Ejemplificación de Unidad Didáctica
Francisco Martínez Navarro Adaptado de Mariano Gaite Cuesta. Material Interactivo de los premios CNICE 2005
Propiedades de la materia. Francisco Martínez Navarro
Física y química de 3º de la ESO
Iniciación interactiva a las propiedades de la materia
Contenidos (Se señalan con asterisco los contenidos complementarios) 1. Introducción: Arquímedes y la corona de Hierón. Relaciones CTSA 1.1 Experimento interactivo: ¿Es de oro puro la corona? Midiendo masas y volúmenes 2. Propiedades generales de la materia: masa y volumen. Relaciones CTSA 2.1 Medida de la masa. Uso de la balanza. Múltiplos y submúltiplos. 2.2 Experimento interactivo: ¿Cómo medir la masa de los sólidos en una balanza de platillos? 2.3 Experimento interactivo. Problema: ¿Cómo medir la masa de líquidos? 2.4 Medida del volumen. 2.5 Experimento interactivo: ¿Cómo medir el volumen de sólidos irregulares en una probeta? 3. Propiedades características de la materia: densidad y temperaturas de fusión y ebullición. Relaciones CTSA. 3.1 La densidad * 3.2 Experimento interactivo: ¿Cómo determinar la densidad de los sólidos? 3.3 La temperatura y su medida * 3.4 Escalas termométricas 3.5 Experimento interactivo: ¿Cómo determinar experimentalmente las temperaturas de fusión y ebullición del agua? *4. Control de variables y representación gráfica de las magnitudes estudiadas
2
Propiedades de la materia. Francisco Martínez Navarro
Física y química de 3º de la ESO
Objetivos didácticos 1. Observar y describir objetos y fenómenos sencillos relacionados con las propiedades de la materia. 2. Diferenciar las propiedades generales de las características de la materia 3. Manejar algunos instrumentos sencillos de medida y observación de masa, volumen, densidad y temperaturas de fusión y ebullición. 4. Expresar gráficamente las observaciones y experiencias realizadas. 5. Interpretar gráficas que representen la relación entre dos variables. 6. Identificar las variables dependiente, independiente y controlada en un texto que describa un experimento o en una investigación sencilla. 7. Distinguir entre volumen y capacidad y entre masa y peso. 8. Comprender y explicar el concepto de densidad y utilizarla en situaciones cotidianas. 9. Comprender el concepto de temperatura de fusión y ebullición y expresar las unidades de temperatura de diferentes escalas. 10. Interpretar fenómenos cotidianos sencillos relacionados con estas magnitudes. 11. Valorar el conocimiento científico como un proceso de construcción ligado a las características y necesidades de la sociedad en cada momento histórico, y sometido a evolución y revisión continuas.
Criterios de evaluación 1. Reconocer la masa y el volumen como propiedades generales de la materia e indicar los múltiplos y submúltiplos de la masa y el volumen y las equivalencias entre ellas. [C3=científica; C2=matemática; C8=autonomía e iniciativa personal] 2. Describir el funcionamiento de los principales aparatos de medida de masas y volúmenes, en especial balanzas y probetas. [C3=científica; C1= lingüística; C7= aprender a a] 3. Utilizar los principales aparatos de medidas, indicando su precisión. [C3; C2; C8] 4. Emplear diferentes técnicas de medida aproximadas, como la medida de volúmenes y superficies de cuerpos irregulares. [C3; C2; C8] 5. Reconocer la densidad y las temperaturas de fusión y ebullición como propiedades características de la materia. [C3; C7; C8] 6. Emplear aparatos y las técnicas de trabajo experimental para determinar las magnitudes anteriores. [C3; C2; C8] 7. Valorar la medida correcta y el buen funcionamiento de los aparatos de medida empleados para determinar la masa, el volumen, la densidad y las temperaturas de fusión y ebullición. [C3; C2; C8] 8. Realizar pequeñas investigaciones, aplicando los diferentes aspectos de la metodología científica relacionados con las investigaciones anteriores. [C3; C2; C5; C7; C8]
9. Interesarse por la realización de trabajos, esforzándose por su correcta realización y su relación con la vida cotidiana. [C3; C5; C7; C8] 10. Valorar los avances de la Ciencia y la Tecnología y su influencia en la Sociedad de aspectos relacionados con las magnitudes anteriores. [C3; C2; C5; C7; C8]
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Sesión
Física y química de 3º de la ESO
Contenidos
Actividades
1
Introducción: Arquímedes y la corona de Hierón [Presentación. Interrogantes. Orientación. Motivación Diagnosis]
AI1 AI2 AI3 AI4
2
1.1 Experimento interactivo: ¿Es de oro puro la corona? Midiendo masas y volúmenes. [Nueva Información AplicaciónInvestigación]
A1 A2 A3
3
2. Propiedades generales de la materia: masa y volumen 2.1 Medida de la masa. Uso de la balanza. Múltiplos y submúltiplos. 2.2 Experimento interactivo: ¿Cómo medir la masa de los sólidos en una balanza de platillos? [Nueva Información Aplicación-Investigación]
A4
2.3 Experimento interactivo. Problema: ¿Cómo medir la masa de líquidos? 2.4 Medida del volumen. [Nueva Información-Aplicación] 2.5 Experimento interactivo: ¿Cómo medir el volumen de sólidos irregulares en una probeta?
