+ que MĂ S
segundo ciclo
Ciencias naturales
5 bonaerense
Proyecto didáctico y Dirección Editorial Pedro Saccaggio
Proyecto visual y Dirección de Arte Natalia Fernández
Autoría Ignacio Miller Laura Melchiorre
Diseño de tapa Natalia Fernández
Edición Ignacio Miller Andrés Albornoz Corrección: Roberta Zucchello
Diseño de maqueta Natalia Fernández y Cecilia Aranda Diagramación Carolina Sesa Ilustración Favian Villarraga Martinez, Conrado Giusti, Nelson Castro Documentación fotográfica Mariana Jubany Preimpresión y producción gráfica María Marta Rodríguez Denis
© 2012, Edelvives. Av. Callao 224, 2º piso Ciudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina.
Fotografía
Miller, Ignacio David Naturales 5 bonaerense Serie + que MÁS / Ignacio David Miller y Laura Melchiore ; ilustrado por Conrado Giusti ; Favian Villarraga Martinez ; Nelson Castro. - 1a ed. - Buenos Aires : Edelvives, 2012. 152 p. : il.; 27 x 22 cm. ISBN 978-987-642-170-6 1. Enseñanza Primaria. 2. Ciencias Naturales. 3. Libros de Texto. I. Melchiore, Laura II. Giusti, Conrado, ilus. III. Villarraga Martinez, Favian, ilus. IV. Castro, Nelson, ilus. CDD 372.357
Este libro se terminó de imprimir en el mes de octubre de 2012. Talleres Gráficos Edelvives (50012 Zaragoza) Certificado ISO 9001 Printed in Spain Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.
Agradecimientos: NASA/cortesía de nasaimages.org Referencia: a=arriba, ab= abajo, c=centro, d=derecha, i=izquierda Experiencias: Paula Bonacorsi. Página 11: Michiel1972/cc by-sa 3.0; p.16: Markus Gayola/cc by-sa 3.0 (ab-i); p.18: Operation Migration/USFWS; p.23: Stilfehler/cc by-sa 3.0 (a-d); p.24: Josie Kemp/DP (d); p.28:Nova/GFDL; p.29: Gryffindor/cc by-sa 3.0 (ab-i); p.30: Luis Miguel Bugallo Sánchez/cc by-sa 3.0 (a-i); p.34: Krzysztof P. Jasiutowicz/cc by-sa 3.0 (a-i); p.35: Larissa Allen/cc by-sa 3.0 (a); p.36: William Warby/cc by-sa 2.0 (a); p.44: CompoO/cc by-sa 3.0 (a), Darío Alpern/cc by-sa 3.0 (ab); p.48: Woodleywonderworks/cc by-sa 2.0 (a-d); p.55: ©Dana Bartekoske Heinemann|Dreamstime.com (a), Samuel Mann/cc by-sa 2.0 (ab-d); p.56: Daramot/cc by-sa 2.0; p.58: Nevit Dilmen/cc by-sa 3.0 (a-d); p.63: Kat Clay/cc by-sa 2.0 (ab-i), Hans Hillewaert/cc by-sa 3.0 (ab-d); p.64: Ctpyjajoe/cc by-sa 3.0 (a), Richard Bartz/cc bysa 2.5 (ab-d); p.66: Daniel Ventura/cc by-sa 3.0 (ab); p.68: Tab59/cc by-sa 2.0 (ab-d); p.72: Claudio Díaz Timm/cc by-sa 2.0 (c); p.76: Thienzieyung/cc by-sa 2.0 (a-d); p.78: Leonard J.De Francisci/cc by-sa 3.0 (a); p.86: Joe Mabel/cc by-sa 3.0 (a); p.96: 4028mdk09/cc by-sa 3.0 (a), Kryszof Mizera/cc by-sa 3.0 (d); p.98: Christian Henrich/cc by-sa 2.5 (a-i); p.99: Historicair/ cc by-sa 3.0 (a-i), Johntarantino1/cc by-sa 3.0 (a-d), Che/cc by-sa 2.5 (ab-d); p.102: Forest Wonder/cc by-sa 3.0 (a); p.109: ESO/Y.Beletsky/cc by-sa 3.0 (a); p.112: Garethwiscambe ESO/Y.Beletsky/cc by-sa 2.0 (a); ESO/S.Guisard/cc by-sa 3.0 (a-d); p.116: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (a-d), E. Kolmhofer, H. Raab; Johannes-Kepler-Observatory/cc bysa 3.0 (ab-d); p.123: Navicore/cc by-sa 3.0 (a); p.132: Sterilgut assistenth/GNU (a-d), Liliy_M/ cc by-sa 3.0 (ab-i); p.145: Pablo Bruno D’Amico/cc by-sa 2.0 (a-d).
+ que MĂ S
Ciencias naturales
5 bonaerense
Así es este libro
6
1 Los materiales y el calor 8 ¿Es lo mismo el calor y la temperatura? 9 La medición de la temperatura 10 Los termómetros 10 El termómetro clínico y el termómetro de laboratorio 11 Otros tipos de termómetros 12 El equilibrio térmico 13 El calor y los cambios de estado de los materiales 14 Los sólidos 15 Los líquidos 16 Los gases 17 Ambiente y tecnología: El control de la temperatura en los organismos y en la tecnología 18 En práctica: ¿Cómo observar el equilibrio térmico? 20 Revisamos qué aprendimos 21 2 Los materiales y el sonido 22 Un mundo de sonidos 23 ¿Cómo se transmite el sonido? 24 Las propiedades del sonido 25 La intensidad 25 El tono 25 El timbre 25 La reflexión del sonido 26 La reverberación 26 El sonar 27 El proceso de audición 28 Los instrumentos musicales 29 Ambiente y tecnología: La contaminación sonora 30 En práctica: ¿Se puede “ver” el tono de un sonido? 32 Revisamos qué aprendimos 33 3 Los microorganismos 34
Si está vivo, tiene células 35 Organismos que no se observan a simple vista 36 ¿Cómo medir lo muy pequeño? 37 El microscopio 38 El microscopio óptico 38 El microscopio electrónico 39 ¿Qué tipos de microorganismos existen? 40 Las bacterias 40 Los protozoos 41 Los hongos microscópicos 41 Las algas microscópicas 42 Los virus 42
4
Los microorganismos en la vida humana 43 Ambiente y tecnología: Microorganismos en la conservación de los ambientes 44 En práctica: ¿Qué aspecto tienen los microorganismos? 46 Revisamos qué aprendimos 47 4 La organización del cuerpo humano 48
¿Cómo se organiza el cuerpo humano? 49 La función de nutrición 50 Las funciones de relación y control 52 La función de reproducción 54 El desarrollo antes del nacimiento 55 El desarrollo después del nacimiento 55 La integración de los sistemas 56 Ambiente y tecnología: Imágenes del interior del cuerpo humano 58 En práctica: ¿Cómo se relacionan los sistemas del cuerpo humano? 60 Revisamos qué aprendimos 61 5 Los alimentos 62
Los seres vivos se alimentan 63 Dos modos de alimentación 64 Los heterótrofos 64 Los autótrofos 65 Los biomateriales 66 El agua y los minerales 67 La alimentación en nuestra vida 68 La alimentación saludable 68 Los grupos de alimentos 69 La información nutricional 70 La gráfica de la alimentación saludable 71 Consejos para una alimentación saludable 71 Ambiente y tecnología: Dietas animales y dietas humanas 72 En práctica: ¿Cuál es la composición de los alimentos que consumimos? 74 Revisamos qué aprendimos 75 6 Las transformaciones de los alimentos 76
Los alimentos se elaboran 77 La producción de los alimentos 78 La conservación de los alimentos 80 La conservación por eliminación del aire 80 La conservación por eliminación del agua 81 La conservación por eliminación del calor 82
La conservación por acción del calor 83 La conservación mediante el agregado de sustancias 84 Las enfermedades transmitidas por alimentos 85 Ambiente y tecnología: La seguridad alimentaria 86 En práctica: ¿Cómo los microorganismos transforman los alimentos? 88 Revisamos qué aprendimos 89 7 La Tierra 90
¿Qué tan grande es la Tierra? 91 La forma y el tamaño de la Tierra 92 Pruebas de la esfericidad de la Tierra 92 La medición del tamaño de la Tierra 93 La Tierra no es solo tierra 94 El interior terrestre 94 La atmósfera 95 La fuerza de gravedad 96 El peso 96 La gravedad fuera de la Tierra 97 Ambiente y tecnología: La contaminación de los subsistemas terrestres 98 En práctica: Una clase sobre la Tierra 100 Revisamos qué aprendimos 101 8 El cielo y la Tierra 102
La observación del cielo 103 El Sol en el cielo 104 El Sol a lo largo del día 104 El Sol a lo largo del año 105 El reloj de Sol 105 Las estrellas en el cielo 106 El movimiento de las estrellas 106 Las constelaciones 107 La Luna en el cielo 108 Los planetas en el cielo 109 Los movimientos de la Tierra 110 El movimiento de rotación 110 Paralelos, meridianos y husos horarios 110 El movimiento de traslación 111 Ambiente y tecnología: La observación del cielo a lo largo de la historia 112 En práctica: ¿Cómo analizar los movimientos de la Tierra? 114 Revisamos qué aprendimos 115
9 El sistema solar 116
