CUADERNILLO DE TRABAJO DEL BLOQUE III CIENCIAS II (FÍSICA)

2012

CUADERNILLO DE TRABAJO DE CIANCIAS II, DEL BLOQUE III Petra Jael Zeferino Benitez.

SE2321

PRESENTACIÓN

E

n este cuadernillo de trabajo fue diseñado y elaborado de acuerdo al programa del 2011 de escuelas secundarias, para la asignatura de Ciencias II, en el Bloque III que se llama “Un modelo para describir la estructura de la materia”. Por medio de él, podrás contestar algunas de tus inquietudes que puedes tener como son; ¿Cómo es que funciona el elevador?, ¿Por qué la nieve se derrite?, ¿Cómo funcionan los globos aerostáticos?, ¿Por qué dicen que tenemos fiebre cuando nos enfermamos?, ¿Por qué el agua se nos escurre?.

En este cuadernillo, principalmente es para que los alumnos comprendan los diferentes conceptos que utiliza la materia de Física, y que se encuentra en nuestra vida cotidiana en diferentes formas, y complementar su aprendizaje obtenido en el aula de clase, realizando actividades y experimentos sencillos para mejorar sus competencias en esta asignatura.

En el cuadernillo encontraras: El nombre del bloque.

El temario.

Teoría de cada tema.

Videos sugeridos del tema.

Actividades y experimentos del tema.

Glosario.

Bibliografía.

Esperando que este recurso sea de gran utilidad para los estudiantes y mejorar su desempeño en las escuelas secundarias, así como sus competencias en esta asignatura.

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3

BLOQUE III. UN MODELO PARA DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA. Competencias que se favorecen

Tema

Subtema 1.1. Características e importancia de los modelos en la ciencia.

Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica.

Comprensión de los alcances de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos.

1.2. Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y discontinua de la materia: Demócrito, Aristóteles y Newton.

1.-Los modelos de la ciencia

Toma de decisiones favorables al ambiente y la salud orientadas a la cultura de la prevención.

1.3. Aspectos básicos del modelo cinético de partículas microscópicas indivisibles, con masa, movimiento, interacciones y vacio entre ellas.

2.1. Las propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación de la materia.

2.2. Presión: relación fuerza y área; presión en fluidos. Principio de Pascal 2.3. Temperatura y sus escalas de medición.

2. La estructura de la materia a partir del modelo cinético de partículas.

2.4. Calor, transferencia de calor y procesos térmicos: dilatación y formas de propagación.

Aprendizajes esperados

Identifica las características de los modelos y los reconoce como una parte fundamental del conocimiento científico y tecnológico que permiten describir, explicar o predecir el comportamiento del fenómeno estudiado.

Reconoce el carácter inacabado de la ciencia a partir de las explicaciones acerca de la estructura de la materia, surgidas en la historia hasta la construcción del modelo cinético de partículas.

Describe los aspectos básicos que conforman el modelo Cinético de partículas y explica el efecto de la velocidad de éstas.

Describe algunas propiedades de la materia: masa, volumen, densidad y estados de agregación a partir del modelo cinético de partículas.

Describe la presión y la diferencia de la fuerza, así como su relación con el Principio de Pascal a partir de situaciones cotidianas.

Utiliza el modelo cinético de partículas para explicar la presión, en fenómenos y procesos naturales y en situaciones cotidianas.

Describe la temperatura a partir del modelo cinético de partículas a fin de explicar fenómenos y procesos térmicos que identifica en el entorno así como diferenciarla del calor.

2.5. Cambios de estado; interpretación de grafica de presión-temperatura.

3.1. Transformación de la energía calorífica.

3.2. Equilibrio térmico.

3.3. Transferencia del calor: del cuerpo de mayor al de menor temperatura.

3. Energía calorífica y sus transformaciones

3.4. Principio de la conservación de la energía.

Describe cadenas de transformación de la energía en el entorno y en actividades experimentales, en las que interviene la energía calorífica.

Interpreta la expresión algebraica del Principio de la conservación de la energía en términos de la transferencia del calor (cedido y ganado).

Argumenta la importancia de la energía térmica en las actividades humanas y los riesgos en la naturaleza implicados en su obtención y aprovechamiento.

3.5. Implicaciones de la obtención y aprovechamiento de la energía en las actividades humanas.

4.1. ¿Cómo funcionan las maquinas de vapor?, ¿Cómo funcionan los gatos hidráulicos?

4. Proyectos.

Utiliza la información obtenida mediante la experimentación o investigación bibliográfica para elaborar argumentos, conclusiones y propuestas de solución a lo planteado en su proyecto.

Diseña y elabora objetos técnicos, experimentos o modelos, con creatividad, que le permitan describir, explicar y predecir algunos fenómenos físicos relacionados con las interacciones de la materia.

Sistematiza la información y organiza los resultados de su proyecto y los comunica al grupo o a la comunidad, utilizando diversos medios: orales, escritos, modelos, interactivos, gráficos, entre otros.

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ÍNDICE Bloque III. Un modelo para describir la estructura de la materia.

TEMA 1. LOS MODELOS EN LA CIENCIA. 1.1.

Características e importancia de los modelos en la ciencia.

 Actividad 1.

1.2. Ideas en la historia acerca de la naturaleza continua y discontinua de la materia: Demócrito, Aristóteles y Newton.

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 ¿La materia es continua o discontinua?

10

 Lectura: Aproximación al conocimiento de la estructura de la materia.

11

 Actividad 2.

11

 Actividad 3.

12

1.3. Aspectos básicos del modelo cinético de partículas.

16

 Modelo de gas, modelo de sólido y modelo de líquido.

16

 Actividad 4.

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TEMA 2. LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA A PARTIR DEL MODELO CINÉTICO DE PARTÍCULAS.

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 Lectura: Identificación de algunas propiedades de la materia.

19

 Actividad 5.

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2.1. Propiedades de la materia.

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 Actividad 6.

21

 Actividad 7.

22

 Lectura: Estados de agregación de la materia.

24

 Cambios de estado de agregación de la materia.

25

 Actividad 8.

25

5

2.2. Presión.

26

 Actividad 9.

26

 Relación de la presión con las colisiones de partículas.

28

 Actividad 10.

28

 Presión y fuerza, dos conceptos diferentes.

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 Actividad 11.

30

 Presión en líquidos y gases.

33

 Actividad 12.

34

 Actividad 13.

35

 Aprendiendo jugando.

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 Principio de Pascal.

37

 Actividad 14.

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2.3. Lectura: Temperatura.

40

 Escalas de temperatura.

41

 Actividad 15.

43

2.4. Calor. Transferencia de calor.

45

 Lectura: Propagación y efecto del calor.

46

 Actividad 16.

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TEMA 3. ENERGÍA CALORÍFICA Y SUS TRANSFORMACIONES.

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 Lectura: Apreciación de algunas manifestaciones y transformaciones.

49

 Actividad 17.

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3.2. Equilibrio térmico.

51

 Actividad 18.

51

3.3. Principio de la conservación de la energía.

53

6

 Actividad 19.