A6
3. Propiedades características de la materia: densidad y temperaturas de fusión y ebullición 3.1 La densidad 3.2 Experimento interactivo: ¿Cómo determinar la densidad de los sólidos? [Nueva Información-Aplicación]
A9
6
3.3 La temperatura y su medida 3.4 Escalas termométricas. [Nueva Información-Aplicación]
A11 A12
7
3.5 Experimento interactivo: ¿Cómo determinar experimentalmente las temperaturas de fusión y ebullición del agua? [Investigación]
A13
8
4. Actividades de Síntesis Prueba escrita
S1 y S2
9
Refuerzo [PWP] Ampliación [Web Quest]
AR1 AR2 AA1 AA2
4
5
A5
A7 A8
A10
4
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Sesión
Nº
Tipo de actividad
Comentario
Objetivo
Tiempo
1ª
AI1
Diagnosis KPSI
Aula- [I] [GG]
Diagnosticar Prognostico
20´
AI2
Cuestionario abierto
Aula [I] [PG]
Preguntar
15´
AI3
Preguntas motivadoras
[I] [GG]
Motivar
10´
AI4
Compartir objetivos
Aula -Profe[I]
Analizar Objetivos
10´
A1
Información. Resumir texto
Aula Profe- [I]
Informar -Resumir
20´
A2
Medir m y V. Experimento interac
Aula-[I] [PG]
Aplicar, MedirInvestigar
20´
A3
Prop generales. Medir m
Aula [I]
Informar. Convertir Unidades
15´
A4
Medir m de corona y muestra
Aula- [I] [PG]
Analizar - Aplicar
30´
A5
Medir m de sólidos
Aula- [I] [PG]
Medir. Calcular
25´
A6
Medir m de líquidos
Aula- [I] [PG]
Medir. Calcular
20´
A7
Medir V. Cambio Unidades
Aula- [I]
Informar. Calcular
20´
A8
Medir V de sólidos Irregulares
Aula- [I] [PG]
Medir. Experimentar
15´
A9
Diferenciar PG de PC
Aula- [I] [PG]
Analizar Propiedades
25´
A10
Medir m y V. Determinar d
Aula- [I] [PG]
Investigar-Calcular
30´
A11
Propiedades generales y características
Aula- [I]
Informar-Aplicar
25´
A12
Medir m y V. Determinar d
Laboratorio- [I]
Informar-AplicarInvestigar
30´
7ª
A13
Medir Tf y Te
AulaLabora- [I]
Aplicar. Investigar
55´
8ª
S1-S2
Síntesis Tema . Prueba escrita
Aula- [I]
Resumen Examen
55´
9ª
AR AA
Refuerzo y Ampliación. A Medusa
Medusa [I] PG]
Recuperar Ampliar
55´
2ª
3ª
4ª
5ª
6ª
5
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Física y química de 3º de la ESO
Actividades iníciales: AI1 Antes de empezar atrévete y contesta (Ausubel) KPSI ¿Qué crees que sabes de los temas que se plantean? Concepto/Tema
1. No se nada
2. Se un poco
3. Lo conozco suficiente
4. Lo conozco bien
5. Lo domino
1. Magnitud 2. Propiedades generales de la materia 3. Propiedades características de la materia 4. Determinación de la masa de un cuerpo 5. Determinación del volumen de un cuerpo 6. Determinación de la densidad de un cuerpo 7. Determinación de las temperaturas de fusión y ebullición 8. Escalas de Tª. Curvas de calentamiento