Dos teorías del universo 117 Las magnitudes en el sistema solar 118 Los tamaños en el sistema solar 118 Las distancias en el sistema solar 118 El Sol 119 Los planetas 120 Los planetas interiores 120 Los planetas exteriores 121 Otros componentes del sistema solar 122 Los satélites naturales 122 Los planetas enanos 122 Los asteroides, los cometas y los meteoroides 123 Los movimientos de los planetas 124 La traslación 124 La rotación 125 Ambiente y tecnología: Formaciones y fenómenos naturales en el sistema solar 126 En práctica: ¿Cómo diseñar un modelo a escala del sistema solar? 128 Revisamos qué aprendimos 129 Herramientas para trabajar en ciencias Efectuar mediciones Identificar variables en un experimento Elaborar un informe sobre una experiencia Familiarizarse con el uso del microscopio óptico Buscar las ideas principales de un texto Representar la información en gráficos Buscar definiciones y ejemplos en un texto Seleccionar imágenes para una presentación Utilizar un simulador informático para observar el cielo Construir modelos a escala Comprender el trabajo con escalas Repasar lo aprendido
130 132 133 134 136 138 140 142 144 146 148 149 150
5
1
Los materiales y el calor Así es este libro Los microorganismos en la vida humana Desde hace tiempo, se conocen los efectos beneficiosos de algunos microorganismos. Las personas los aprovechan de diversas maneras. Al comienzo de cada capítulo • Algunos microorganismos son utilizados en la industria alimentaria para obencontrarán algunas actividades para tener varios productos. Así ocurre con las levaduras que se emplean en la fabricación del pan. Por su parte, en la elaboración del yogur, se utilizan como que ustedes comprueben lo que saben materia prima, además de la leche, un grupo particular de bacterias. Al actuar sobre la leche, las bacterias modifican las propiedades naturales de esta y le acerca del tema que van a estudiar. dan mayor consistencia y un sabor diferente. • Hay también microorganismos que se emplean en la producción de medicamentos y vacunas. la penicilina un antibiótico se obEn Por lasejemplo, páginas queessiguen, se que desarrolla el tema tiene de varias especies del hongo microscópico Penicillium. Al mismo tiemLos materiales y el calor capítulo son a través deperjudiciales, textos eporque imágenes po, muchos otrosdel microorganismos considerados Entre las levaduras, se destaca la causan enfermedades a los seres humanos, a las plantas y a los animales. Los Saccharomyces cerevisiae o levadura de cervemicroorganismos que originan enfermedades son llamados patógenos. Al- za, que se utiliza en la elaboración del pan, la gunas enfermedades causadas por microorganismos son las siguientes. cerveza y el vino. Los microorganismos en la vida humana Desde tiempo, se conocen los efectos beneficiosos deneumonía, algunos microor• Enfermedades causadas porhacebacterias: tuberculosis, faringitis, meganismos. Las personas los aprovechan de diversas maneras. • Algunos microorganismos son utilizados en la industria alimentaria para obningitis, cólera, tétanos. tener varios productos. Así ocurre con las levaduras que se emplean en la del pan. Por su parte, en la elaboración del yogur, se utilizan como • Enfermedades causadas fabricación por protozoos: toxoplasmosis y paludismo, además materia prima, además de la leche, un grupo particular de bacterias. Al actuar sobre la leche, las bacterias modifican las propiedades naturales de esta y le del mal de Chagas-Mazza. dan mayor consistencia y un sabor diferente. • Hay también microorganismos que se emplean en la producción de medi• Enfermedades causadas por pie de atleta y candidiasis. camentoshongos: y vacunas. Por ejemplo, la penicilina es un antibiótico que se obtiene de varias especies del hongo microscópico Penicillium. Al mismo tiemLas formas de contagio de una otros enfermedad por microorganismos po, muchos microorganismos sonprovocada considerados perjudiciales, porque causan enfermedades a los seres humanos, a las plantas y a los animales. Los microorganismos que originan enfermedades son de llamados patógenos. Alson variadas. Por ejemplo, la meningitis se transmite una persona a otra a tragunas enfermedades causadas por microorganismos son las siguientes. Enfermedades causadas por tuberculosis, neumonía, faringitis, mevés de los estornudos o por• intermedio debacterias: objetos contaminados con el microningitis, cólera, tétanos. • Enfermedades causadas por protozoos: toxoplasmosisdel y paludismo, además organismo. El cólera, en cambio, se transmite a través consumo de agua o de del mal de Chagas-Mazza. • Enfermedades causadas por hongos: pie de atleta y candidiasis. alimentos contaminados con la bacteria Vibrio cholerae. Y el tétanos, cuando la Las formas de contagio de una enfermedad provocada por microorganismos Actividades son variadas. Por ejemplo, la meningitis se transmite de una persona a otra a trabacteria que lo causa entravésaldecuerpo a través de una herida abierta. los estornudos o por intermedio de objetos contaminados con el microEmpecemos por acá organismo. El cólera, en cambio, se transmite a través del consumo de agua o de Empecemos por acá alimentos contaminados con la bacteria Vibrio cholerae. Y el tétanos, cuando la Actividades 5. Subrayen con rojo las afirmaciones • El calor está presente en muchas situaciones − ¿Cómo harían para saber con precisión cuál bacteria que lo causa entra al cuerpo a través de una herida abierta. cotidianas, desde el agua que calentamos paes la temperatura del agua? 5. Subrayen con rojo las afirmaciones correctas y con azul las incorrectas. ra preparar el mate hasta la calefacción de los • Imaginen la siguiente situación: se saca de la • El calor está presente en muchas situaciones − ¿Cómo harían para saber con precisión cuál correctas y con azul las incorrectas. hogares. También interviene en otras situaciohornalla una olla con agua hirviendo y se suTodas las algas microscópicas aunque no nos demos cuenta. merge en ella otra olla con agua helada, sin cotidianas, desde elnes, agua calentamos la Conversen temperatura del agua? Todas las algas microscópicas son heterótrofas. que se mezclen los es líquidos. entre − ¿Qué ocurreque con el agua de un charco cuan- patodos: do el charco se seca? ¿Es correcto decir que Todas las algas microscópicas ra preparar el mate hasta la calefacción de los • Imaginen la siguiente situación: se saca de la son heterótrofas. el agua “desaparece”? − ¿A qué temperatura, aproximadamente, esson unicelulares. tá el agua hirviendo? ¿Y el agua helada? − De dos personas que se mojan, una puede Los virus no respiran. hogares. También interviene situacioolla con agua hirviendo y se susentir el agua tibiaen y otra otras puede sentirla fres− ¿Cómo será hornalla la temperatura deuna cada olla Todas las algas microscópicas Los virus están formados por ca. ¿Es posible que, a pesar de esas diferenluego de media hora: mayor, menor o células. nes, aunque no nos demos cuenta. merge en ella otra olla con agua helada, sin cias, el agua tenga la misma temperatura? igual? ¿Por qué? son unicelulares. En la elaboración del yogur, se utilizan levaduras. que se mezclen los líquidos. Conversen entre − ¿Qué ocurre con el agua de un charco cuanEl pie de atleta es una infección Los virus no respiran. todos: do8el charco se seca? ¿Es correcto decir que causada por un hongo. Los antibióticos se emplean Los virus están formados por el agua “desaparece”? − ¿A qué temperatura, aproximadamente, espara combatir algunos microorganismos patógenos. células. tá el agua hirviendo? ¿Y el agua helada? − De dos personas que se mojan, una puede sentir el agua tibia y otra puede sentirla fres− ¿Cómo será la temperatura de cada olla En la elaboración del yogur, se 43 ca. ¿Es posible que, a pesar de esas diferenluego de media hora: mayor, menor o utilizan levaduras. Las actividades les cias, el agua tenga la misma temperatura? igual? ¿Por qué? El pie de atleta es una infección causada por un hongo. ayudarán a revisar lo
1
.
