luego, diseñarás tu propia receta de pegamento y comprobarás cuántas arandelas puede sostener. Aplicando el proceso de ingeniería, mejorarás el pegamento que creaste. Para hacer la receta de control: • En un tazón, mezcla 60 mL de agua con 15 g de harina (una cucharada colmada). Coloca el tazón dentro de una cubeta de plástico como protección en caso de derrames. • Revuelve la mezcla por un minuto. Después, deja secar el pegamento durante una hora antes de ponerlo a prueba. Mientras se seca el pegamento, piensa en alguna de las propiedades que debe tener para ser eficaz.

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Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

I N V E S T I GAC I Ó N

Definir el problema Vas a pegar una bolsa de plástico a un palillo de madera para manualidades y dentro de la bolsa colocarás arandelas para ver cuántas arandelas puede sostener el pegamento. Necesitarás un pegamento que sea resistente y un método para ponerlo a prueba. Enumera los criterios y las limitaciones que tiene tu solución. Luego, crea un plan para realizar una prueba justa. Haz una lista de las propiedades que debe tener el pegamento para ser eficaz. Esos serán los criterios para el pegamento.

¿Qué limitaciones, o impedimentos, tienes para diseñar el pegamento?

¿Cómo puedes poner a prueba cada una de las propiedades que incluiste en los criterios? ¿Cómo controlarás que las pruebas sean justas?

¿Qué variables podrías ajustar en la receta del pegamento?

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

123

I N V E S T I GAC I Ó N

Crear recetas en grupo Cada grupo deberá hacer dos recetas. Primero sigan la receta de control y luego hagan otra receta de pegamento creada por ustedes mismos. Anota los pasos que seguiste en cada receta. Luego, harás dos recetas más y anotarás en la tabla los pasos que seguiste. Una vez que hayas hecho las recetas y los pegamentos se hayan secado, pon a prueba su resistencia y anota la cantidad de arandelas que pudo sostener cada pegamento. Variables Receta

Harina

Agua

Prueba Tiempo de mezclado

Tiempo de secado

Cantidad de arandelas

Receta de control

Primera receta

Segunda receta

Tercera receta

124

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

I N V E S T I GAC I Ó N

Vocabulario Completa el siguiente párrafo con los términos correctos. Banco de palabras limitaciones

criterios

Cuando los ingenieros trabajan para mejorar los materiales, deben respetar una serie de

que les impiden hacer

ciertas cosas. También, deben cumplir ciertos/as

o propiedades, que quieren que tenga el material o la solución en la que trabajan.

Mis conceptos de ciencias Reflexiona sobre lo que aprendiste. Dibuja una X en cada línea. Las propiedades de los materiales, y la forma en que interactúan con otros materiales, los vuelven adecuados para ciertas tareas. Los ingenieros pueden modificar los materiales para que sus propiedades se adapten mejor a determinadas tareas.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Es importante definir el problema para que los ingenieros sepan qué limitaciones (impedimentos) tienen. Por ejemplo, el dinero, el tiempo y los materiales disponibles son distintas limitaciones que los ingenieros necesitan conocer.

todavía estoy aprendiendo

ya lo sé

Los ingenieros diseñan “pruebas justas” para ver qué soluciones cumplen mejor con sus criterios (objetivos). En función de los resultados que obtienen, los ingenieros introducen mejoras en sus diseños y vuelven a realizar pruebas. ¡Así logran llegar a las mejores soluciones!

ya lo sé Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

125

TEXTO

CON

NOTAS

1. Las propiedades tienen distintos usos

Imagina que estás acampando y quieres construir un refugio para dormir en el bosque. ¿Qué características te gustaría que tuviera el refugio? ¿Qué materiales usarías para construirlo? La construcción de un refugio para dormir en un bosque es un ejemplo de un problema que tiene diferentes soluciones. Una de ellas sería construir una casa y equiparla con una cama, pero no sería una solución práctica debido a sus limitaciones. Las limitaciones son restricciones que te impiden hacer ciertas cosas. Algunas limitaciones que tendrías para construir un refugio serían la dificultad de conseguir herramientas o clavos en el bosque y el tiempo que tardarías en construir la casa y fabricar la cama. Solo podrías usar los materiales que se encuentran naturalmente en el bosque y construir el refugio lo más rápido que puedas. Al elegir los materiales para armar el refugio, deberás considerar sus propiedades. Algunos tienen mejores propiedades que otros. Las propiedades que quieres que tengan los materiales o la solución al problema se llaman criterios. Por ejemplo, necesitarás materiales resistentes para construir el techo. Te servirá más una rama gruesa que una delgada. Y, para el piso, deberás conseguir algo blando. Si cubres el suelo con una capa de hojas, la superficie será más mullida y descansarás mejor. Que las ramas sean firmes y las hojas sean blandas son los criterios que debes tener en cuenta para elegir los materiales. El modo en que los ingenieros encaran los problemas es similar a la manera en que analizaste cómo construir un refugio. Deben trabajar ajustándose a las limitaciones del problema y considerar los criterios que deben cumplir las soluciones.