3.4. Aplicaciones de la obtención y aprovechamiento de la energía en las actividades humanas.

53 54

 Actividad 20.

55

TEMA 4. PROYECTO: IMAGINAR, DISEÑAR Y EXPERIMENTAR PARA EXPLICAR O INNOVAR (OPCIONES) INTEGRACIÓN Y EXPLICACIÓN.

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Glosario.

60

Bibliografía.

63

Páginas web.

64

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TEMA 1. LOS MODELOS EN LA CIENCIA.

1.1.

Características e importancia de los modelos en la ciencia.

Un modelo es la representación conceptual o física de un sistema real. Una caricatura, un retrato y un mapa. Los modelos también pueden ser ideas abstractas, como ecuaciones matemáticas o imágenes mentales. Los modelos se utilizan como herramientas para comprender un fenómeno y gracias a ellos se pueden obtener información. El modelo debe de ser congruente con los datos experimentales y las observaciones esto le da utilidad y permite utilizarlo para explicar, representar o predecir los fenómenos que estudia. “los modelos pueden cambiar a lo largo del tiempo.”

Los modelos científicos representan un determinado aspecto de la realidad con el fin de estudiarla y de que ésta resulte más comprensible. Los modelos se construyen a partir del pensamiento humano, pero una vez que una idea queda relativamente definida, se busca su comprobación sometiéndola a pruebas constantes, tanto para sentar las bases que permitan la creación de nuevas teorías como para desechar determinadas propuestas.

*Revista de la divulgación de la ciencia UNAM ¿Cómo ves?

“De la realidad a los modelos” http://www.youtube.com/wat ch?v=XSd5q40y7vE

Actividad 1. Realizar un modelo del sistema solar anterior y actual utilizando diferentes semillas (arroz, frijol, habas, ajonjolí, lenteja, etc.), e implementando tu creatividad. Explicar la diferencia que hay de un modelo y otro.

Nota: Escribe la bibliografía de donde obtuviste la información.

8

Escribe las diferencias: ___________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ BibliografĂ­a:____________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 9

1.2.

IDEAS EN LA HISTORIA ACERCA DE LA NATURALEZA CONTINUA Y DISCONTINUA DE LA MATERIA: DEMOCRITO, ARISTÓTELES Y NEWTON.

¿LA MATERIA ES CONTINUA O DISCONTINUA? ¿La materia tiene una estructura continua? Cualquier cuerpo podría subdividirse en fragmentos cada vez menores de manera que cada partícula obtenida, por menor que fuera, tendría la misma propiedad del cuerpo original. ¿La materia tiene una estructura discontinua? Está constituida por un número incontable de pequeñas partículas, que ya no podrían dividirse, la idea de la existencia de tales partículas indivisible fue obra de los antiguos griegos, quienes las llamaron átomos (en griego, “indivisible”).

Aristóteles (384 a.n.e. a 322 a.n.e.), filósofo griego nació en la actual Stavro, antes Estagira, estableció que la materia estaba constituida por cuatro elementos: agua, aire, tierra y fuego, y lo reforzó afirmando que existía un quinto constituyente más de la materia, el éter, que formaba los cielos y los celestes.

Asimismo Aristóteles sostenía que la materia era continua, es decir, no había huecos en ella y, por lo tanto, no podría haber espacio sin ocupar, para Aristóteles no existía el vacío.

Demócrito (460 a.n.e. a 370 a.n.e), filósofo griego de Tracia, fue el discípulo de Leucipo (450 a.n.e. a 370 a.n.e.), fueron los primeros de hablar de pequeñas partículas constituyentes de la materia a las que bautizaron como “átomos”, y que era la “muestra” más pequeña que se podía tener de la materia. Demócrito tenía la idea del espacio vacío y de cómo las pequeñísimas partículas podían moverse a través de él. Pero fue olvidado durante mucho tiempo.

Isaac Newton (1642-1727), quien también pensaba que la materia era discontinua, es decir, estaba formada por pequeñas partículas y que entre ellas existían espacios por donde podían moverse.

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APROXIMACIÓN AL CONOCIMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Ramón: Por más que me lo digan en la escuela no entiendo qué cosa son los átomos.

Irma: Pues son unas partículas chiquititas de las que está hecho todo.

Ramón: Sí ya sé. Me dices lo mismo que la maestra, pero yo hasta no ver no creer. Además si son tan pequeñitos no deben de pesar nada.

Fernando: ¡Ay Ramón, piensa, piensa! Una canica de las chicas pesa, aunque se apoco. La puedes cargar muy fácilmente. Si juntas primero diez canicas, pues pesan diez veces lo que pesa una y si juntas cien, pues cien veces y luego mil, pues pesan mil veces lo de una canica y ya no será tan fácil cargarlas, además de que ocuparán un volumen mil veces mayor que la primera canica. Ahora, si pones un millón de canicas, ¿tú qué crees que pesan, poco o mucho?

Ramón: Pues mucho.

Irma: Entonces pesan mucho porque son muchas canicas.

Fernando: Así es. Pero para que pesen, la más chiquita de las canicas también pesa.

Ramón: Entonces con los átomos es lo mismo que con las canicas.

Fernando: Pues parece que es muy parecido, aunque los átomos son todavía más pequeños.

Actividad 2: Después de leer, tú qué crees: ¿Los átomos pesan?

Sea cual sea tu respuesta, ¿Cómo lo sabes? ¿Qué son los átomos?

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Actividad 3: LA MATERIA Y EL VACÍO. La materia ocupa un lugar en el espacio pero para llenar ese espacio, primero tiene que estar vacío, o bien es necesario desplazar lo que se encuentre en ese lugar. Estas dos ideas de materia y vacío son muy usadas en la actualidad, sin embargo, son ya muy viejas.

OBJETIVO A partir del comportamiento de ciertos materiales, imaginar cómo está constituida la materia y llegar a una conclusión al respecto.

MATERIALES 

5 gramos de café soluble



Vaso de precitados de 80 ml lleno con agua



Cuatro probetas (dos de 25ml y dos de 10ml)



Suficientes gramos de frijol y de mijo para llenar, respectivamente, dos probetas de 25ml hasta la marca de 10ml

PROCEDIMIENTO

Parte 1: Agreguen uno por uno los granos de café al agua del vaso y observen con atención lo que sucede. Después de un par de minutos revuelvan la mezcla.

Parte 2: Agreguen los granos de frijol a una probeta de 25ml hasta la marca de 10ml y hagan lo mismo en la otra probeta de 25ml, pero con los granos de mijo. Posteriormente, agreguen los granos de mijo en la probeta que contiene los frijoles y agiten para que los granos se mezclen perfectamente. Lean el volumen final de la mezcla.

Después, añadan exactamente 5ml de agua en una de las probetas de 10ml (es muy importante que sean lo más precisos posibles). A continuación, adicionen otros 5ml de agua a la otra probeta de 10ml; acto seguido, junten los dos volúmenes. Si el volumen total es exactamente de 10ml, como la lógica lo dicta, continuemos.

Realicen el mismo procedimiento descrito para el agua, pero ahora con el alcohol, ¿estamos de acuerdo en que obtendrán 10ml de alcohol?