Entre las levaduras, se destaca la Saccharomyces cerevisiae o levadura de cerveza, que se utiliza en la elaboración del pan, la cerveza y el vino.
(008-021)_U1_Natu5º.indd 8
La tuberculosis es causada por una bacteria, denominada Mycobacterium tuberculosis. Esta enfermedad ataca principalmente los pulmones.
9/26/12 4:19 PM
Para prevenir algunas de las enfermedades causadas por microorganismos, existen vacunas específicas, que se elaboran a partir del mismo patógeno, pero debilitado.
(034-047)_U3_Natu5º.indd 43
9/26/12 4:22 PM
La tuberculosis es causada por una bacteria, denominada Mycobacterium tuberculosis. Esta enfermedad ataca principalmente los pulmones.
atu5º.indd 8
que
Los antibióticos se emplean estudiaron en las páginas para combatir algunos microorganismos patógenos. de desarrollo.
Para prevenir algunas de las enfermedades causadas por microorganismos, existen vacunas específicas, que se elaboran a partir del mismo patógeno, pero debilitado.
9/26/12 4:19 PM
43 Ambiente y tecnología
Ambiente y tecnología
(034-047)_U3_Natu5º.indd 43
Microorganismos en la conservación de los ambientes Los microorganismos son parte fundamental del buen funcionamiento de los ambientes naturales. Hongos y bacterias actúan constantemente descomponiendo los restos y desechos de todos los organismos y transformándolos en materiales simples imprescindibles para el crecimiento de las plantas. Esta actividad descomponedora es aprovechada por el hombre para reducir la contaminación provocada por las mismas actividades humanas.
El compost. En muchos lugares, se utilizan grandes contenedores para colocar los residuos orgánicos, tales como restos vegetales de las cosechas y excrementos de animales. Manteniendo las condiciones de humedad adecuadas, las bacterias actúan sobre esos residuos y los descomponen; de este modo, se obtiene un abono de óptima calidad, llamado compost, que se usa para mejorar el suelo en las áreas de cultivo. Así se evita el empleo de fertilizantes artificiales.
En cada capítulo se incluyen dos páginas que relacionan el tema del capítulo con algunos desarrollos tecnológicos y diversos aspectos del ambiente y su conservación.
11. combustión del biogás para accionar un generador de electricidad
10. 11.
1. excrementos de animales
¿Cómo es un biodigestor? A diferencia de los recipientes donde se prepara el compost, el interior del biodigestor debe estar aislado de la entrada de oxígeno. El biogás obtenido se utiliza en las actividades domésticas (cocina y calefacción) o para hacer funcionar pequeñas centrales térmicas de generación de energía eléctrica. Los residuos sólidos de la biodigestión se emplean como abono orgánico para mejorar la calidad de los suelos cultivables.
7. medidor de presión 3. agregado de agua
La biorremediación. También se utilizan hongos y bacterias para limpiar los suelos y las aguas contaminados. En 2012, el investigador holandés Mark van Loosdrecht recibió un premio concedido anualmente por la Cumbre Mundial de Ciudades por haber desarrollado un método para purificar el agua usando bacterias. Este método es cincuenta veces más rápido que el que se emplea en las plantas potabilizadoras tradicionales.
2. residuos orgánicos
4. mezclador de desechos con agua
6. biogás
uso del abono orgánico para mejorar los suelos cultivables 8. zona de almacenamiento de abono orgánico
5. zona de fermentación por acción de bacterias biodigestor
44
6
10. uso doméstico del biogás (cocina, calefón, calefactor) 12. uso doméstico de la electricidad
9. tanque de almacenamiento de biogás
Los inoculantes. Además del compost, en los cultivos se utilizan determinadas bacterias y hongos microscópicos que, con su actividad, contribuyen al crecimiento de las plantas. Estos microorganismos captan el gas llamado nitrógeno, que forma parte del aire, y lo transforman, de manera que puede ser aprovechado por las plantas. Los microorganismos son introducidos o inoculados en las semillas y, a medida que la planta crece, forman micorrizas con las raíces.
(034-047)_U3_Natu5º.indd 44
9/26/12 4:22 PM
Los biodigestores. En las zonas rurales, cada vez es más frecuente el uso de biodigestores. Se trata de instalaciones donde se aprovecha la acción de un tipo particular de bacterias para obtener biogás a partir de la descomposición de los residuos orgánicos que se generan en la actividad agropecuaria (fundamentalmente, restos de vegetales y excrementos de animales).
45
9/26/12 4:22 PM
(034-047)_U3_Natu5º.indd 45
9/26/12 4:22 PM
En práctica ¿Cómo analizar los movimientos de la Tierra?
En la siguiente actividad construirán un modelo que les permitirá observar y aplicar lo que aprendieron en este capítulo acerca de los movimientos de la Tierra y sus efectos.
Aquí encontrarán experiencias y otras actividades prácticas para aplicar lo que PASO 6 Con un poco de masilla, adhieran las banderitas sobre la región del globo terráqueo en el hemisferio que aprendieron corresponde. a lo largo del capítulo.
Elementos necesarios • 1 globo terráqueo • masilla plástica • 3 escarbadientes En práctica PASO 7 Mantengan el globo terráqueo frente a la lámpara • 1 lámpara y observen la ubicación de las banderitas. ¿En cuál de los • 3 tiras de papel de aproximadamente 3 cm x 9 cm En práctica ¿Cómo analizar los movimientos de la Tierra?será verano y en cuál, invierno? hemisferios • lápiz y pegamento En la siguiente actividad construirán un modelo que les permitirá observar y aplicar lo ¿Cómo analizar los movimientos de la Tierra? que aprendieronEnenla siguiente este capítulo acerca de los movimientos de la Tierra actividad construirán un modelo que les permitirá observar y aplicar ylo sus efectos.