126

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

Para resolver un problema, como construir un refugio en el bosque, hay una serie de limitaciones dentro de las cuales debes trabajar. Además, debes elegir los materiales que tengan las propiedades adecuadas para el uso que les quieres dar.

TEXTO

CON

NOTAS

Imagina que necesitas tela para fabricar ropa. Menciona al menos tres criterios. Menciona al menos tres limitaciones. Criterios:

Limitaciones:

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

127

TEXTO

CON

NOTAS

2. Los ingenieros eligen el mejor material Piensa en los utensilios que usas para comer. Probablemente usas cuchara, tenedor y cuchillo. Imagina que no existen estos utensilios en el mundo y que se les encarga a unos ingenieros que diseñen unas herramientas para comer. Los ingenieros tendrían que seguir ciertos pasos para diseñar esas herramientas, así como para elegir los materiales que usarán en los diseños.

Definir el problema El primer paso a la hora de elegir el material para un diseño es definir el problema que se busca resolver. A fin de diseñar utensilios para comer, los ingenieros pueden empezar por decir que necesitan algo que sirva para llevar la comida del plato a la boca. Luego, se pondrán a pensar en cómo usarían las personas esos utensilios. Las personas los manejarían con las manos. Los utensilios tienen que servir para cortar, pinchar y tomar distintos alimentos. En otras palabras, los ingenieros comienzan el proceso de ingeniería asegurándose de que entienden completamente el problema que están tratando de resolver. Identificar las limitaciones El siguiente paso para resolver el problema es identificar las limitaciones, que suelen restringir los tipos de materiales que los ingenieros pueden usar. Por ejemplo, al elegir el material para diseñar los utensilios para alimentarse, una limitación puede ser su costo. Eso obligaría a descartar materiales de alto costo, como el oro. A veces, las limitaciones pueden causar problemas si obligan a los ingenieros a descartar demasiadas opciones. Pero, en general, sirven para reducir las opciones posibles.

128

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

Cuando los ingenieros buscan resolver un problema, lo primero que hacen es tratar de comprender e identificar las limitaciones. En el caso de utensilios para comer, una limitación podría ser que los materiales no sean demasiado costosos, por lo que el oro no sería una opción.

TEXTO

CON

NOTAS

Identificar los criterios Luego, los ingenieros identifican los criterios que deben seguir para resolver el problema. Por ejemplo, seguramente buscarán que los utensilios sean fáciles de limpiar. Después de todo, estarán en contacto con mucha comida, y las personas se los llevarán a la boca. El metal es más fácil de limpiar que la madera. La madera es porosa, es decir, tiene muchos agujeritos, y distintas bacterias y trozos de comida podrían quedar atrapados en ellos. Al elegir qué material usar, los ingenieros tienen que considerar muchas propiedades a la vez. A veces, identifican las limitaciones y los criterios al mismo tiempo. Ambos pueden reducir la cantidad de materiales disponibles. Elegir el mejor material Una vez identificados los criterios y las limitaciones, suele suceder que quedan pocos materiales para elegir. El siguiente paso es seleccionar los mejores materiales entre las opciones posibles. Un ingeniero podría considerar usar hierro para los utensilios, porque no es demasiado costoso y es fácil de limpiar. Pero el hierro se oxida si está expuesto al oxígeno. Entonces, se podría agregar un nuevo criterio: que el material no se oxide. Los ingenieros podrían pensar en un material diferente. Y así, se van agregando nuevos criterios a los considerados originalmente. A menudo, los ingenieros mejoran los materiales tradicionales para cumplir con los criterios y las limitaciones. Han mejorado el hierro mezclándolo con diferentes materiales, como el carbono y el cromo, para fabricar acero inoxidable, un material económico. Además, el hierro es fácil de limpiar y no se oxida. Al definir claramente el problema, los ingenieros vieron que algunos materiales no funcionarían bien, por lo que fabricaron nuevas opciones. Hoy día, muchos de nuestros utensilios son de acero inoxidable.