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Actividades iníciales: Antes de empezar atrévete y contesta 1. ¿Qué es la materia? Pon un ejemplo de algo que sea y algo que no sea materia 1.1 Indica dos palabras con la que asocies la materia. Forma una frase con cada una de ellas en las que también entre la palabra materia. 1.2 En el siguiente gráfico o dibujo indica algunas cosas que sean materia y otras cosas que no sean materia. 1.3 Indica que sustancias o propiedades son materiales de la siguiente lista: la luz, el aire, el agua, el pensamiento, el calor, el color, el amor, el humor, la masa, la humedad, la inteligencia, superficie, bondad, tiempo. 2. Indica algunas de las propiedades comunes o generales de toda la materia y otras propiedades especificas o características de la materia y que nos sirven para diferenciarla 2.1 Indica de la siguiente relación que propiedades de la materia son generales y que otras son características: la masa, el tamaño, el volumen, la densidad, la temperatura, la temperatura de fusión, la temperatura de ebullición, la solubilidad, la dureza, el color. 3. Indica las unidades de medida de las siguientes magnitudes: la masa, el peso, el volumen, la capacidad, la densidad y la temperatura. 4. Indica el valor de la densidad, y las temperaturas de fusión y ebullición del agua pura en condiciones ambientales. 5. Diseña una experiencia, indicando el procedimiento y el material necesario que nos permita obtener la masa, el volumen, la densidad y las temperaturas de fusión y ebullición de una sustancia sólida.
Preguntas motivadoras para empezar la Unidad 1. ¿Cómo podemos saber si nuestro anillo es de oro? 2. ¿Cuál es nuestra masa y cuál es nuestro peso? ¿Cómo lo podemos determinar? 3. ¿Cuál es nuestro volumen? ¿Cómo lo podemos calcular? 4. ¿Cuál es nuestra densidad? ´¿Cómo la podemos determinar? 5. ¿Flotamos o nos hundimos en la Playa de las Canteras y en el Mar Muerto? 6. ¿A qué temperatura creen Uds. que se encuentra el agua con que se bañan? 7. ¿Cómo se consigue calentar el agua? ¿Cómo regular su temperatura? 8. En verano, ¿te duchas con agua fría o caliente? y en la playa ¿A qué temperatura puede estar el agua del mar? 9. ¿Qué electrodomésticos, de uso común, se utilizan para calentar o enfriar cosas? 10. Explica como funciona la cocina de gas, el horno eléctrico, la olla a presión y el microondas? 10. ¿Para qué sirve el radiador de los coches? 11. El calentamiento gradual del planeta, ¿qué consecuencias tendrá? ¿Qué es el cambio climático? ¿Causas y soluciones posibles? ¿Qué es el desarrollo sostenible? 12. ¿Qué es una hipotermia? ¿Cuál es tu temperatura corporal? ¿Cuándo tienes fiebre? ¿Cómo combatirla?