hemisf norteerio
que aprendieron en este capítulo acerca de los movimientos de la Tierra y sus efectos. Paso a paso Primera parte Elementos necesarios PASO 6 Con un poco de masilla, adhieran las banderitas PASO 1 Apoyen Elementos el globo terráqueo sobre una mesa, obnecesarios PASO 6 Con un poco de masilla, adhieran las banderitas sobre la región del globo terráqueo en el hemisferio que • 1 globo terráqueo sérvenlo e identifiquen siguientes puntos. sobre la región del globo terráqueo en el hemisferio que terráqueo • 1 globolos corresponde. • masilla plástica • 3 escarbadientes • El polo norte y• elmasilla polo sur. corresponde. plástica PASO 7 Mantengan el globo terráqueo frente a la lámpara • 1 lámpara y observen la ubicación de las banderitas. ¿En cuál de los • El ecuador terrestre. • 3 escarbadientes • 3 tiras de papel de aproximadamente 3 cm x 9 cm hemisf hemisferios y en cuál, invierno? PASO será 7 verano Mantengan el globo terráqueo frente a la lámpara sur erio • El meridiano de • Greenwich. 1 lámpara • lápiz y pegamento y observen la ubicación de las banderitas. ¿En cuál de los • 3 tiras de papel aproximadamente 3 cm x 9 cm Pasode a paso hemisferios será verano y en cuál, invierno? PASO 2 Tomen uno de los escarbadientes y colóquenle Primera parte • lápiz y pegamento Apoyen el globo terráqueo sobre una mesa, obun poco de masilla en uno PASO de 1sus extremos. Luego, hemisf sérvenlo e identifiquen los siguientes puntos. norteerio adhiéranlo sobre a ylael polo altura • El polo norte sur. de la Pasoel aglobo paso terráqueo, • El ecuador terrestre. Argentina. Primera parte • El meridiano de Greenwich. hemisfe norte rio
Revisamos qué aprendimos 7. Completen el acróstico con la palabra a la que reemplaza cada estrella en las oraciones. a. Los * son los seres vivos que se alimentan de los resRevisamos qué aprendimos tos y los desechos de otros seres vivos. b. El calcio es un7. * Completen que forma parte de los huesos y de el acróstico con la palabra a la que reemplaza cada estrella en las oraciones. los dientes. Los * son los seres vivos que se alimentan de los resc. La * es el plan dea. alimentación diaria que realizan las tos y los desechos de otros seres vivos. b. El calcio es un * que forma parte de los huesos y de personas. los dientes. d. Las * deben ser c. consumidas diariamente enrealizan pequeLa * es el plan de alimentación diaria que las personas. ñas cantidades, ya d. que no pueden ser almacenadas en Las * deben ser consumidas diariamente en pequeñas cantidades, ya que no pueden ser almacenadas en el cuerpo. el cuerpo. e. Los seres vivos utilizan dedelos alie. Los seres los vivos componentes utilizan los componentes los alimentos obtener * y materiales. mentos para obtener * ypara materiales. f. Las * son los biomateriales que proporcionan la maf. Las * son los biomateriales que proporcionan la mayor parte de los materiales que conforman las diferentes partes del cuerpo. yor parte de los materiales que conforman las difereng. Un organismo * se alimenta de otros seres vivos. h. El * permite que todos los demás nutrientes circulen tes partes del cuerpo. por el cuerpo. g. Un organismo * i. seLaalimenta desonotros seres * y sus derivados la principal fuentevivos. de calcio. j. A partir los de losdemás alimentos,nutrientes los seres vivos obtienen *, h. El * permite queque todos circulen les permiten crecer, desarrollarse y mantener su organismo. por el cuerpo. k. Se dice que un ser vivo es * cuando produce sus proi. La * y sus derivados son la principal fuente de calcio. pios alimentos. l. Un animal * selos alimenta animales, de plan- *, j. A partir de los alimentos, seresde otros vivos obtienen tas y de hongos. que les permiten crecer, desarrollarse y mantener su A A organismo. B L k. Se dice que un ser vivo es * cuando produce sus proC I pios alimentos. D M l. Un animal * se alimenta Ede otrosEanimales, de plantas y de hongos.F N
hemisfe sur rio
1 Apoyen ella2globo sobre una mesa, PASO Tomenterráqueo uno de losenfrente escarbadientes y PASO colóquenle Apoyen PASO la lámpara sobre mesa, justo 8 obGiren el globo terráqueo y observen la variación un poco de masilla en uno de sus extremos. Luego, sérvenlo e identifiquen los siguientes puntos. del globo terráqueo y enciéndanla, de manera queterráqueo, el haz dedelasla sombras que proyectan las banderitas. ¿Cuál proadhiéranlo sobre el globo a la altura El polo norteubíquense y Argentina. el polo sur. de luz llegue al• globo. Luego detrás del globo yecta la sombra más larga? ¿Cuánto se elevará el Sol so• El ecuador terrestre. PASO 3 Apoyen la lámpara sobre la mesa, justo enfrente PASO 8 Giren el globo terráqueo y observen la variación terráqueo y gírenlo lentamente. Respondan: ¿cuándo bre el horizonte en ese hemisferio: a una altura mayor o hemisf globo terráqueo y enciéndanla, de manera que el haz de las sombras que proyectan las banderitas. ¿Cuál prosur erio • en El meridiano dedel Greenwich. de luz al globo. Luego ubíquense detrás del globo altura yectamenor la sombraque más larga? elevará el Sol soserá el amanecer el lugar donde sellegue encuentra el escara una en ¿Cuánto el otrose hemisferio? terráqueo y gírenlo lentamente. Respondan: ¿cuándo bre el horizonte en ese hemisferio: a una altura mayor o badientes? ¿Cuándo el atardecer? ¿En PASO 2será Tomen uno losqué escarbadientes y colóquenle será elde amanecer en elmomento lugar donde se encuentra el escara una altura menor que en el otro hemisferio? PASO 9 Coloquen el globo terráqueo del otro lado de badientes?en ¿Cuándo ¿En qué momento será de noche? un poco de masilla unoserádeel atardecer? sus extremos. Luego,PASO 9 Coloquen el globo terráqueo del otro lado de la lámpara, manteniendo la misma distancia que anserá de noche? adhiéranlo sobre el globo terráqueo, a la altura de la la lámpara, manteniendo la misma distancia que antes. Den vuelta la lámpara yyobserven nuevamente las 4 Sigan girando el globo terráqueo la tes. Den vuelta la lámpara observen nuevamente las PASO 4 Sigan girando el globo PASO terráqueo y observen la y observen Argentina. sombras proyectadas por las banderitas. Indiquen si en sombra que proyecta el escarbadientes. Respondan: ¿el sombras proyectadas por las banderitas. Indiquen si en sombra que proyecta el escarbadientes. Respondan: ¿el cada hemisferio las estaciones del año se han invertido. largo de la sombra es siempre igual? ¿A qué momento PASO 3es siempre Apoyen la sobre la mesa, justo¿Ycada enfrente PASOlas 8 estaciones Giren el globo terráqueo observen la variación dellámpara día corresponden las sombras más largas? las máshemisferio del año se hanyinvertido. largo de la sombra igual? ¿A qué momento cortas? y análisis de los resultados del globo terráqueo y enciéndanla, manera que el hazRegistro de las sombras que proyectan las banderitas. ¿Cuál prodel día corresponden las sombras más largas? ¿Y lasdemás • Respondan: ¿por qué el globo terráqueo está inclinado? parte de luz llegue alSegunda globo. Luego ubíquense detrás del globo• Relean elyecta sombra larga?103¿Cuánto se elevará el Sol sométodolaque se explicamás en la página para cortas? Registro PASO 5 Doblen las tiras de papel, de modo que cada una y análisis de los resultados determinar la posición de los puntos cardinales. Contenga unlentamente. largo de 4,5 cm. Coloquen cada tira sobre un terráqueo y gírenlo Respondan: ¿cuándo bretodos: el horizonte enaplicar ese hemisferio: a una altura mayor o ¿por el¿cómo globo terráqueo está inclinado? • Respondan: versen entrequé se podría ese método extremos, de maneSegunda parte el modelo del globo lámpara? será el amanecerescarbadientes en el lugary péguenla dondepor sesusencuentra el escar-el enmétodo a una altura menory laque el otro103 hemisferio? Relean que seterráqueo explica en laenpágina para ra que forme una “banderita”. En una de las• banderitas PASO 5 Doblen las badientes? tiras de papel, de modo cada anoten “hemisferio norte” y en una la¿En otra,qué “hemisferio sur”. ¿Cuándo será elque atardecer? momento Herramientas para trabajar ciencias p.cardinales. determinar la posición de losenel puntos PASO 9 Coloquen globo 146 terráqueo Condel otro lado de tenga un largo deserá 4,5de cm. Coloquen cada tira sobre un noche? versen entre todos: ¿cómo se podría aplicar ese método la lámpara, manteniendo la misma distancia que anescarbadientes y péguenla por sus extremos, de maneen el modelo del terráqueo y la lámpara? tes.globo Den vuelta la lámpara y observen nuevamente las PASO 4 Sigan girando el globo terráqueo y observen la ra que forme una “banderita”. En una de las banderitas sombras proyectadas por las banderitas. Indiquen si en sombra que proyecta el escarbadientes. Respondan: ¿el anoten “hemisferio norte”114 y en la otra, “hemisferio sur”. Herramientascada para trabajarlas enestaciones ciencias del p. 146 hemisferio año se han invertido. largo de la sombra es siempre igual? ¿A qué momento del día corresponden las sombras más largas? ¿Y las más cortas? Registro y análisis de los resultados • Respondan: ¿por qué el globo terráqueo está inclinado? Segunda parte • Relean el método que se explica en la página 103 para PASO 5 Doblen las tiras de papel, de modo que cada una determinar la posición de los puntos cardinales. Con114 tenga un largo de 4,5 cm. Coloquen cada tira sobre un versen entre todos: ¿cómo se podría aplicar ese método escarbadientes y péguenla por sus extremos, de maneen el modelo del globo terráqueo y la lámpara? ra que forme una “banderita”. En una de las banderitas (102-115)_U8_Natu5º.indd 114 9/26/12 4:38 PM anoten “hemisferio norte” y en la otra, “hemisferio sur”. Herramientas para trabajar en ciencias p. 146
PASO 3
(102-115)_U8_Natu5º.indd 114
9/26/12 4:38 PM
Al pie de la página hay una indicación que conecta el capítulo con una página de la sección Herramientas para trabajar en ciencias.
G
A
I
L
J
C
K
M E
(102-115)_U8_Natu5º.indd 114
9/26/12 4:38 PM
I
L
D
114
a) Seres vivos autótrofos. Cocodrilo. Alga.
8. Marquen con una X el animal que no pertenece al grupo. a) Seres vivosAnimales autótrofos. carnívoros. Eucalipto. Cocodrilo. León. Trigo. Alga.
b) Tiburón.
b) Animales carnívoros. León. Tiburón.