Si bien algunos utensilios de cocina están hechos de madera, no es un buen material para la mayoría de los usos. Cuando estudian cómo resolver un problema, los ingenieros consideran muchos materiales diferentes para elegir el que mejor se ajusta a sus necesidades.

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

129

TEXTO

CON

NOTAS

Observa las imágenes. En cada una de ellas, hay una sustancia que se puede usar para fabricar ropa. Elige el material que te parezca el más adecuado. Explica tu razonamiento. Ten en cuenta los criterios y las limitaciones que consideraste en la Sección 1.

Algodón

130

Paja

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

Hojas

Lana

TEXTO

CON

NOTAS

3. Los ingenieros crean nuevos materiales Si alguna vez viste una carrera de bicicletas en la televisión, habrás notado que los ciclistas van muy rápido. Pueden ir a tanta velocidad en parte porque sus bicicletas están hechas de un material especial llamado fibra de carbono. La fibra de carbono es muy ligera, y por eso es tan fácil mover las bicicletas que están hechas de ese material. Pero la fibra de carbono no es un material que se encuentra en la naturaleza, sino que fue diseñada por ingenieros para que tenga propiedades específicas. Los ingenieros a veces diseñan nuevos materiales para fabricar objetos. Cuando diseñan un nuevo material, a menudo es para darle propiedades específicas. El nuevo material generalmente tiene propiedades que funcionan mejor que las propiedades de los materiales existentes.

Los ingenieros estudian los materiales existentes Antes de intentar fabricar un nuevo material, los ingenieros estudian los materiales que ya están en uso. Identifican qué propiedades de los materiales son útiles y cuáles causan problemas. Imagina que un ingeniero intenta diseñar una bicicleta liviana para correr carreras. El ingeniero podría considerar un metal como el aluminio. El aluminio es muy ligero, lo cual es bueno, pero también es blando. Si una bicicleta hecha de aluminio se estrellara, podría deformarse. Después de estudiar los materiales conocidos, los ingenieros pueden hacer una lista de todas las propiedades que quieren que tenga el material. Es posible que quieran un material que sea tan ligero como el aluminio, tan fuerte como el acero y tan resistente al óxido como el oro.

Las bicicletas de carrera probablemente sean diferentes a la tuya. Están hechas, en parte, de fibra de carbono, un material muy fuerte y ligero. Los ingenieros eligieron la fibra de carbono porque tiene muchas de las propiedades que necesita una buena bicicleta de carrera.

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

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TEXTO

CON

NOTAS

Los ingenieros diseñan nuevos materiales Una vez que los ingenieros saben qué propiedades desean que tenga un material, el paso siguiente es hacer un material que tenga esas propiedades. Para lograrlo, los ingenieros usan lo que saben sobre la materia. Piensan en cómo están organizadas las partículas de diferentes materiales. Y piensan en cómo reorganizarlas para mejorar las propiedades del material. Los ingenieros pueden tratar de fabricar un nuevo material mezclando materiales existentes. Por ejemplo, el papel de aluminio que usas en tu cocina no es de aluminio puro. Es una mezcla de aluminio, hierro y silicio. Esta mezcla es más dura y resistente que el aluminio puro, pero es casi igual de ligera. De hecho, es lo suficientemente fuerte como para usarla en el cuadro de una bicicleta. Pero, a veces, no basta con solo mezclar materiales conocidos, y los ingenieros inventan materiales completamente nuevos. Para hacerlo, reorganizan las partículas de la materia. Un ejemplo es la fibra de carbono. Las partículas de carbono se toman de un material y se reorganizan. El resultado es un material muy liviano y más resistente que el acero. Los ingenieros tienen que probar diferentes formas de hacer materiales nuevos. A veces, un material es difícil de fabricar o es muy costoso. Entonces, incluso después de inventar un nuevo material que tiene todas las propiedades que buscan, es posible que los ingenieros deban seguir trabajando hasta encontrar la mejor manera de fabricar el nuevo material.

132

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

La fibra de carbono se fabrica reorganizando las partículas de carbono en hebras largas y delgadas. La fibra de carbono es delgada y tal vez no parezca muy fuerte, pero es más resistente y más liviana que el acero. Constantemente, los ingenieros fabrican nuevos materiales reorganizando las partículas de materiales existentes.