Para finalizar, una vez más llenen una de las probetas con exactamente 5ml de agua y la otra con 5ml de alcohol. Después, mezclen estos volúmenes en una sola probeta y lean con mucho cuidado el volumen final de la mezcla.

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RESULTADOS Parte 1: Después de revolver la mezcla de agua y café, observen el resultado final.

Anoten y dibujen lo obtenido y contesten: 1. ¿Qué sucedió con los granos de café una vez que se empezaron a mezclar con el agua? ____________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________ 2. ¿Cómo describirían la trayectoria que seguía el café al disolverse en el agua?___________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ _____________________________________________________________

Partes 2: ¿Qué volumen final se debió haber obtenido al unir los dos volúmenes de granos?, ¿y de los líquidos?, ¿coinciden los volúmenes obtenidos con los esperados?____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

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REFLEXIONES Parte 1: 1. ¿Qué color tiene la mezcla final después de que la revolvieron?, ¿su color es como el del agua o del café?, ¿tiene alguna similitud el color de la mezcla final con el color de sus componentes por separado? Expliquen por qué la mezcla tiene ese color. ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________

2. ¿Si la materia fuera continua (sin espacios vacios en ella) el café se hubiera disuelto como lo hizo?, ¿por qué? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________

3. Los “caminitos” que siguió el café para disolverse, ¿Qué eran realmente, espacios vacios entre las partículas por donde podían pasar?, ¿Por qué siguieron esa ruta?, ¿de qué nos habla esto, de continuidad en la materia o de discontinuidad?, ¿Por qué? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Parte 2: 1. Si al mezclar los 5ml de agua y los 5ml de alcohol obtuvieron una lectura final de menor de 10ml, ¿Por qué creen que sucedió? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. ¿En qué forma creen que se relaciona el experimento de las semillas con el experimento del agua y del alcohol? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. Cuando se mezclan los líquidos, ¿Qué significado tiene esta disminución de volumen con respecto a la continuidad y discontinuidad de la materia? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 4. Si se ven los granos contenidos en las probetas como modelos de la constitución de la materia, ¿Cómo se debe ver a la materia, como continua o discontinua?, ¿Por qué? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

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1.3. ASPECTOS BÁSICOS DEL MODELO CINÉTICO DE PARTÍCULAS UN MODELO DE GAS Las partículas que forman un gas están muy separadas entre sí y se encuentran en constante movimiento. En su movimiento, chocan unas con otras y contra las paredes del recipiente que lo contiene.

Las propiedades de los gases son: Baja densidad: es consecuencia directa de la gran separación entre las articulas de gas.

Fácil compresibilidad: la gran distancia entre partícula y partícula explica, además, la fácil compresibilidad de los gases.

Carencia de forma propia: los gases se adaptan inmediatamente a la forma del recipiente que lo contiene.

UN MODELO DE SÓLIDO El sólido está constituido por partículas separadas entre sí por pequeñas distancias. Las partículas ejercen fuerzas mutuamente.

Estas fuerzas son de atracción si la distancia entre partículas aumenta, y de repulsión si la distancia entre partículas disminuye.

Las propiedades de los sólidos son: Alta densidad: en un cuerpo sólido está constituido por partículas que se encuentran muy juntas.

Forma propia: los cuerpos sólidos no necesitan de un recipiente que los contenga. Tiene una forma relativamente estable. Su volumen es, asimismo, prácticamente constante.

Baja compresibilidad: en los sólidos se mantienen prácticamente constantes las distancias que separan a las partículas entre sí. La distancia entre las partículas difícilmente aumenta o disminuye.

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UN MODELO DE LÍQUIDO En los líquidos, las partículas se mantienen a escasa distancia unas de otras, pero ya no tienen posiciones fijas. Poseen mayor energía y, por lo tanto, muestran gran movilidad.

Las propiedades de los líquidos son: La densidad: la distancia entre partículas continúa siendo pequeña. Por lo tanto, la densidad del cuerpo proseguirá relativamente grande.

*Propiedades de los sólidos, líquidos y gases.

Baja compresibilidad: la fuerza de repulsión entre partículas se oponen a una disminución de la distancia que separa unas de otras, con lo cual, el cuerpo resulta difícil de comprimir.

*La teoría de las partículas. http://miclaseenl anube.wordpress .com/cono/mate ria/la-materia-ysus-estados/

Forma indefinida: las partículas ya no mantienen sus posiciones, sino que se desplazan con cierta libertad adaptándose al recipiente que las contiene.

Actividad 4: COMO HACER HIELO INSTANTANEO OBJETIVO Observar cómo es que el liquido se convierte en solido.

MATERIAL 

Una cuchara



Un recipiente metálico



Acetato de sodio (suficiente)



Un vaso de plástico



Agua

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PROCEDIMIENTO 1. Colocar el recipiente en fuego, después verter agua en el recipiente y esperar a que el agua comience a hervir.

2. Comenzar a agregar el acetato de sodio con la cuchara, continuar echando acetona e ir disolviendo con la cuchara hasta que la disolución quede totalmente saturada (hasta que comience a asentarse el acetato y se comenzara a sentir espesa la disolución. Y ver que ya no se pueda disolver más el acetato).

3. Invertir el líquido en el vaso y se colocara en el congelador aproximadamente.

una hora

4. Sacar el vaso del congelador y colocar el dedo en el interior del recipiente.

CONTESTA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS: 1. Después de sacar el vaso del congelar ¿cambia de estado el líquido?, ¿Por qué? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 2. Al introducir el dedo en el vaso ¿que sientes y que pasa? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. Dibuja el antes y el después de introducir el dedo en el vaso.

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TEMA 2: LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA A PARTIR DEL MODELO CINÉTICO DE PARTÍCULAS. IDENTIFICACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES DE LA MATERIA. Queta: Este pan está muy grande, y la cajeta está muy viscosa, se tarda mucho en caer.

Irma: Pero mira, mi pan no tiene el mismo volumen que el tuyo. Además, debes tener un poco de paciencia con la cajeta, ya va a caer.

Queta: Esta cajeta está muy dulce, debe tener mucha azúcar.

Irma: ¿La cajeta tiene azúcar? No lo sabía.

Queta: Sí, aunque no la veas, la cajeta tiene mucha azúcar.

Irma: Y entonces de la cantidad de azúcar que tenga la cajeta es más oscuro o más clara ¿no?, cuanta más azúcar blanca tenga debe ser más clara.

Queta: No sé, mejor le preguntamos a nuestra maestra mañana en la escuela.

Actividad 5: ¿Qué piensas sobre lo que dice Irma respecto al color de la cajeta? ¿Cuáles son las propiedades de la cajeta? ¿Qué es la viscosidad?

Queta estableció una relación de causa-efecto, ¿Cuál fue? ¿Lo dulce de la cajeta, depende de la cantidad de cajeta?

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2.1. PROPIEDADES DE LA MATERIA Una propiedad de la materia es una característica que puede ser observada. Sin importar el estado de agregación en el que se encuentre, toda la materia posee ciertas propiedades comunes o generales, que en ocasiones dificultan diferenciar una sustancia de otra. Existen dos tipos que son: Propiedades extensivas: Depende de la cantidad de materia (volumen, peso, etc.).