Perro. Venado.
Perro.
Venado. c) Animales omnívoros. Chimpancé. Tigre.
c) Animales omnívoros. Búho. Búho. Cuervo. Cuervo.
Chimpancé. Tigre.
9. En sus carpetas, indiquen el principal tipo de nutriente En los sussiguientes carpetas, indiquen el principal que aportan alimentos.
9. tipo de nutriente que aportan los siguientes alimentos.
Yogur.
Fideos.
Yogur.
Fideos.
Costilla de cerdo.
Tomate.
H A Alfajor.
C I
Manteca.
• Clasifiquen los alimentos según el grupo al que perCostilla de cerdo. tenecen.
Ó N
E
F
T
(062-075)_U5_Natu5º.indd 75
Tomate.
75
N
G
Eucalipto. Trigo.
T
A B
Al final de cada capítulo, una serie de actividades les servirán para repasar los conceptos 8. Marquen con una X el animal queexplicados. no pertenece al grupo.
9/26/12 4:23 PM
H A I
En esta sección podrán profundizar en algunos de los procedimientos que se utilizan en el trabajo científico y entrenar algunas estrategias para estudiar.
I K
Herramientas para trabajar en ciencias
Alfajor.
C
J
• Clasifiquen los alimentos según el grupo al que pertenecen.
Ó L
Manteca.
N
Herramientas para trabajar en ciencias
75
El turno de ustedes
Seleccionar imágenes para una presentación
1. Observen las siguientes fotografías, que forman parte de una lámina referida a los subsistemas terrestres.
Tanto en los trabajos impresos como en las presentaciones orales, las imágenes proporcionan una infinidad de posibilidades(062-075)_U5_Natu5º.indd para hacer más comprensible 75 y dinámica la exposición. • Cuando se seleccionan imágenes para una presentación, hay que tener en cuenta que estas, por sí solas, pueden ser interpretadas de muy diversas maneras. Por ejemplo, una fotografía de la selva tropical puede servir para ejemplificar la diversidad de especies vegetales de ese ambiente o para distinguir la biosfera del resto de los subsistemas terrestres. • Para dirigir la atención de los destinatarios hacia el aspecto de la imagen que se desea destacar, es imprescindible que vaya acompañado de un texto; este texto, por lo general breve, es el epígrafe. Por ejemplo, Agustina buscó en internet una serie de imágenes que le sirven para ilustrar un trabajo sobre la Tierra que le solicitaron en la escuela. Para organizar la página que se refiere a la esfera terrestre, eligió cuatro imágenes y las acompañó de los siguientes epígrafes.
A
B
C
D
9/26/12 4:23 PM
Un panorama general de la Tierra
Vista desde el espacio, la Tierra presenta zonas cubiertas por masas continentales y grandes extensiones de agua, además de nubes.
Aunque para algunos pueblos de la antigüedad la Tierra tenía forma de un disco plano, desde hace muchos siglos se sabe que es esférica, como muestra esta imagen del año 1550.
2. Indiquen la letra de la imagen que consideren más representativa de cada subsistema. Atmósfera Biosfera Geosfera Hidrosfera 3. Escriban, debajo de cada fotografía, un epígrafe relacionado con el tema que ilustra.
En las regiones cercanas a los polos, los rayos del Sol llegan de manera muy oblicua; en consecuencia, las temperaturas son bajas y hay grandes extensiones de hielo que se mantiene durante todo el año.
4. Estas imágenes podrían haber servido para ilustrar otros temas. Indiquen cuál les parece más adecuada para… una presentación acerca de los distintos tipos de nubes. una página referida a la transmisión del sonido en los líquidos. una exposición acerca de las propiedades de los gases. una clase acerca la alimentación de los seres vivos.
En las regiones cercanas al ecuador, los rayos del Sol llegan de manera directa; en consecuencia, las temperaturas son altas durante todo el año y suele haber abundante vegetación.
144 (138-143)_Herramientas_Natu5º.indd 144
5. Comparen con lo que decidieron sus compañeros para resolver las consignas anteriores y comenten las coincidencias y las divergencias que hubo. 6. Elijan una de las cuatro fotos de esta página y piensen para qué otro tema podrían emplearla. Redacten en sus carpetas un epígrafe en el que destaquen esa información de la imagen. Imagen elegida: Tema relacionado: Nuevo epígrafe:
145 9/26/12 6:53 PM
(138-143)_Herramientas_Natu5º.indd 145
9/26/12 6:53 PM
7
1
Los materiales y el calor
Empecemos por acá • El calor está presente en muchas situaciones cotidianas, desde el agua que calentamos para preparar el mate hasta la calefacción de los hogares. También interviene en otras situaciones, aunque no nos demos cuenta. −−¿Qué ocurre con el agua de un charco cuando el charco se seca? ¿Es correcto decir que el agua “desaparece”? −−De dos personas que se mojan, una puede sentir el agua tibia y otra puede sentirla fresca. ¿Es posible que, a pesar de esas diferencias, el agua tenga la misma temperatura?
8
−−¿Cómo harían para saber con precisión cuál es la temperatura del agua? • Imaginen la siguiente situación: se saca de la hornalla una olla con agua hirviendo y se sumerge en ella otra olla con agua helada, sin que se mezclen los líquidos. Conversen entre todos: −−¿A qué temperatura, aproximadamente, está el agua hirviendo? ¿Y el agua helada? −−¿Cómo será la temperatura de cada olla luego de media hora: mayor, menor o igual? ¿Por qué?
¿Es lo mismo el calor y la temperatura? En la vida cotidiana, las palabras calor y temperatura se utilizan como sinónimos, muchas veces con el mismo significado. Así, alguien dice que “tiene calor” cuando siente que la temperatura del lugar en el que se encuentra es elevada. También, al realizar ejercicios, se habla de “entrar en calor” para referirse al aumento de la temperatura de los músculos. Si bien el calor y la temperatura están relacionados, en realidad se trata de fenómenos distintos. Al colocar una olla con agua fría sobre una hornalla encendida, la temperatura del agua se va elevando hasta que comienza a hervir. Esto se debe a que el fuego de la hornalla, que tiene una temperatura más alta que el agua, transfiere calor a esta, que se encuentra a una menor temperatura. De esta manera, la temperatura del agua aumenta y llega al hervor. Si luego se apaga la hornalla, la temperatura del agua volverá a bajar porque deja de recibir calor. La temperatura es una propiedad que indica qué tan caliente o frío se encuentra un cuerpo (ya sea líquido, como el agua; gaseoso, como el gas de la hornalla; o sólido, como la olla). En sí misma, la temperatura no es algo que se transmita. Lo que se transmite, en cambio, es el calor. Esto ocurre siempre que hay dos o más objetos o materiales con diferente temperatura: en estos casos, el calor se transfiere desde los objetos o los materiales que tienen mayor temperatura hacia los que tienen menor temperatura. El aumento de temperatura que se produce cuando los materiales o los objetos reciben calor provoca, a su vez, diversos cambios en esos materiales u objetos. De esta manera, un objeto puede dilatarse (es decir, aumentar de volumen) cuando su temperatura sube; por el contrario, al disminuir su temperatura, se contrae. Cuando se los calienta, los objetos pueden también deformarse. En muchos casos, además, puede ocurrir que un material cambie de estado al alcanzar determinada temperatura. Así, un material sólido puede volverse líquido y, a su vez, un líquido puede volverse un gas.
Las baldosas pueden romperse debido a sucesivas dilataciones y contracciones producidas por la acción del calor
Los plásticos se deforman fácilmente cuando se los calienta. Cuando se los vuelve a enfriar, ya no recuperan su forma original.
Al poner a calentar el agua de una olla, el calor se transmite desde el fuego de la hornalla hacia el agua. A medida que el agua recibe calor, su temperatura aumenta.
Luego de permanecer un tiempo sobre la hornalla encendida, el agua hierve. En ese momento, su temperatura es de 100 ºC.
La cera de una vela se halla en estado sólido, y cuando se calienta, pasa al estado líquido.
9
La medición de la temperatura En la vida de todos los días, nos conformamos con nuestras sensaciones para determinar la temperatura de algún objeto, algún material o algún ambiente. Por ejemplo, cuando sostenemos con nuestra mano una lata de gaseosa que estaba en la heladera, la sentimos fría. Esto es así porque nuestra mano tiene mayor temperatura que la lata. Sin embargo, si esa misma lata la tocáramos después de habernos lavado las manos con agua fría, quizás la sentiríamos tibia.