TEXTO

CON

NOTAS

¡Puede que estés usando ropa hecha con materiales diseñados por ingenieros! Elige uno de los materiales que se mencionan a continuación e investígalo. Después, escribe un párrafo sobre lo que aprendiste. Consulta al menos una fuente impresa y una digital. Incluye citas y menciona las fuentes que consultaste. • • • •

Poliéster Nailon Lycra Acrílico

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

133

TEXTO

CON

NOTAS

4. Diseña tu propio material

¿Puedes seguir los pasos del proceso de ingeniería para diseñar tu propio material? Imagina que quieres diseñar tu propia pintura para pintar una silla. ¿Cómo lo harías? Para diseñar tu propia pintura, primero debes definir el problema. Piensa por qué necesitas tener tu propia pintura. ¿Es porque no puedes usar la pintura tal como viene de fábrica? Quizás en la tienda no tengan el color que buscas. Luego, identifica las limitaciones y los criterios para la pintura. Una de las limitaciones podría ser que solo puedes usar ingredientes que se puedan combinar sin peligro, según lo que te dicen en la tienda. Algunos criterios podrían ser que la pintura se seque rápido, que tenga un determinado tono de azul o un aspecto antiguo. Una vez que identificaste el problema, las limitaciones y los criterios, puedes pasar a mezclar tu propia pintura. Deberás elegir qué materiales quieres mezclar. Tal vez debas añadir agua. Necesitas lograr el tono de azul correcto e incorporar algo para que la pintura se vea antigua. Ahora debes poner la pintura a prueba para ver si el problema está resuelto. Al realizar las pruebas tal vez detectes que la pintura tiene propiedades no deseadas, en las que no habías pensado cuando la diseñaste. Quizá la mezcla quedó demasiado espesa y no puedes extenderla de manera uniforme. Si la pintura tiene problemas, tendrás que ajustar el diseño. ¿Qué harías para que la pintura se ajuste mejor a los criterios y las limitaciones?

134

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

Al diseñar tu propia pintura, deberás definir el problema e identificar las limitaciones y las propiedades. Solo entonces podrás preparar la pintura y ponerla a prueba.

TEXTO

CON

NOTAS

¡Te estás preparando para diseñar tu propia tela! Piensa en los materiales que podrías usar. Y en las limitaciones y criterios del diseño. Crea tres pruebas para tu nueva tela.

Imagina que ya diseñaste tu propia tela. Y que la pusiste a prueba para comprobar qué propiedades tiene. Descubriste que la tela es abrigada, se vuelve áspera después de lavarse y empieza a deshacerse luego de dos lavados. En función de las pruebas que hiciste, ¿qué otros criterios o limitaciones añadirías?

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

135

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Muestra lo que sabes ¡Ahora es tu turno! Piensa en un problema que podría resolverse desarrollando un nuevo objeto o una nueva herramienta. Puede ser un problema importante que afecte al mundo o un problema cotidiano que afecte tu rutina diaria. Describe el problema.

Ahora, define el problema mencionando varios criterios para resolverlo exitosamente. (¿Cómo sabrás que has resuelto el problema?)

Ahora, menciona varias limitaciones. (¿Cómo te limitan las restricciones de tiempo, de costos o de materiales?)

¿Qué pasos darás tras haber definido el problema?

136

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

VERIFICAR

COMPRENSIÓN

Comprender el fenómeno Vuelve a pensar en el fenómeno: Los pisos de concreto son más resistentes que los de tierra. Piensa en lo siguiente: • ¿Con qué tipo de criterios cumple el concreto? • ¿Por qué un piso de concreto es mejor?

Usa lo que descubriste durante la investigación para responder esta pregunta: ¿De qué manera el proceso de ingeniería permite mejorar las soluciones? Afirmación

Evidencia

Razonamiento

Vuelve a la página 4 y completa la lista de verificación de esta lección.

Lección 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales?