Propiedades intensivas: No depende de la cantidad de materia (elasticidad, porosidad, etc.).

Televisión Educativa, Telesecundaria, Secuencia 17; CIENCIAS: ¿Cuáles son las propiedades generales y específicas de la materia? http://www.youtube.co m/watch?v=h8RkBCw5 624&feature=results_vi deo&playnext=1&list=P LB75BF89ABF2BA023

PESO MASA

LONGITUD ÁREA VOLÚMEN

IMPENETRABILIDAD

ELASTICIDAD

PROPIEDA DES DE LA MATERIA

DIVISIBILIDAD

POROSIDAD

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Actividad 6: Investiga el concepto de cada una de las propiedades mencionadas e ilústralas. Escribe la bibliografía que consultaste.

LONGITUD: __________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ ÁREA: ___________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ VOLÚMEN:________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ DIVISIBILIDAD:______________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ POROSIDAD:________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ _ IMPENETRABILIDAD:_______________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ELASTICIDAD:__________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 21

PESO:____________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________

MASA:_____________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________

BIBLIOGRAFÍA:__________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

Actividad 7: Contesta las siguientes preguntas. ¿Cuántos objetos distintos puedes mencionar que estén fabricados con vidrio? Haz una lista de los que te venga a la mente.

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¿Y de plástico?

¿Acero?

A los miembros de una misma lista, ¿Qué los hace diferentes? Discute tus respuestas con la de tus compañeros. _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ¿Llegaron a alguna conclusión?___________________________________________________ ¿Cuál fue? _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________

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ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA. MATERIA

Gas

Todas las sustancias que nos

*No tiene forma fija:

rodean están constituidas por materia.

Puede fluir.

La materia se presenta en tres estados

*No tiene volumen fijo:

de agregación: sólidos, líquido y gas.

Puede ser comprimido.

La materia tiene masa y ocupa un

Las partículas de un gas

volumen. Cuando las partículas de

se mueven constante-

sustancias ganan o pierden energía la

mente y tan rápido y ale-

sustancia puede cambiar de estado

atoriamente que se distri-

de agregación.

buyen en todas las direcciones hasta que encuen-

Punto de fusión y ebullición

tran la pared del recipi-

Éstas son las temperaturas a las que

ente que las contiene.

las sustancias puras cambian de

Líquido

estado.

*No tiene forma fija: pue-

Los químicos y los físicos las utilizan

de fluir.

para:

*Tiene un volumen fijo: no

*Reconocer sustancias: no hay dos

puede comprimirse.

sustancias que tengan exactamente

*Tiene una masa fija.

los mismos puntos de ebullición o de

Sólido

fusión.

*Tiene una forma fija: los

*Comprobar la pureza: las impurezas

sólidos se utilizan para

modifican los puntos de fusión y

construir estructuras.

ebullición.

*Tiene un volumen fijo.

Estados de la materia, cambios de estado.http://agrega.juntadeandalu cia.es/visualizador1/es/pode/presentacion/visualizado rSinSecuencia/visualizar-datos.jsp

*Tiene una masa fija.

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CAMBIOS DE ESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA.

Fusión: Es la transición del estado sólido al líquido.

Punto de fusión: Cada sustancia tiene una temperatura específica a la que ocurre esta transición (fusión).

Solidificación: Es la transición del estado líquido a sólido.

Punto de ebullición: Ocurre cuando una sustancia líquida alcanza la energía suficiente para pasar a la fase gaseosa.

Vaporización: Las partículas de la superficie del líquido cuenta con mayor libertad de movimiento y pueden separarse para pasar al estado gaseoso.

Condensación: Es la transición de un gas al estado líquido.

Punto de condensación: Sucede cuando se alcanza la misma temperatura a la cual hirvió la sustancia líquida (ebullición), la diferencia está en la presión a la que se halla sometido la sustancia.

Sublimación: Un sólido llega a un estado gaseoso o viceversa, pero sin pasar por la fase líquida.

Actividad 8: RECONOCE LO QUE AHORA SABES. Complementa el siguiente texto.

Al calentar un sólido se transforma en líquido; este cambio de estado se denomina _____________________. El punto de fusión es la ____________________ a la que ocurre dicho proceso. Al subir la temperatura de un líquido se alcanza un punto en el que se forman burbujas de vapor en su interior; es el punto de _____________________; en ese punto, la temperatura del líquido permanece _________________________.

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2.2 PRESIÓN Un globo se revienta si lo inflas mucho, la llanta de la bicicleta necesita aire porque “se le bajo la presión”, la pelota de futbol está desinflada y hay que echarle aire, al viajar a otros estados del país con tus papas o has andado en lugares de mayor o menor altitud en comparación con el sitio donde vives, durante tu viaje a lo mejor percibes una sensación peculiar en tus oídos, como si “algo” te los oprimiera.

Actividad 9: LA PRESIÓN EN LA VIDA DIARIA. Propósito.

En esta actividad relacionaras el concepto de presión con algunas actividades cotidianas.

Material: *250 ml de jugo o leche envasado en bote de cartón plastificado, comúnmente conocido como “tetra pack”. *un popote que puedes introducir en el envase.

Es importante que tanto el popote como el envase sean nuevos y estén bien sellados, ya que beberán el contenido.

Instrucciones: 1. Introduce el popote en el envase y bebe el líquido; ubícate en un espacio abierto.

2. Una vez que termines de beber el líquido, llena con aire el envase de cartón, de tal manera que quede un poco abultado o inflado.

3. Extrae el popote y coloca el envase en el suelo; usa uno de tus pies para aplicar la mayor fuerza posible y aplastar el envase.

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4. Responde las siguientes preguntas: 1) Un instante después de aplastar el envase, ¿Qué ocurrió? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 2) ¿A qué puedes atribuir el efecto que acabas de ver?_________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 3) Dibuja las tres etapas del envase.

CON LÍQUIDO

ABULTADO

APLASTADO

La presión se define con la fuerza que se aplica sobre una superficie determinada.

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RELACIÓN DE LA PRESIÓN CON LAS COLISIONES DE PARTÍCULAS. Las partículas de un sólido vibran alrededor de un punto, ya que se encuentran prácticamente fijas en una posición debido a la gran cohesión que existe entre ellas.

Sin embargo, en los fluidos no ocurre así.

Las partículas de un gas se mueven de forma aleatoria con una cierta velocidad y chan con las paredes del recipiente que los contiene como con las de más partículas, ganando o cediendo energía con cada choque.

En los líquidos las partículas tienen cierta libertad para desplazarse; cada partícula ejerce y se ve sometida a fuerzas en todas direcciones, es decir, una partícula en el interior de un líquido aplica una fuerza sobre todas las de más y, también, recibe la misma fuerza de todas ellas.

Los fluidos están sometidos a dos clases de fuerzas: Fuerza interna: Empujan la superficie que se halla en contacto con la materia en estado gaseoso, es decir, se ejerce una presión sobre un área determinada. En los líquidos, las fuerzas no solo oprimen las paredes del recipiente que los contiene, si no también lo hacen hacia el interior del líquido.