Los termómetros
A través del tacto, no es posible establecer con precisión la temperatura de un material o un objeto. Por ejemplo, el agua de un recipiente puede sentirse más caliente en una mano que en la otra.
Termómetros sin mercurio El mercurio es uno de los pocos metales que se mantiene en estado líquido, a temperatura ambiente. Además, se dilata con facilidad al calentarse. Estas características han hecho que se lo utilice en muchos termómetros. Sin embargo, actualmente se están reemplazando los termómetros de mercurio por termómetros de otros materiales, como el galinstano (una aleación de galio y otros metales), ya que el mercurio es un material muy tóxico y contaminante.
10
Para obtener una medición exacta de la temperatura a la que se encuentra un material o un objeto, o de cuál es la temperatura que hay en un ambiente, se utiliza un termómetro. Los termómetros son instrumentos especialmente diseñados para medir la temperatura. Existen diversos tipos de termómetros. En muchos se aprovecha el fenómeno de la dilatación de los materiales que se produce al aumentar su temperatura. Por lo general, el material que se utiliza en estos termómetros son líquidos que se dilatan fácilmente, como el mercurio o el alcohol. En el interior de este tipo de termómetros hay un tubo muy fino denominado capilar. El capilar finaliza con un engrosamiento, el bulbo, donde está alojado el material líquido. Cuando este material recibe calor, se dilata y, entonces, asciende por el capilar. Para conocer cuál es la temperatura que marca el termómetro, este tiene una escala graduada, denominada escala térmica o escala de temperatura. En la Argentina, al igual que en muchos otros países, se utiliza la escala Celsius, en la que la unidad de medida de la temperatura es el grado Celsius (°C). En esta escala, el grado cero (0 ºC) equivale a la temperatura a la que el agua se congela, mientras que los cien grados (100 ºC) equivalen a la temperatura a la que el agua hierve. En otros países (como los Estados Unidos) se utiliza la escala Fahrenheit. Los científicos, además de la escala Celsius, emplean la escala Kelvin.
escala de temperatura bulbo capilar
líquido
En los termómetros tradicionales se aprovecha la dilatación que el calor produce en los materiales para medir la temperatura.
El termómetro clínico y el termómetro de laboratorio
El termómetro que se utiliza en nuestras casas y en los hospitales para medir la temperatura corporal se denomina termómetro clínico. En los laboratorios, también se utilizan termómetros para medir la temperatura de materiales líquidos, gaseosos y sólidos. Por eso, este tipo de termómetros recibe el nombre de termómetros de laboratorio. Aunque los termómetros clínicos y los termómetros de laboratorio tienen muchas similitudes, también presentan importantes diferencias. • El termómetro clínico tiene un estrechamiento en el capilar, cerca del bulbo. Este estrechamiento es el que hace que se pueda leer la temperatura registrada sin que el termómetro y el cuerpo estén en contacto. Por eso, cada vez que se tiene que utilizar un termómetro clínico, es necesario sacudirlo para hacer que el líquido que se ha dilatado baje por el tubo. El termómetro de laboratorio, en cambio, no tiene estrechamiento antes del bulbo; por este motivo, una vez que es retirado del material cuya temperatura midió, marca la temperatura ambiente. • El valor normal de la temperatura corporal de las personas es de unos 36,8 °C, pero esta puede variar, cuando se está enfermo, hasta alrededor de dos grados menos o cinco grados más. Por eso, los termómetros clínicos tienen una escala reducida que comienza en 34 °C y finaliza en 42 °C. En cambio, la escala de los termómetros de laboratorio es más amplia. En general, los termómetros de laboratorio permiten registrar temperaturas inferiores a los 0 °C y superiores a los 100 °C. capilar líquido
escala de temperatura
Actualmente, existen termómetros digitales. Estos termómetros, a diferencia de los termómetros de mercurio o alcohol, no utilizan la dilatación de un material para funcionar.
Los termómetros de laboratorio permiten medir temperaturas más bajas que los termómetros clínicos. Además, solo registran la temperatura de un material mientras permanece en contacto con este.
ausencia de estrechamiento del capilar
Actividades 1. Consigan un termómetro clínico y un termómetro de laboratorio como los que se muestran en estas páginas y realicen la siguiente experiencia, para observar su funcionamiento. • Agiten el termómetro clínico hasta que marque no más de 35 ºC. Luego, colóquenlo en una de sus axilas, presionen el brazo hacia el pecho y esperen cinco minutos. • Saquen el termómetro y observen la temperatura marcada. Registren el dato. Esperen treinta segundos y vuelvan a observar la temperatura registrada.
• Repitan los mismos pasos utilizando un termómetro de laboratorio. • En la carpeta, respondan estas preguntas. −−¿Qué temperatura marcó el termómetro clínico? −−¿Y el termómetro de laboratorio? −−¿En qué termómetro es más sencillo leer la temperatura? −−¿Cuál de los dos termómetros les parece que es más confiable para medir la temperatura corporal? ¿Por qué?
11
Otros tipos de termómetros
Un termómetro de máxima y de mínima, utilizado en meteorología.
Además del termómetro clínico y el termómetro de laboratorio, existen otros tipos de termómetros, que son usados en diferentes actividades. • Los meteorólogos (es decir, aquellos que estudian el estado del tiempo atmosférico) utilizan dos termómetros, llamados termómetros de máxima y de mínima, que registran, respectivamente, la temperatura más alta y la más baja que se produjeron durante el día. El termómetro de máxima, al igual que el termómetro clínico, posee un estrechamiento cerca del bulbo, que impide que el líquido retroceda. El termómetro de mínima tiene en el capilar, junto con el líquido, una pequeña barra de vidrio que desciende a medida que disminuye la temperatura, pero que no sube, aunque la temperatura aumente. • En las fundiciones se utilizan termómetros denominados pirómetros, que pueden medir la temperatura de los metales a distancia, ya que estos se encuentran a una temperatura muy elevada. En algunos pirómetros, se aprovecha el cambio de color que se produce en los materiales cuando están muy calientes. Estos pirómetros poseen un alambre que se calienta y emite luz con el paso de la electricidad, generada por una batería. Al comparar el color que adquiere el alambre al calentarse con el color que tiene un objeto muy caliente, es posible determinar la temperatura de este. Actualmente, existen también pirómetros que pueden medir la temperatura de un material a partir solo del calor que irradia. Estos pirómetros se conocen como pirómetros infrarrojos. • Un tipo de termómetro muy utilizado en diversas industrias es el termómetro bimetálico. Este termómetro consiste en una tira enrollada formada por dos metales distintos (por ejemplo, latón y hierro), uno de los cuales se dilata más que el otro cuando aumenta su temperatura. De esta manera, la tira se enrolla y desenrolla con los cambios de temperatura, y mueve una aguja ubicada sobre una escala térmica.
Pirómetro infrarrojo.
El latón se contrae más que el hierro cuando se enfría
aguja indicadora
escala 40
50
60
30
70
20
80
10
90 0
hierro latón
ºC
100
tira bimetálica
hierro latón El latón se dilata más que el hierro cuando se calienta
12
En los termómetros bimetálicos, se aprovecha el hecho de que algunos metales se dilatan más que otros al calentarse.
El equilibrio térmico Cuando sacamos de la heladera una botella de agua y la dejamos durante un tiempo sobre la mesa de la cocina, el agua se calienta a la misma temperatura del aire que la rodea. Esto ocurre porque, cuando dos objetos o materiales que tienen diferentes temperaturas están en contacto, el calor se transmite desde el objeto o el material con mayor temperatura hacia el que se encuentra a menor temperatura. Luego de un tiempo, los dos cuerpos alcanzan la misma temperatura y ya no hay más transferencia de calor. Este fenómeno recibe el nombre de equilibrio térmico. Otro ejemplo de equilibrio térmico se puede observar al colocar un cubito de hielo en un recipiente con un líquido caliente.
Al colocar el cubito de hielo en el jarro, el calor se transmite desde el líquido al cubito, y este comienza a derretirse.
A medida que el cubito se va derritiendo, la temperatura del líquido es diferente en distintas partes del jarro.
Finalmente, una vez que el cubito se derritió, todo el líquido tiene una misma temperatura (más baja que al principio), y alcanza el equilibrio térmico.
Cuando se toma la temperatura con un termómetro, el líquido que se encuentra en el bulbo se dilata hasta llegar a la misma temperatura que tiene el cuerpo con el que está en contacto. Al equilibrarse la temperatura del termómetro con la del objeto, el material no se dilata más: ese es el momento de observar el valor de la temperatura que marca el termómetro. Esto quiere decir que un termómetro marca la temperatura que se quiere registrar cuando logra el equilibrio térmico con el objeto analizado.