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Propiedades de la Materia Flash-Densidad-Masa-Volumen-temperatura Adaptado de: Mariano Gaite Cuesta http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/indice.htm
Actividades de desarrollo: Introduce y aplica el conocimiento
1. Introducción: Arquímedes y la corona de Hierón Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Estas características de la materia ya fueron estudiadas desde antiguo: A1. Resume el siguiente texto e indica las ideas principales “Hierón II, rey de Siracusa en el siglo III a.C. y pariente de Arquímedes, tenía suficiente confianza en él para plantearle problemas aparentemente imposibles. Cierto orfebre le había fabricado una corona de oro. El rey no estaba muy seguro de que el artesano hubiese obrado rectamente; podría haberse guardado parte del oro que le habían entregado y haberlo sustituido por plata o cobre. Así que Hierón encargó a Arquímedes averiguar si la corona era de oro puro [...] . Arquímedes no sabía qué hacer. El cobre y la plata eran más ligeros que el oro. Si el orfebre hubiese añadido cualquiera de estos metales a la corona, ocuparían un espacio mayor que el de un peso equivalente de oro. Conociendo el espacio ocupado por la corona (es decir, su volumen) podría contestar a Hierón, lo que no sabía era cómo averiguar el volumen de la corona. Arquímedes siguió dando vueltas al problema en los baños públicos.[...] De pronto se puso en pie como impulsado por un resorte: se había dado cuenta de que su cuerpo desplazaba agua fuera de la bañera. El volumen de agua desplazado tenía que ser igual al volumen de su cuerpo. Para averiguar el volumen de cualquier cosa bastaba con medir el volumen de agua que desplazaba. [...] Arquímedes corrió a casa, gritando una y otra vez: "¡Lo encontré, lo encontré!". Llenó de agua un recipiente, metió la corona y midió el volumen de agua desplazada. Luego hizo lo propio con un peso igual de oro puro; el volumen desplazado era menor. El oro de la corona había sido mezclado con un metal más ligero, lo cual le daba un volumen mayor. El rey ordenó ejecutar al orfebre”. (En "Momentos estelares de la ciencia" de Isaac Asimov)
1.1 Experimento interactivo: ¿Es de oro puro la corona? Midiendo masas y volúmenes A2. Midiendo masas y volúmenes 1. Coloca la corona y el trozo de oro cada uno en un platillo de la balanza. Cuando ésta se equilibra nos indica que: 1.
Ambos cuerpos tienen el mismo volumen
2.
Ambos cuerpos están hechos del mismo material
3.
Ambos tienen la misma cantidad de oro
4.
Ambos cuerpos tienen la misma masa
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2. Añade un cuerpo a uno de los recipientes con agua y observa lo que ocurre. La subida del nivel del líquido se puede explicar porque: 1.
El agua sube debido al peso del cuerpo introducido
2.
El volumen del cuerpo introducido desplaza un volumen equivalente de agua
3.
La masa del cuerpo introducido desplaza una masa equivalente de agua
4.
La subida del nivel del líquido depende de la composición del cuerpo introducido
3. Tras comprobar que el la corona y el trozo de oro (2005 g) equilibran la balanza, añádelos cada uno a un recipiente de agua y observa la subida de los niveles del líquido. ¿Qué se puede deducir? Que tienen distinto
.
4. De los resultados anteriores podemos deducir que: 1.
La corona es de oro
2.
La corona puede ser de oro puro pues tiene la misma masa que el contrapeso de oro
3.
La corona no puede ser de oro puro pues no tiene igual volumen que el contrapeso de oro
4.
La corona no puede ser de oro puro pues no tiene igual masa que el contrapeso de oro
5. Si el trozo de oro no está sobre su estante arrástralo hasta el y mueve el deslizador hacia la derecha al máximo (hasta aumentar el tamaño del trozo hasta los 2500 g) y añádelo a un recipiente de agua y la corona al otro. Señala las afirmaciones correctas: 1.
Ambos cuerpos tienen distinta masa
2.
Ambos cuerpos desplazan el mismo volumen de agua
3.
Ambos cuerpos tienen distinto volumen
4.
Ambos cuerpos pesan lo mismo
5.
Ambos cuerpos tienen el mismo volumen
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2. Propiedades generales de la materia: masa y volumen 2.1 La masa Hemos definido como materia todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. En el sistema métrico, las unidades utilizadas para medir la masa son, normalmente, los gramos, kilogramos o miligramos. Aunque la unidad fundamental de masa es el kilogramo, el sistema de múltiplos y submúltiplos se estableció a partir del gramo: 1 Kilogramo (Kg) = 1000 gramos (103 g) y 1 miligramo (mg) = una milésima de gramo (10-3 g) Hablando con propiedad, hay que distinguir entre masa y peso. Masa es una medida de la cantidad de materia de un objeto; peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre el objeto. Para medir la masa de los objetos se utilizan balanzas. Uno de los tipos más utilizados en el laboratorio es la balanza de platillos, que permite hallar la masa desconocida de un cuerpo comparándola con una masa conocida, consistente en un cierto número de pesas. Consta de un soporte sobre el que se sostiene una barra de la que cuelgan dos platillos. En el punto medio de la barra se halla una aguja llamada fiel. El objeto que se quiere pesar se coloca en uno de los platillos y se van colocando pesas de masa conocida en el otro platillo hasta que el fiel indica que la balaza está equilibrada.