Fuerza externa: Son aquellas que se ejercen sobre la superficie de un material en estado líquido o gaseoso, las cuales pueden ocasionar el desplazamiento o movimiento de sus partículas y, por tanto, un cambio en la forma que hayan adquirido.

Actividad 10: LA PIEL DEL AGUA. Propósito: En esta actividad observarás cómo actúan las fuerzas internas en un líquido.

Material: *Un recipiente de vidrio de 20cm de diámetro o mayor, pueden usar un plato hondo *250ml de agua. *Pimienta (finamente molida). *Jabón en polvo.

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Instrucciones: 1) Vierte un poco de agua ene l recipiente.

2) Espolvorea sólo un poco de la pimienta sobre el agua, de tal manera que los granitos o polvo queden en la superficie del agua y no en el fondo.

3) Toma una pisca de jabón con los dedos y déjalos caer al agua en el cetro del recipiente. Es importante que sólo pongas un poco de jabón.

4) Responde lo siguiente: a) ¿Qué ocurre con la pimienta cuando sueltas la pizca de jabón?______________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ b) Haz un dibujo de lo que viste antes y después de soltar el jabón.

ANTES

DESPUÉS

29

PRESIÓN Y FUERZA, DOS CONCEPTOS DIFERENTES.

El concepto de presión involucra dos magnitudes: la fuerza y el área. Aunque presión y fuerza van de la mano son diferentes. La presión es una resultante de la fuerza aplicada. Sin una fuerza que actúe, no habrá presión que refleje la intensidad de dicha fuerza. Digamos que la fuerza es causa y origen, y que la presión es consecuencia evidente de la aplicación de la fuerza; así, podemos definir la presión como la fuerza que se aplica sobre un área.

Su expresión matemáticamente es: F

P= A Donde: P= Presión (Pascal, Pa). En honor al físico Blaise Pascal.

F= Fuerza aplicada (Newton, N).

A= Área sobre la que se aplica la fuerza (m2).

La presión será mayor si la fuerza es más grande o si el área en que se aplica es más pequeña. Pero será menor si la fuerza disminuye o si el área sobre la que se aplica la fuerza es más grande.

Actividad 11: RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL ÁREA EN EL CONCEPTO DE PRESIÓN. Contesten las siguientes preguntas y coméntenlas con sus compañeros.

1) Comparen las figuras A y B. a) ¿Qué magnitud es constante?______________________________________________ b) ¿Qué magnitud cambia y cómo cambia?______________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

30

c) Calculen la presión en A y B.

Datos

Fórmula

Sustitución

Operación

Resultado

Datos

Fórmula

Sustitución

Operación

Resultado

d) ¿Cómo varía la presión al variar la magnitud de la fuerza?________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ e) ¿Cómo lo pueden expresar con sus propias palabras? ___________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

2) Comparen las figuras C y D. a) ¿Qué magnitud es constante?______________________________________________ b) ¿Qué magnitud cambia y cómo cambia?______________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

31

c) Calculen la presión en C y D.

Datos

Fórmula

Sustitución

Operación

Resultado

Datos

Fórmula

Sustitución

Operación

Resultado

d) ¿Cómo varía la presión al variar la magnitud de la fuerza?________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ e) ¿Cómo lo pueden expresar con sus propias palabras? __________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ f) ¿Concuerda con la definición de presión?_____________________________________

A

F=1N

B

2

2

A=1m

C

F=1N

2

A=1m

F=2N A=1m

D

F=1N

2

A=2m

32

PRESIÓN EN LÍQUIDOS Y GASES.

Cuando ejercen presión sobre un sólido, esté puede deformarse. Todos los gases ejercen presión porque las articulas del gas chocan contra las paredes del recipiente.

Los líquidos también ejercen una presión sobre los objetos inmersos en ellos. La presión de un líquido depende de la profundidad del líquido presente.

Por ejemplo, cuando nadas bajo el agua y te sumerges hasta el fondo de la alberca, puedes sentir que el agua ejerce una presión porque se te tapan los oídos. La presión será mayor entre más profundo nades. Una manera más sencilla de expresarlo esa presión se obtiene mediante de la densidad y la altura de la columna de líquido. Y partimos de lo que ya sabemos, la presión es igual que el peso del líquido dividido entre el área de la base. Y el peso, a su vez, es la masa m por la aceleración de la gravedad: P=

mg A

La masa es densidad por volumen, m=pV. Al sustituir esto en la ecuación queda: P=

pVg A

El volumen es el área de la base por la altura, V=Ah. Sustituimos esto en la ecuación y queda: P=

pAhg

que al simplificar resulta: P= pgh

A

Presión atmosférica: Es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre.

Presión. http://www.youtube.com/watch?v= CCZhaMdN3Cg 33

Actividad 12: EL EFECTO DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA. Material.  Una vela chica  Una botella de vidrio de boquilla ancha  Un plato hondo con agua Instrucciones 1. Colocar la velita en el centro del plato hondo.

2. Colocar suficiente agua en el plato hondo.

3. Encienda con cuidado la velita.

4. Cuando la llama se vea estable, cúbrala con la botella boca abajo.

Contesta las siguientes preguntas: a) ¿Qué sucede con la velita?___________________________________________ _________________________________________________________________ b) ¿Qué sucede con el agua?____________________________________________ _________________________________________________________________ c) Dibuja lo que paso con el agua y la velita.

Trata de explicarlo: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 34

Actividad 13: LA PRESIÓN EJERCIDA POR EL AGUA. Material 1.-Dos envases de cartón o de plástico de 1L (de diferente forma).

2.-Cinta adhesiva.

3.-Un clavo.

4.-Una charola.

Instrucciones 1) Hagan tres perforaciones en los envases a diferente distancia.

2) Tapen las perforaciones con la cinta adhesiva 3) Llenen los envases hasta un mismo nivel con agua.

4) Coloquen los envases a unos 10cm de altura sobre la mesa.

5) Destapen las perforaciones y observa el lugar donde pegan los diferentes chorros de agua en la charola.

Anota tus observaciones: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 6) Vacíen los envases y tapen las perforaciones.

7) Llénenlos con otro líquido y realicen lo mismo que hicieron en el inciso 5.

Anota tus observaciones: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Conclusión: ___________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 35

36

PRINCIPIO DE PASCAL El científico francés Blas Pascal (1623-1662), investigo lo que ocurre en una columna de líquidos cuando hay cambios de presión dentro de él. Llenó de agua un barril y lo tapo. Hizo una pequeña perforación en la tapa, por lo que introdujo un tubo delgado de 10m de largo. Para hacer un cambio en la presión agrego agua por el tubo esperando que el fondo del barril se rompiera.