Actividades 2. Indiquen qué tipo de termómetro usarían para medir la temperatura en cada una de las siguientes situaciones. • Saber a qué temperatura está el aire. • Determinar qué tan caliente está un metal. • Asegurarse de que un pollo se cocinó a la temperatura deseada.
• Medir cómo va cambiando la temperatura del agua de un vaso cuando se le agrega un cubito de hielo. 3. En pequeños grupos, diseñen y escriban en sus carpetas una experiencia sencilla para demostrar el equilibrio térmico. Como materiales, utilicen un litro de agua caliente y un litro de agua fría.
13
El calor y los cambios de estado de los materiales
El gas natural que se usa en la cocina es un ejemplo de material en estado gaseoso.
El cuarto estado de la materia Además de los estados sólido, líquido y gaseoso, existe un cuarto estado de la materia, denominado plasma. Un material pasa al estado de plasma cuando, luego de alcanzar el estado gaseoso, se lo calienta y presiona hasta altísimas temperaturas (por encima de los 10.000 ºC). Aunque parezca increíble, se trata del estado más habitual en que se encuentra la materia en el universo: el Sol y las demás estrellas, así como la materia que hay entre estas, se hallan en estado de plasma. Una de las aplicaciones tecnológicas más conocidas del plasma es el material que se halla en el interior de las lámparas fluorescentes (o de bajo consumo).
14
En general, a temperatura ambiente, los materiales se encuentran en una manera o estado determinado. Por ejemplo, el hierro con el que están hechas algunas herramientas se halla en estado sólido; la lavandina que se usa en la limpieza, un jugo de frutas o el alcohol se encuentran en estado líquido; y el aire que respiramos está formado por materiales en estado gaseoso, al igual que el gas con el que se inflan los globos. Aunque en condiciones habituales los materiales se hallan en uno de los tres estados, su estado puede cambiar. Esto ocurre, por ejemplo, cuando reciben o transfieren calor, lo que hace que aumente o disminuya su temperatura. En algunos casos, los cambios de estado que provoca la transmisión de calor se pueden observar en la vida diaria, como ocurre cuando se calienta agua hasta que hierve y se transforma en vapor. En otros casos, es necesario muchísimo más calor para observar algún cambio, como cuando se funde un metal. Los cambios de estado son cambios físicos. Esto quiere decir que, aunque cambie de estado, el material sigue siendo el mismo. Sin embargo, algunas de sus propiedades pueden modificarse. Por ejemplo, los metales en estado sólido son duros y resistentes; en cambio, cuando se encuentran en estado líquido, pierden estas propiedades. En la naturaleza, el agua puede hallarse habitualmente en los tres estados. Por ejemplo, se encuentra en estado líquido cuando cae en forma de lluvia; en estado sólido, cuando cae en forma de granizo; y en estado gaseoso, cuando después de la lluvia sale el sol y los charcos se evaporan. líquido
solidificación
condensación fusión
vaporización gaseoso
sólido
sublimación sublimación inversa
Cambios de estado que se producen cuando un material recibe calor.
Cambios de estado que se producen cuando un material libera calor.
Los sólidos
Los materiales en estado sólido se caracterizan por tener una forma propia, que solo puede ser cambiada si se deforma el material ejerciendo una presión sobre él. Además, tienen un volumen constante: a menos que se modifique su temperatura, ocupan siempre el mismo espacio. Además de estas características generales, los materiales en estado sólido pueden tener algunas de las siguientes propiedades. La dureza. Un sólido es más duro que otro cuando presenta una cierta resistencia a ser desgastado, rayado o penetrado por este. Entre los sólidos más duros se encuentran el diamante y el cuarzo; entre los más blandos, el yeso y el talco. La tenacidad. Un sólido es tenaz cuando no se rompe fácilmente al ser golpeado. El hierro, el acero, el hormigón y los plásticos son sólidos tenaces; por el contrario, el vidrio y, en general, los cerámicos, son frágiles, es decir, materiales con poca tenacidad. La elasticidad. Un sólido es elástico cuando recupera su forma original después de haber sido deformado. Así ocurre, por ejemplo, con el caucho y con algunos plásticos. Los sólidos que no recuperan su forma original luego de haber sido deformados (como el plomo, la madera y el vidrio) son inelásticos. La ductilidad. Un sólido es dúctil si puede estirarse en hilos con facilidad. El cobre, con el que se hacen los cables eléctricos, es el ejemplo más conocido de un sólido dúctil. La maleabilidad. Un sólido es maleable si puede extenderse en láminas con cierta facilidad. El oro y la plata, por ejemplo, son sólidos maleables. Cuando a un sólido se le proporciona calor suficiente, su temperatura aumenta y se derrite o funde, es decir, cambia al estado líquido. La temperatura a la que un material se funde se denomina punto de fusión y, desde ya, no es la misma en todos los materiales. Así, mientras el punto de fusión del hielo es 0 ºC, el de la cera es 52 ºC y el del estaño, 240 ºC. Otros materiales tienen puntos de fusión mucho más altos: por ejemplo, el punto de fusión del acero es 1.200 ºC. Por otra parte, un material sólido puede pasar directamente al estado gaseoso. Este cambio de estado se llama sublimación o, también, volatilización.
La fusión de los metales (lo que se conoce como fundición) permite moldearlos y, así, fabricar objetos muy diversos.
Las bolitas de naftalina se volatilizan a temperatura ambiente: pasan directamente del estado sólido al estado gaseoso.
Para medir la dureza de un material, en las industrias se utilizan instrumentos denominados durómetros.
Actividades 4. Tachen, en cada caso, la palabra que no corresponde. La maleabilidad / elasticidad es la capacidad de algunos materiales sólidos de extenderse hasta formar láminas. Un material dúctil puede estirarse hasta hacer con él hilos / láminas. El caucho / vidrio es un material elástico, ya que recupera su forma luego de haber sido deformado. La fusión / volatilización es el cambio de estado sólido al estado gaseoso.
15
Los líquidos
La miel es un líquido con mucha viscosidad; por eso, no fluye fácilmente.
Los materiales en estado líquido se caracterizan por no tener forma propia; por eso, se adaptan a la forma del recipiente que los contiene. Por ejemplo, un litro de leche puede tomar la forma de una botella o de un sachet. Además, tienen un volumen constante: aunque se dilatan o se contraen mucho más que los sólidos cuando se modifica su temperatura, prácticamente no se los puede comprimir. Otra propiedad de los líquidos es que pueden fluir. Si no están contenidos en un recipiente, se deslizan, se escurren. Según se deslicen con mayor o menor dificultad, los líquidos son más o menos viscosos. Un líquido es viscoso cuando fluye lentamente. La miel y el aceite son ejemplos de líquidos de gran viscosidad. La viscosidad de los líquidos y, a la vez, el hecho de que conserven su volumen tienen diversas consecuencias. Una de ellas es que la superficie de muchos líquidos actúa como una delgada membrana elástica, capaz de soportar cierto peso. Este fenómeno se conoce como tensión superficial. Cuando a un líquido se le proporciona calor suficiente, ocurre un cambio de estado por vaporización y pasa al estado gaseoso. Y si un líquido se enfría lo suficiente, se solidifica, es decir, cambia al estado sólido.
Si se eleva mucho la temperatura de un líquido, este pasa rápidamente al estado gaseoso. Esta forma de vaporización se denomina ebullición.
A veces, el paso del estado líquido al gaseoso puede ocurrir a temperatura ambiente. En este caso, la vaporización recibe el nombre de evaporación.
Debido a la tensión superficial, algunos insectos pueden desplazarse con sus patas sobre la superficie del agua sin hundirse.
Los líquidos también poseen la propiedad de ascender a lo largo de tubos muy delgados, lo que se conoce como capilaridad.
16
Los gases
Los materiales en estado gaseoso se caracterizan por no tener forma propia: al igual que los líquidos, se adaptan a la forma del recipiente que los contiene, como ocurre con el aire en el interior de una pelota. Pero, a diferencia de los líquidos, los gases no tienen un volumen constante; esto significa que se expanden y se comprimen con mucha facilidad. Por eso, los gases ocupan todo el espacio disponible en el recipiente que los contiene. Si a un gas se lo enfría lo suficiente, cambia al estado líquido. Este cambio de estado se denomina condensación. Por ejemplo, cuando el vapor de agua (que no es visible) entra en contacto con una superficie fría, como un espejo, se condensa y se forman pequeñas gotas de agua en estado líquido sobre el espejo. En algunas ocasiones, además, un material en estado gaseoso puede pasar directamente al estado sólido, sin pasar antes por el estado líquido. Este cambio de estado recibe el nombre de sublimación inversa. En la naturaleza, la sublimación inversa se observa en la formación de la nieve, que se origina cuando el vapor de agua presente en la atmósfera se congela.