A3. ¿500 g Cuántos Kg son? ¿Qué diferencia hay entre masa y peso? 2.2 Experimento interactivo: ¿Cómo medir la masa de los sólidos en una balanza de platillos? A5. Medir la masa de sólidos A4. Medir la masa de la esfera y de la muestra de oro 1. Medir la masa de la esfera: Coloca la esfera de color oscuro en uno de los platillos de la balanza (arrastrándola con el ratón). Equilibra la balanza, añadiendo pesas al otro platillo. La masa de la esfera es de
gramos.
Premios CNICE 2005 2. Medir la masa de la muestra de oro: Retira la esfera del platillo, si no lo has hecho ya, y añade el otro objeto. Sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior para hallar su masa. La masa del oro es de
gramos.
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En la siguiente tabla se indican las unidades de medida de la masa
Múltiplos
Submúltiplos
Nombre
Abreviatura
Equivalencia
kilogramo* hectogramo decagramo
Kg hg dag
1 Kg = 1000 g 1 hg = 100 g 1 dag = 10 g
gramo
g
decigramo centigramo miligramo
dg cg mg
1g = 10 dg 1g = 100 cg 1g = 1000 mg
*El kilogramo es la unidad fundamental de masa en el Sistema Internacional “ 3. Expresa en gramos: 4 Kg, 50 dg; 2 mg; 650 cg; 4 hg
2.3 Experimento interactivo. Problema: ¿Cómo medir la masa de líquidos? A6. Medir la masa de líquidos En la página anterior has podido medir la masa de objetos sólidos, utilizando una balanza. Se trata ahora de medir la masa de un líquido. En el siguiente experimento interactivo intenta averiguar la masa del líquido contenido en el recipiente:
1. Medir la masa del líquido en el vaso: (si es necesario, el procedimiento para medir masas con la balanza, en el apartado anterior "La masa") La masa del líquido es de
repasa
gramos.
Premios CNICE 2005 2. Si 1 cm3 de una sustancia tiene de masa 13,6 g que masa tendrá 1 litro de dicha sustancia
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2.4 Medida del volumen Es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. El volumen es una magnitud física derivada. La unidad para medir volúmenes en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m3) que corresponde al espacio que hay en el interior de un cubo de 1 m de lado. Sin embargo, se utilizan más sus submúltiplos, el decímetro cúbico (dm3) y el centímetro cúbico (cm3). Sus equivalencias con el metro cúbico son: 1 m3 = 1 000 dm3 1 m3 = 1 000 000 cm3 Para medir el volumen de los líquidos y los gases también podemos fijarnos en la capacidad del recipiente que los contiene, utilizando las unidades de capacidad, especialmente el litro (l) y el mililitro (ml). Existe una equivalencias entre las unidades de volumen y las de capacidad: 1 ml= 1 cm3 1 l = 1 dm3 En química general el dispositivo de uso más frecuente para medir volúmenes es la probeta. Cuando se necesita más exactitud se usan pipetas o buretas. Las probetas son recipientes de vidrio graduados que sirven para medir el volumen de líquidos (leyendo la división correspondiente al nivel alcanzado por el líquido) y sólidos (midiendo el volumen del líquido desplazado por el sólido, es decir la diferencia entre el nivel alcanzado por el líquido solo y con el sólido sumergido).
A7. Expresa en litros: 3 m3; 2 dm3; 250 cm3.
2.5 Experimento interactivo: ¿Cómo medir el volumen de sólidos irregulares en una probeta? A8. Medir el volumen de la corona, de la esfera y de la muestra de oro 1. Medir el volumen de la corona: Añade la corona a la probeta (arrastrándola con el ratón) y observa y anota el volumen alcanzado por el agua. El volumen de la corona corresponde a la diferencia entre volumen que alcanza el agua con ella sumergida y el volumen de agua inicial. El volumen de la corona es de cm3. 2. Medir el volumen del objeto esférico: Retira la corona de la probeta, si no lo has hecho ya, y añade la esfera. Sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior para hallar su volumen.
El volumen de la esfera es de
cm3.
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3. Medir el volumen de la muestra de oro: Retira la esfera de la probeta, si no lo has hecho ya, y añade el otro objeto. Sigue el mismo procedimiento que en casos anteriores para hallar su volumen. El volumen del objeto de oro es de
cm3.