Sin embrago, al agregar una poca de agua el barril estalló debido a Prensa hidráulica y la enorme presión que había en Principio de Pascal. su interior. http://www.youtube.com/ watch?feature=endscreen& NR=1&v=oHZuAUfw9Eg http://www.youtube.com/ watch?v=8oytotQdmPM

“un cambio de presión aplicado en cualquier punto de un líquido encerrado en un recipiente se transmite sin alteración por todo el líquido y se ejerce perpendicularmente a todas las superficies que lo contiene”

El Principio de Pascal explica el funcionamiento de mecanismos hidráulicos como la prensa hidráulica o el elevador, también conocido como gato hidráulico. El recipiente está lleno de líquido, que suele ser aceite.

El Principio de Pascal nos dice que la presión es la misma en todo el líquido y sobre las superficies de los émbolos. El émbolo grande eleva una carga cuyo peso es mayor que la fuerza ejercida sobre el émbolo chico. Escrito como ecuación: P1=P2 Por el Principio de Pascal sabemos que las presiones son iguales en los dos émbolos: llamamos P1 a la presión en el émbolo 1 y P2 a la presión en el émbolo 2. Cada una puede expresarse como una fuerza sobre el área correspondiente: F1 = A1

F2 A2

Como el área A2 es mayor que el área A1, para que la ecuación sea válida, la fuerza F 2 debe ser mayor que la F1. El elevador o gato hidráulico se parece a una palanca con la que es posible elevar una carga ejerciendo una fuerza menor que su peso.

37

Actividad 14: PRINCIPIO DE PASCAL. Objetivo Demostrar el principio de Pascal y conocer así sus efectos de una manera efectivamente visual sobre un fluido.

Material 1. Un refresco de lata (de refresco, el de jugo no sirve porque no libera gas).

2. Un clavo.

Desarrollo 1. Con el clavo hacer una perforación sobre el costado de la lata, aproximadamente en el centro.

2. Dejar salir el refresco por el agujero recién creado, calculando dejar en la lata poco más de un cuarto del contenido total.

3. Aplasta la lata en diversos sitios, procurando no dañar en exceso o trozar la lámina.

4. Tomar la lata entre los dedos índice y pulgar, tapando con el pulgar el agujero creado.

5. Gira la lata o sacúdela un poco en varias ocasiones, con cuidado.

6. Deja de agitar la lata y obsérvala durante unos minutos.

38

Contesta las siguientes preguntas: ÂżQuĂŠ pasa con la lata despuĂŠs de unos minutos de a verla agitado? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Dibuja la forma que obtuvo la lata.

Explica lo sucedido con la lata. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

39

2.3. T E M P E R A T U R A La temperatura de un cuerpo es una medida de cuán caliente está. Desde el punto de vista microscópico, la temperatura es una medida de la energía cinética de las moléculas, átomos o partículas que la forman. En un termómetro de mercurio la altura que el mercurio alcanza al dilatarse en el tubo constituye una medida de su temperatura.

Temperatura

(0C)

Superficie del Sol

Graduación de un termómetro (Escala Celsius): para establecer la escala de un

6000

termómetro hay que señalar en él dos

Filamento de un foco

puntos fijos. Éstos son, por convenido,

2600

el punto de fusión del hielo y el punto

Llama del mechero Bunsen

de ebullición del agua, ambos a la pre-

1500

sión de una atmósfera.

Agua hirviendo 100

El punto de fusión del hielo se determina colocando el bulbo del termómetro

Cuerpo humano 37

en un recipiente que contenga hielo en estado de fusión.

Fusión del hielo 0

El punto de ebulliCión del agua se

Alimentos en el congelador -10

determina introduciendo el bulbo del termómetro en un recipiente que contenga agua hirviendo.

Oxigeno líquido -180 Una vez señalados en el termómetro los Cero absoluto -273

puntos fijos, divididos en 100 partes iguales la distancia que les separa y cada una de estas divisiones es un grado.

40

Temperatura. Es uno de los distintos efectos que tiene el calor y se percibe por medio del sentido del tacto como sensaciones de calor y de frio.

La temperatura se define como un nivel de energía calorífica que tienen los cuerpos.

Temperatura y la energía cinética. La temperatura de un cuerpo está relacionada directamente con la energía cinética de un cuerpo, de tal manera que temperatura es una medida de la energía cinética media de cada molécula.

Para una medición exacta de la temperatura se emplean los termómetros. Hay termómetros de mercurio y de alcohol.

ESCALAS DE TEMPERATURA Ya sabemos que la temperatura es una magnitud asociada con lo frio o lo caliente que está un cuerpo. Como el tacto no es una buena referencia para indicarla con precisión, se han diseñado instrumentos, los termómetros.

Existen tres tipos de escalas de temperatura.

Escala Fahrenhéit: El físico alemán Gabriel Fahrenhéit (16861736) fue el primero que colocó mercurio dentro de un tubo y observo que cambiaba de volumen al calentarse. Con este aparato, midió la temperatura más baja que puedo alcanzar, mezclando hielo con sal, y le asignó el valor de cero grados Fahrenhéit, 0 0F; por otro lado, asignó a la temperatura del cuerpo humano el valor de 100 0F. De esta forma ideo la primera escala de temperatura, que aún se emplea en el sistema ingles.

Escala Celsius: El astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744) diseño posteriormente otra escala de temperatura, en la que las unidades son los grados centígrados, 0C. En la escala Celsius, que es la más empleada en la vida cotidiana, existen valores de temperatura negativos, pues un material puede enfriarse más que un hielo que se está fundiendo.

41

Escala Kelvin: En el SI, la escala de temperatura, llamada escala absoluta, tiene como unidad el kelvin K, en honor a William Thomson, lord Kelvin (1824-1907), el inglés que calculó de forma teórica que la temperatura más baja que puede existir es -273.15 0C y la denominó cero kelvin, 0 K. En esta escala no hay números negativos y cada kelvin representa la misma magnitud que cada grado centígrado, así que 0 0C equivale a 273.15 K y 100 0C son iguales a 373.15 K. por lo tanto, si tienes un valor de temperatura en grados centígrados, puedes saber a cuantos kelvin equivale sumándole 273.15.

Escalas de temperatura y medición http://www.youtube.co m/watch?v=-Zpt3B4BZsc http://www.youtube.co m/watch?v=xQP5ZOXme _g&feature=related

Se pueden convertir las temperaturas de una escala a otra con las siguientes formulas: para la conversión entre K y 0C se emplean en las ecuaciones: T0C= TK – 273.15

TK= T0C + 273.15

Para la conversión entre 0C Y 0F se emplean las ecuaciones: T0F= (1.8 X T0C) + 32

T0C=

(T0F - 32) 1.8

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Actividad 15: HAGAMOS UN TERMÓMETRO. Objetivo Entender que existen distintas escalas de temperaturas, así como el funcionamiento del termómetro. Comprender que lo que se marca en realidad es la propia temperatura del termómetro.

Material 1. Agua 2. Alcohol de 960 3. Una botella de plástico; puede ser de refresco.

4. Colorante vegetal de cualquier color.

5. Un popote de plástico transparente.

6. Plastilina.

7. Dos recipientes grandes.

Procedimiento 1. Mide cantidades iguales de agua y alcohol y colócalas dentro de la botella, de tal forma que se llene un cuarto de su capacidad.