Las nubes consisten en pequeñas gotas de agua que se forman por condensación, cuando el vapor de agua de la atmósfera se enfría.
El rocío está formado por las gotas de agua que se originan por condensación. Se lo puede observar en las hojas de las plantas durante una noche fría.
La propiedad de los gases de poder ser comprimidos se aprovecha, por ejemplo, para inflar los neumáticos.
La escarcha está formada por pequeños cristales de hielo producidos por sublimación inversa. Esto ocurre cuando la temperatura desciende por debajo de los 0 ºC.
Actividades 5. Anoten junto a cada concepto la letra de la definición que le corresponde. tensión superficial viscosidad solidificación ebullición sublimación inversa evaporación
A. Propiedad de los líquidos de fluir con mayor o menor facilidad. B. Pasaje rápido de un líquido al estado gaseoso. C. Pasaje lento de un líquido al estado gaseoso. D. Propiedad de los líquidos de presentar en su superficie una delgada membrana elástica, que soporta cierto peso. E. Pasaje de un gas al estado sólido. F. Pasaje de un líquido al estado sólido.
17
Ambiente y tecnología
El control de la temperatura en los organismos y en la tecnología Los seres vivos están expuestos a constantes cambios de temperatura en el ambiente. Frente a estos cambios, necesitan que la temperatura de su cuerpo se mantenga estable para que este pueda funcionar correctamente. De manera similar, el funcionamiento de muchas máquinas y muchos aparatos depende de algún mecanismo que regule la temperatura.
Los animales ectotermos. Muchos animales, como los peces, las tortugas, los lagartos, los anfibios y la mayoría de los peces y de los invertebrados, dependen casi exclusivamente del medio externo para regular la temperatura de sus cuerpos, que varía según las variaciones de la temperatura del ambiente. Por este motivo, no suelen habitar en lugares muy fríos.
Los animales endotermos. En las aves y los mamíferos, el organismo genera más calor cuando la temperatura exterior desciende, y cede calor al medio, cuando la temperatura exterior asciende. Para que el sistema de regulación interna funcione, deben alimentarse varias veces al día, al contrario de los ectotermos, que pueden pasar varios días sin comer.
Cuando llega el invierno. Además de poseer medios internos que regulan la temperatura de sus cuerpos para mantenerla constante, muchas aves y muchos mamíferos migran desde las regiones donde comienza el invierno hacia otras con clima más cálido. Algunas especies, como el piche patagónico, permanecen en su sitio durante el invierno, pero entran en estado de hibernación: el ritmo de la respiración disminuye y se preparan para dormir durante varias semanas.
18
Para regular la temperatura de los artefactos. En los hogares, se utilizan diversos artefactos que necesitan mantener una temperatura determinada. Para ello, cuentan con dispositivos reguladores llamados termostatos. Los termostatos tienen cierto parecido con los mecanismos que se usan para encender y apagar la luz. La diferencia es que los termostatos se apagan y se encienden automáticamente, sin necesidad de que alguien los accione.
Acondicionador de aire.
Lavarropas.
Heladera.
El termostato bimetálico. El termostato más simple funciona como el termómetro bimetálico: consiste en una tira o una cinta formada por dos materiales metálicos que se dilatan a distintas temperaturas. perilla de control de la temperatura
tira bimetálica
Entrada de corriente eléctrica
Entrada de corriente eléctrica
tira bimetálica Salida de corriente eléctrica
Cuando la temperatura desciende, el cobre se contrae y la tira se endereza. Entonces, toca el interruptor. Al circular la corriente, el aparato se enciende y empieza a generar calor.
calor
Salida de corriente eléctrica
Cuando la temperatura aumenta, el cobre se dilata y la tira se levanta. Entonces, deja de circular la corriente eléctrica: el aparato se apaga y deja de generar calor.
19
En práctica ¿Cómo observar el equilibrio térmico?
La siguiente actividad les permitirá observar y medir los cambios de temperatura que se producen entre dos cuerpos en contacto hasta que llegan a estar en equilibrio térmico.
Elementos necesarios • 1 olla con tapa • 1 lata de gaseosa de metal, vacía y limpia • agua • 1 termómetro de laboratorio • 1 jarra medidora • 1 reloj
PASO 5
PASO 6 Con
el termómetro, midan la temperatura del agua de la olla y de la latita. Luego, tapen la olla y anoten los valores en los casilleros correspondientes al tiempo 0.
PASO 7 Esperen
Paso a paso PASO 1 Confeccionen en una hoja un cuadro como el siguiente, pero agréguenle ocho filas más. Tiempo (en minutos)
Temperatura (en ºC) olla
Introduzcan con cuidado la latita en la olla.
latita
0
dos minutos, destapen la olla y midan las temperaturas del agua de la olla y de la latita. Vuelvan a tapar la olla y registren el dato en los casilleros correspondientes.
PASO 8
Continúen midiendo con el termómetro cada dos minutos, hasta que la temperatura del agua en los dos recipientes sea la misma durante dos mediciones seguidas. Al hacer cada medición, no se olviden de anotar los valores en el cuadro.
2 4 6 8 10 … PASO 2
Llenen la latita con agua de la canilla. Luego, vuélquenla en la jarra medidora y tomen nota de la cantidad de agua, de acuerdo con el valor (en cm3 o ml) marcado en la jarra. Registren el dato en la hoja, al lado del cuadro que confeccionaron. Coloquen el agua en la olla y pídanle a un adulto que ponga a calentar el agua hasta aproximadamente 70 ºC.
Análisis de los resultados • ¿Qué sucedió con la temperatura del agua en los dos recipientes a medida que pasó el tiempo? • ¿Desde qué recipiente se transmitió el calor? • ¿Por qué la temperatura del agua de los dos recipientes no siguió variando en las últimas mediciones? • Conversen en pequeños grupos acerca de qué ocurriría si se repitiera la experiencia, pero con los siguientes cambios. −−Utilizando un jarrito de cerámica en vez de una latita de metal. −−Colocando el doble de agua en la olla. • Si pueden, repitan la experiencia con los cambios mencionados.
PASO 3
Mientras esperan que el agua de la olla se caliente, llenen nuevamente la jarra medidora con la misma cantidad que registraron en el paso 1. Luego, vuélquenla en la latita.
PASO 4
20
En conclusión • Dibujen en sus carpetas los pasos de la experiencia que les parezcan más importantes para poder realizarla. • Resuman en una oración la conclusión que puede extraerse de la experiencia. Herramientas para trabajar en ciencias p. 132
Revisamos qué aprendimos 6. Indiquen qué efecto del calor sobre los materiales se observa en los siguientes ejemplos.
La manteca se derrite al colocarla sobre los fideos calientes.
Cuando hace mucho calor, los cables están menos tensos y se comban.
El algodón embebido en alcohol se seca luego de unos minutos.
Luego de calentar la tapa metálica del frasco, es más sencillo desenroscarla.
7. Coloquen, junto a cada tipo de termómetro, la letra de la descripción que le corresponde. Termómetro clínico común. Termómetro bimetálico. Termómetro de laboratorio. Termómetro clínico digital. Pirómetro. Termómetro de mínima. A. Es utilizado por los meteorólogos para registrar la temperatura más baja del día. B. Sirve para tomar la temperatura corporal y su funcionamiento no se basa en la dilatación de los materiales por acción del calor. C. No tiene estrechamiento antes del bulbo, por lo que, una vez retirado del material cuya temperatura midió, marca la temperatura ambiente. D. Sirve para tomar la temperatura corporal y su funcionamiento se basa en la dilatación de un material. E. Consiste en una tira enrollada formada por dos metales, uno de los cuales se dilata más que el otro cuando se aumenta la temperatura. F. Sirve para medir la temperatura de un metal a distancia.
8. Completen el siguiente esquema con los nombres de los estados de los materiales y de los cambios de estado. fusión • sublimación • condensación • vaporización • solidificación • sublimación inversa • sólido • líquido
Gaseoso
21
+ que MĂ S
Ciencias naturales
segundo ciclo
5
4 3 1 0 8 9
789876
421706