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3. Propiedades características de la materia: densidad y temperaturas de fusión y ebullición Las propiedades características de la materia nos permiten diferenciar una sustancias de otras, como la densidad, las temperaturas de fusión y ebullición, la solubilidad, etc. Otras propiedades características de la materia que sirven par identificar las sustancias son junto con la densidad, las temperaturas de fusión y de ebullición y la solubilidad. La temperatura de fusión y ebullición son las temperaturas a las que una sustancia cambia de estado: funde o sea pasa de sólido a líquido o hierve, o sea pasa de líquido a gas. La solubilidad de una sustancia es la relación entre la masa de la misma que se disuelve en un determinado volumen de disolución
3.1 La densidad La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen: Densidad = Masa/Volumen d = m/V La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es decir son comunes a todos los cuerpos materiales y además dependen de la cantidad o extensión del cuerpo. En cambio la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite identificar distintas sustancias. Por ejemplo, muestras de cobre de diferentes pesos 1,00 g, 10,5 g, 264 g, ... todas tienen la misma densidad, 8,96 g/cm3. La densidad se puede calcular de forma directa midiendo, independientemente, la masa y el volumen de una muestra:
A9. Indica tres propiedades generales y tres propiedades características de la materia
3.2 Experimento interactivo: ¿Cómo determinar la densidad de los sólidos? A10. Medir masa y volumen de la esfera y de la muestra de oro y calcular su densidad 1. Medir la densidad de la esfera: Mide la masa de la esfera en la balanza (si es necesario, repasa el procedimiento para medir masas en el apartado "La masa") y su volumen con la probeta (si es necesario, repasa el procedimiento para medir volúmenes en el apartado "El volumen"). Introduce los valores hallados y calcula la densidad.
Densidad esfera =
Masa de la esfera Volumen de la esfera
=
g
g/cm3 Premios CNICE 2005
cm3
2. Medir la densidad de la muestra de oro: Sigue el mismo procedimiento que en el caso anterior para hallar la densidad de este objeto.
Densidad oro =
Masa del oro Volumen del oro
=
g cm
3
g/cm3
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3. Para investigar: La densidad es una propiedad característica de la materia que nos permite identificar sustancias. Con el valor obtenido para la densidad de la esfera, consulta la tabla periódica (pulsa el botón "Tabla periódica") e intenta averiguar de que metal está hecha:
La esfera es de
Elige un metal
Puzle Sistema Periódico
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3.3 La temperatura y su medida La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de frío, y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no debemos confundir la temperatura con el calor. Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se produce una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros. La medida El instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el termómetro. Los termómetros de líquido encerrado en vidrio son los más populares; se basan en la propiedad que tiene el mercurio, y otras sustancias (alcohol coloreado, etc.), de dilatarse cuando aumenta la temperatura. El líquido se aloja en una burbuja -bulbo- conectada a un capilar (tubo muy fino). Cuando la temperatura aumenta, el líquido se expande por el capilar, así, pequeñas variaciones de su volumen resultan claramente visibles.
A11.1 Explica las diferencias entre temperatura y el calor
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3.4 Escalas termométricas Actualmente se utilizan tres escalas para medir al temperatura, la escala Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, la Fahrenheit se usa en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico.
Nombre
Símbolo
Escala Celsius
ºC
Escala Fahrenhit
ºF
Escala Kelvin
K
Temperaturas de referencia Equivalencia Puntos de congelación (0 ºC) y ebullición del agua (100 ºC) Punto de congelación de una mezcla anticongelante de ºF = 1,8 ºC + 32 agua y sal y temperatura del cuerpo humano. Cero absoluto (temperatura más baja posible) y punto K = ºC + 273 triple del agua.