2. Agrega unas gotas de colorante y agita suavemente la botella para que se mezcle con el líquido.

3. En la tapa de la botella realiza un orificio al tamaño del popote.

4. Coloca el popote dentro de la botella sin que toque el fondo y sella la botella con plastilina para que el popote quede fijo.

5. Llena un recipiente con agua fría y en otro recipiente agua fría.

6. Coloca la botella dentro del agua fría la cual tiene que cubrir gran parte de la botella (dejar 5 minutos).

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Con base en tus resultados y observaciones, responde las siguientes preguntas: ¿Qué observas que pasa con el popote?________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Retira la botella del agua fría y déjala en una superficie a temperatura ambiente. ¿Qué observas ahora? ¿Por qué sucede eso? _______________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Ahora deposita la botella en el recipiente con agua tibia. ¿Qué pasa esta vez con el líquido de la botella? _____________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Entra aire por el popote? ¿Por qué hay burbujas? ¿Cómo explica esto? ____________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Qué pasaría si el agua estuviera más caliente? ________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Bajo este mismo principio funcionan los termómetros que conoces? ¿Por qué? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

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C A L O R Diferencia entre calor y temperatura. El calor es la suma de la energía cinética de todas las moléculas de un cuerpo, y la temperatura es la energía cinética medida de cada molécula.

TRANSFERENCIA DE CALOR Modo de transferir el calor: El paso del calor con los cuerpos con mayor temperatura a otros con menor temperatura se llama transmisión del calor y se produce en tres formas.

CONDUCCIÓN: Es la forma en que se transmite el calor en los cuerpos sólidos. Si se calienta un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que los rodean; éstas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan. Por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se calienta en una flama, transcurrirá cierto tiempo para que el calor llegue a su extremo.

CONVECCIÓN: Es la forma en que se transmite el calor a través de los fluidos, es decir, en los líquidos y en los gases. El calor hace disminuir la densidad, las masas calientes de moléculas ascienden y las frías descienden. Por ejemplo cuando calentamos agua.

RADIACIÓN: Es la transmisión del calor de unos cuerpos a otros, sin ningún medio material que los ponga en contacto. Por ejemplo el Sol.

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PROPAGACIÓN Y EFECTO DEL CALOR Irma: Queta, cierra la ventana que está entrando frío.

Queta: Voy a hacerlo, pero acuérdate que el frío no entra.

Irma: ¿Cómo voy a acordarme, si sólo pienso en Fernando?

Queta: Pues por eso los van a reprobar. No hacen más que mirarse durante todas las clases. No hay quién los aguante. La maestra nos explicó clarito que el frío no entra a ningún lado, lo que pasa es que el calor sale.

Irma: ¿Y por eso nos da frío? Nunca lo hubiera pensado, así que es el calor el que sale.

Bueno ya aprendí algo.

Queta: ¿Y acuérdate de lo de la temperatura?

Irma: Aquello de que los cuerpos que están fríos no tienen temperatura.

Queta: Claro, pero que eso es un error, todos los cuerpos tienen temperatura, algunos más y otros menos, pero todos la tienen. Si te digo que andas en otro planeta.

Contesta las siguientes preguntas:  Todos los cuerpos, inclusive los fríos hielos, ¿Tienen temperatura? ¿Tú qué crees?

 ¿Cómo se mide la temperatura? ¿Cómo se mide el calor?

 ¿Es lo mismo temperatura que calor?

 ¿Cómo sabe Queta que el calor sale?

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El calor afecta el tamaño de los objetos.

Cuando los objetos se calientan se dilatan, es decir, incrementan su tamaño.

Cuando los objetos se enfrían se contraen, es decir, disminuye su tamaño.

Los líquidos se dilatan más que los sólidos.

Los gases se dilatan más que los líquidos, por tanto, se dilatan también mucho más que los sólidos.

El calor es una propiedad extensiva, es decir, depende la cantidad de materia. El calor es una forma de energía de transmisión y, como tal, se mide en Joules, pero hay una antigua tradición y uso generalizado de medirlos también en calorías.

EL CALOR, LA TEMPERATURA Y LOS EFECTOS. http://www.youtube.co m/watch?v=wUBoQdfOA oc&feature=related http://www.youtube.co m/watch?v=xcBbxnLUkU k&feature=related

Una Caloría es igual a 4184 J y es el calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo solamente existe cuando hay un intercambio de energía.

La temperatura es una propiedad extensiva, es decir, no depende la cantidad de materia. La unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades son los Kelvin, pero igual para medir el calor, en la mayoría de los lugares se emplean los grados Celsius.

Actividad 16: EFECTOS DEL CALOR EN LOS CUERPOS. Material: Un frasco de vidrio vacio.

Un globo.

Agua caliente Agua en temperatura ambiente.

Instrucciones: Coloca en la trompa del frasco de vidrio el globo.

Introducir el frasco en el agua caliente.

Quitarlo del agua caliente.

47

Introducir el frasco en agua en temperatura ambiente.

Contesta lo siguiente: ¿Qué observas al colocar el frasco en agua caliente?____________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Qué observas al colocar el frasco en agua a temperatura ambiente?_______________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Dibuja las transformaciones que obtuvo el globo.

Explica porque es que adquiere el globo estas diferentes formas. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 48

TEMA 3. ENERGÍA CALORÍFICA Y SUS TRANSFORMACIONES.

3.1. Apreciación de algunas manifestaciones y transformaciones de la energía.

Queta: Ramón, ayúdame a cargar esta silla.

Ramón: Desde luego, ya ves que soy muy energético.

Queta: ¿Muy qué?

Ramón: Energético, lleno de energía, fuerza e inteligencia.

Queta: Pues no sé dónde, lo que acabas de decir está lleno de errores.

Ramón: ¿A poco?, dime cuáles.

Queta: La fuerza no tiene que ver con la energía, la energía no llena nada y bueno, respecto a la inteligencia… ¡no sé dónde está!

Ramón: ¡Aquí está!

Queta: ¿Dónde?

¿Qué opinas de esta conversación?

¿Qué es la energía?

¿Queta tiene razón? ¿Por qué?

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La energía es aquello que transforma a la materia de alguna u otra manera. Es posible convertir una forma de energía en otra. El petróleo puede quemar para producir calor, con este calor se puede hervir agua con lo que se convierte en vapor, vapor que puede mover una turbina mediante la cual se produce electricidad, que es indispensable para prender los focos de tu casa.

Actividad 17: LA ENERGÍA PRODUCE CAMBIOS.

Como se genera, transmite y distribuye la energía eléctrica. http://www.youtube.co m/watch?v=ljJWdY4lOrI &feature=related

La palabra energía es muy común en la actualidad, todos los días oímos hablar de ella.

Cuando te fatigas, ¿Qué haces para recuperarte energía?____________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿De dónde toman un automóvil o un camión la energía para circular?________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿El combustible de los aviones es igual que el de los automóviles?____________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ¿Qué tipo de energía permite el funcionamiento de los aparatos portátiles como radios y calculadoras?__________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿A qué se refiere el anuncio de ciertos productos “que dan energía”?___________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Por qué se dice que a los niños les sobra energía?__________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

50

3.2. E Q U I L I B R I O

TÉRMICO

Todos los cuerpos tienen una energía llamada energía interna. La cantidad de energía interna de un cuerpo es muy difícil de establecer ya que las partículas que forman un cuerpo tienen energía muy variada.