137

Evaluación del desempeño:

Identificar los ingredientes de los panqueques ¡Los ingredientes de los panqueques perdieron sus etiquetas! Pon a prueba sus propiedades para identificar cada ingrediente. Después, haz la masa de los panqueques y observa cómo cambia cuando la cocinas en la plancha. En esta Evaluación del desempeño: • realizarás una investigación para identificar los ingredientes de los panqueques; • harás masa de panqueques y observarás cómo cambian sus propiedades cuando se cocina; • medirás y graficarás cambios en el peso; • desarrollarás un modelo para describir qué pasa cuando los panqueques se cocinan. 138

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

E VA L UAC I Ó N

DEL

DESEMPEÑO

Planear la prueba de cocina Los ingredientes secos de esta receta de panqueques son: • • • •

sal polvo de hornear harina azúcar

A estos cuatro ingredientes les falta la etiqueta. ¿Cómo puedes identificar cada ingrediente?

Busca una copia de la Hoja de trabajo A: Investigación de ingredientes. Úselo para crear un plan de investigación utilizando pruebas justas.

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

139

E VA L UAC I Ó N

DEL

DESEMPEÑO

Crea un plan de investigación usando pruebas justas. Escribe cómo pondrás a prueba cada propiedad y describe los resultados que esperas obtener en cada prueba.

Propiedad

Cómo ponerla a prueba

¿Qué tipo de resultados esperas obtener?

¿Cómo puedes controlar las variables?

Aspecto

Solubilidad

Burbujas

Se derrite en la plancha

¿Cómo puedes saber si al mezclar las sustancias se forman sustancias nuevas?

¿Cuántos ensayos quieres hacer de cada prueba?

140

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

E VA L UAC I Ó N

DEL

DESEMPEÑO

Resumir los datos Realiza la investigación. Reúne los datos de cada prueba. Haz un resumen de los datos completando la tabla.

Propiedad

Cómo pusiste a prueba el ingrediente

Cómo cambió el ingrediente

Ingrediente 1

Ingrediente 2

Ingrediente 3

Ingrediente 4

¿Puedes identificar cada ingrediente?

Ingrediente 1

Ingrediente 2

Ingrediente 3

Ingrediente 4

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

141

E VA L UAC I Ó N

DEL

DESEMPEÑO

Hacer panqueques Consigue una copia de la Hoja de trabajo B: Receta de panqueques. Reúne los ingredientes. Haz la masa de los panqueques. ¿Cuáles son sus propiedades? Coloca masa en dos vasos de papel y rotúlalos 1 y 2. Pesa cada vaso. ¡A hacer panqueques! Anota el peso y otras propiedades de la masa antes y después de cocinarla. Panqueque 1 Etapa del panqueque

Propiedades

Peso (gramos)

Propiedades

Peso (gramos)

Masa

Panqueque caliente Panqueque cuando se enfrió

Panqueque 2 Etapa del panqueque Masa

Panqueque caliente Panqueque cuando se enfrió

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Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

E VA L UAC I Ó N

DEL

DESEMPEÑO

Graficar los datos Grafica el peso de cada panqueque para mostrar cómo cambió el peso en: • la etapa de masa; • la etapa de panqueque caliente; • la etapa de panqueque cuando se enfrió.

Peso (gramos)

Panqueque 1

Masa

Panqueque caliente

Panqueque cuando se enfrió

Masa

Panqueque caliente

Panqueque cuando se enfrió

Peso (gramos)

Panqueque 2

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

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E VA L UAC I Ó N

DEL

DESEMPEÑO

Compara los pesos de la masa, de los panqueques calientes y de los panqueques cuando se enfriaron. ¿Cómo cambió el peso cuando la masa se calentó?

¿Cómo cambió el peso después de que los panqueques se enfriaron?

Como sabes, la materia siempre se conserva. ¿Cómo puedes explicar los cambios que hubo en el peso después de cocinar la masa?

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Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

NOTAS

Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

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Unidad 3

¡Las ciencias toman vida Grado 5

5 ¿Cómo circulan la materia y la energía en un ecosistema? 6 ¿Cuándo es saludable un ecosistema? 7 ¿Cómo cambian los ecosistemas? 8 ¿Cómo cambian los ecosistemas con los seres humanos?

Cambios en la materia Diario de ciencias

Evaluación del desempeño: Planear un episodio de Viajes colosales

6 ¿De qué modo los cambios en las sustancias afectan su peso? 7 ¿De qué modo los ingenieros mejoran los materiales? Evaluación del desempeño: Identificar los ingredientes de los panqueques

6 ¿Por qué la Luna parece moverse y cambiar de forma? 7 ¿Qué instrumentos usan los científicos para observar el espacio? Evaluación del desempeño: Entrenar a astronautas para la EEI

Ingeniería

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