A12.1 Expresar las temperaturas de fusión y ebullición del agua en las distintas escalas termométricas. A12.2 Expresa en grados Kelvin y Farenheit: a) 17 ºC; b) 27ºC y c) 50ºC
A13.:Experimento interactivo:Medir las temperaturas de fusión y ebullición del agua en las distintas escalas. Enciende el mechero pulsando el botón "Encender", para hacer hervir el agua e introduce el termómetro en los vasos (arrastrándolo con el ratón) para medir las temperaturas. Elige la escala del termómetro arrastrando el deslizador. 1. Escala Celsius: Temperatura de fusión del agua:
ºC. Temperatura de ebullición:
ºC
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2. Escala Fahrenheit: Temperatura de fusión del agua:
ºF. Temperatura de ebullición:
ºF
K. Temperatura de ebullición:
K
3. Escala Kelvin: Temperatura de fusión del agua:
Para tener en cuenta: La temperatura de fusión (a la que una sustancia cambia del estado sólido al líquido) y la temperatura de ebullición (a la que se forman burbujas de vapor en el interior de un líquido) son otras dos propiedades características de las sustancias que, al igual que la densidad, son muy útiles para su identificación.
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Actividades de síntesis: Revisa lo aprendido Examen Global Aplica tus conocimientos e interpreta una experiencia S.1 Calcula la densidad de una bola metálica a partir de la lectura de la siguiente experiencia: "la masa hallada de la bola con la balanza fue de 214,10 g. Para hallar el volumen de la bola, se echo en la probeta 30 cm3 de agua. A continuación se introdujo la bola en la probeta y el nivel del agua asciende hasta el valor de 80 cm3" Interpretación de un fenómeno S.2 a) En la cima del Roque Nublo que se encuentra situado a 1.900 m de altura el agua hierve a 87 ºC ¿Por qué? b) Explica por qué se debe "reducir el fuego" cuando, al cocer unos alimentos, el agua hierve. c) Explica por qué al sacar del frigorífico una botella se forman rápidamente sobre su superficie externa numerosas gotas de agua. d) Explica por qué al conducir un vehículo en un día frió se empañan los cristales del interior del coche y es necesario abrir los conductos del aire para desempañar los cristales y pode conducir con buena visión. e) Explica por qué cuando sudamos notamos una sensación de frescor f) Explica por qué cuando nos echamos colonia sobre la piel notamos una sensación de frescor
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Actividades de refuerzo A.R1. Repite las actividades iníciales interactivas Utilización de conocimientos. Realización de cálculos numéricos AR.2 Completa la siguiente tabla: Sistema material
Masa
Plomo Aceite
Volumen
Densidad
18,3 dl
11.400 kg/m 3
50 Kg
11,4 g /cm 3
Aire
120 cm
130 cg/l 3
Aluminio Hidrógeno
3
2,7 g /cm 4,8 kg
3
6m
Interpretación de una gráfica A.R2 a) Explica e interpreta la gráfica de la figura que corresponde al calentamiento de una sustancia sólida. Indica el significado de cada tramo b) Realiza una tabla donde se recojan los datos que aparecen en la gráfica c) Indica a qué temperatura la sustancia funde (pasa de solido a líquido) d) Indica a que temperatura la sustancia hierve (pasa de líquido a gas) e) Escribe un texto que describa la experiencia realizada. f) Dibuja una gráfica con el enfriamiento de dicha sustancia en el mismo intervalo de temperaturas. Explica el significado de cada tramo A.R3 Un cuerpo de 60 g ocupa un volumen de 30 cm3. Calcular: a) su densidad; b) Calcular la masa de 100 cm3 de dicho cuerpo; c) el volumen que ocuparan 100 g de dicho cuerpo.
A.R4 Para cada grupo de palabras, escribe una frase seleccionándolas de manera ordenada y bien relacionada entre si: a) Dilatación, temperatura, materia, volumen. b) Materia, densidad, propiedades, temperatura de fusión, temperatura de ebullición. c) Sólido, cambio de estado, fusión, líquido, teoría cinética. d) Gas, ebullición, temperatura constante, líquido. e) Densidad, volumen, sustancia, masa.
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Propiedades de la materia. Francisco Martínez Navarro
Física y química de 3º de la ESO
Actividades de ampliación A.A.1 Un cuerpo de 80 g ocupa un volumen de 20 cm3. Calcular: a) su densidad; b) Calcular la masa de 90 cm3 de dicho cuerpo; c) el volumen que ocuparan 500 g de dicho cuerpo. A.A.2 ¿Cuál es la densidad de una roca de 450 g de masa si su volumen es de 100 cm3? A.A.3 El aceite de oliva tiene una densidad de 0,92 g/cm3. Si se vende a 4 euros el litro. ¿Cuál es su precio por kilogramo. A.A.4 El etanol tiene una densidad de 0,79 g/cm3. a) ¿Qué masa hay en una botella que contiene medio litro? b) ¿Qué volumen ocupan 200 g de etanol? c) ¿Qué masa tienen 200 cm3 de etanol? Elaboración de una gráfica a partir de una tabla A.A.5 En la tabla adjunta se tienen los datos de la masa de un sistema material frente al volumen que ocupa:
Masa (g) 3
Volumen ( cm )
8
16
32
48
56
72
80
10
20
40
60
70
90
100
a) Representa gráficamente la masa frente al volumen e indica su significado. b) Hallar el volumen que corresponde a una masa de 30 g c) Hallar la masa para un volumen de 0,040 l. d) Calcular la densidad expresada en Kg/m3 Aplica tus conocimientos e interpreta una experiencia. Elabora una gráfica a partir de su descripción A.A.6 "Se calienta una sustancia, se miró el reloj y al empezar a contar el tiempo la temperatura era de 20 ºC y la sustancia estaba en estado sólido. A continuación, comenzó a calentarse con un mechero y durante 10 minutos la temperatura fue subiendo de forma lineal hasta que alcanzo los 70 ºC. En este momento aparecen las primeras gotas de líquido y se siguió calentando durante 5 minutos más, sin que aumentase la temperatura. Al cabo de este tiempo ya no quedaba nada de sólido y al seguir calentando la temperatura volvió a subir uniformemente, 12 minutos más tarde la temperatura del líquido alcanzó el valor de 130 ºC y comenzaron a salir burbujas del resto del recipiente. La aparición de burbujas fue simultánea con la desaparición del líquido y este proceso duró 15 minutos, permaneciendo durante el mismo la temperatura constante. El calentamiento posterior del vapor durante 10 minutos llevo a que la temperatura subiera de forma uniforme hasta el valor de 190 ºC, dando por finalizada la experiencia". Con estos datos de la experiencia construye una gráfica de calentamiento de la citada sustancia.
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Física y química de 3º de la ESO
A.1.1- Observa en la gráfica, a qué Temperatura y Presión se representan el punto de fusión (p.f.) y ebullición (p.e) del agua. Defínelos a partir de esos datos A.1.2.- ¿Qué ocurre cuando el agua se encuentra justo sobre la línea azul? (gráfica 1). ¿Qué significado tiene el punto triple? (Para el caso del agua, es a T = 0,01 ºC) A.1.3.- Cuando la presión es distinta de 1 atmósfera, ¿qué le ocurre a la temperatura de fusión y ebullición del agua? Discutir los casos de que sea inferior o superior a 760 mmHg (1 atm.). Según los resultados anteriores. ¿Dónde será más económico sancochar un huevo, a nivel del mar o en las cañadas del Teide? En una olla normal o en una olla a presión A.1.4.- La presión en el sistema internacional se mide en Pascal (N/m2) demuestra que la presión de una atmosfera que equivale a una opresión de 760 mm de Hg es igual a 101325 Pa, sabiendo que la densidad del mercurio es de 13,6 g/cm3 y la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s2.
INTERPRETACIÓN DE TABLAS Y GRÁFICAS A.1.5 El mercurio tiene una densidad de 13,6 g/cm3. a) Completar la siguiente tabla para el mercurio; b) Dibuja una gráfica de la masa frente al volumen masa (g) volumen (cm3)
1
20 1
50 20
200 50
500 200
500
1000
A.1.6 Observa la gráfica del enfriamiento del etanol: a) Escribe un texto interpretando la gráfica, describiendo el significado del proceso y las características de cada tramo. b) ¿En qué estado se encuentra el etanol a temperatura ambiente (25 ºC)? ¿y a 50 ºC ? ¿Y a 80 ºC? c) ¿Cuál es la temperatura de fusión y de ebullición del etanol? d) Elabora una tabla en la que recojas los datos de la gráfica mostrando la temperatura del alcohol en cada instante.. e) A partir de los datos de la misma, dibuja la gráfica de calentamiento del etanol. f) ¿Qué le ocurre al alcohol durante el cambio de estado? g) ¿Cómo se llama el paso de gas a líquido? ¿A qué temperatura ocurre? h) ¿Cómo se llama el paso de líquido a sólido? ¿A qué temperatura ocurre?
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