El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equilibran se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio térmico.

Actividad 18: EL EQUILIBRIO TÉRMICO. PROPÓSITO. En esta actividad experimentarás por ti mismo el equilibrio térmico.

Instrucciones. a) Observa las imágenes y responde, las siguientes preguntas. b) ¿Se encuentran a la misma temperatura el hielo y la bebida de la persona?____________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ c) ¿Qué ocurre con el hielo si después de colocar en el interior del vaso dejas transcurrir un tiempo?____________________________ ___________________________________ 51

d) Después de ese tiempo, ¿a qué temperatura supones que se encuentra la bebida?__________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________

e) A completa el siguiente texto

energía

equilibrio térmico

la misma temperatura

menor temperatura El calor es la trasferencia de a

a otro de

tamaños

mayor temperatura

transfiere

de un sistema o un cuerpo que se halla .

La transmisión de energía cesa cuando ambos cuerpos o sistemas alcanzan El calor se

, es decir, cuando se alcanza el

.

de un cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura,

independientemente de sus

Si ponemos en contacto dos cuerpos con diferente temperatura, la energía térmica pasa de uno de ellos al otro, y esta transferencia siempre ocurre EQUILIBRIO TÉRMICO del cuerpo con mayor temperatura, cuyas http://www.youtube.com/w partículas tienen mayor energía cinetica, al de atch?v=U2Q0_4UGils menor. El primero libera calor, mientras que el segundo lo absorbe. Esta interacción o intercambio continúa hasta que los cuerpos alcanzan la misma temperatura, es decir, se encuentran en equilibrio térmico.

52

3.3. PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

A pesar de que la energía puede convertirse de una a otra, nunca puede ser creada ni destruida. Este hecho es una ley, resultado de la prueba de una hipótesis en FÍSICA 102 innumerables ocasiones, realizada por científicos de CONSERVACION DE LA diversos países durante muchos años. Esta ley que se ENERGÍA conoce como la Ley de la conservación de la energía, es muy importante y dice así: la http://www.youtube.com/w energía no puede crearse ni atch?v=uWKn7gtftNA destruirse, sólo se transforma.

La unidad para medir la energía en el Sistema Internacional de Unidades es el Joule (J).

Actividad 19: LA ENERGÍA Y LOS CAMBIOS DE LA MATERIA. Para la casa, el salón de clase o el laboratorio.

Describe dos maneras distintas para: 1. Iluminar un cuarto a)_____________________________________________________________________ b)_____________________________________________________________________ 2. Aumentar la temperatura de tus manos a)_____________________________________________________________________ b)_____________________________________________________________________ 3. Subir hasta un sexto piso a)_____________________________________________________________________ b)_____________________________________________________________________ 4. Destapar un frasco muy apretado a)_____________________________________________________________________ b)_____________________________________________________________________

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5. Llegar a la escuela a)_______________________________________________________________________ b)_____________________________________________________________________ En otras palabras, la ley de conservación de la energía afirma que: a) La energía puede convertirse de una forma en otra; b) No existe, ni puede existir, ningún proceso, ningún mecanismo ni ninguna maquina capaces de generar energía; c) No existe, ni puede existir, ningún proceso, ningún mecanismo ni ninguna maquina capaces de hacer desaparecer energía. d) Si en algún proceso se observa que la cantidad de energía varia, siempre será posible atribuir dicha variación a un intercambio de energía con algún otro cuerpo.

3.4. IMPLICACIONES DE LA OBTENCIÓN Y APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA EN LAS ACTIVIDADES HUMANAS.

La energía ha sido uno de los grandes móviles de la humanidad. Se dice que los seres humanos se encaminaron a la civilización cuando utilizaron el fuego para transformar materiales y emplearon la energía de su cuerpo para producir utensilios que facilitaron su trabajo.

La primera fuente de energía para el hombre fue, su fuerza física, más tarde uso la leña para la obtener luz y calor, después, con la fuerza de los animales y posteriormente empleo la energía del agua y la del viento para mover molinos y embarcaciones. Durante la Edad Media se empezó a utilizar el carbón como combustible; cuando inicio la Revolución Industrial que permite al hombre diversificar de forma impresionante el aprovechamiento y generación de fuentes de energía mediante el desarrollo de la tecnología.

Actualmente, son muy variadas las formas de obtener la enorme cantidad de energía que los seres humanos requieren para encender las luces de las ciudades y hacer funcionar incontables aparatos eléctricos, para transportar alimentos y personas, para mover las máquinas en las fábricas y para realizar las telecomunicaciones.

54

Actividad 20: HISTORIA DE LA Mร QUINA DE VAPOR. Dibuja sus transformaciones tecnolรณgicas que obtuvo la mรกquina de vapor.

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TEMA 4. PROYECTO: IMAGINAR, DISEÑAR Y EXPERIMENTAR PARA EXPLICAR O INNOVAR (OPCIONES) INTEGRACIÓN Y APLICACIÓN.

¿CÓMO FUNCIONAN LAS MÁQUINAS DE VAPOR? Antes de la invención de las máquinas de vapor la fuerza necesaria para realizar un trabajo, fuera transportar personas u objetos o moler granos, provenía de los animales de tiro o de la

fuerza de los seres humanos. La invención de la máquina de vapor cambió para siempre nuestra forma de vida ya que proporciono la energía necesaria para mover locomotoras, barcos y la maquinaria industrial.

Desarrollaremos el proyecto a partir de la pregunta: ¿Cómo funcionan las máquinas de vapor?

Encuentro de ideas y conocimientos previos Aquí encontraras información que puedes analizar junto con tus compañeros de equipo para que definan que proyecto van a realizar.

El primer registro conocido de una máquina de vapor se encuentra en un manuscrito recopilado por Herón de Alejandría. Esta máquina era muy simple y se cree que no tuvo ninguna aplicación práctica. En 1690 Denis Papin fabrico una máquina que utilizaba vapor de agua para mover un pistón hacia arriba y hacia abajo en el interior de un cilindro. En 1698 el mecánico inglés Thomas Savery construyo una máquina para reducir la cantidad de agua que se acumulaba en las minas; ésta fue la primera vez que la presión del vapor tuvo un uso industrial. En 1712 Thomas Newcomen introdujo mejoras a la máquina de Savery, pero su rendimiento era poco satisfactorio. Fue entonces cuando James Watt realizó importantes modificaciones a la máquina de Newcome y logró comercializarla.

El auge de las máquinas de vapor marcó el inicio de la Revolución industrial; este desarrollo tecnológico mejoro la producción industrial y facilito el transporte de personas y mercancías, aunque tuvo un impacto negativo en el ambiente. ¿Qué sabes del tema? Te sugerimos intercambiar con tus compañeros ideas sobre lo que saben o lo que necesitan saber acerca de la máquina de vapor y su relación con los avances tecnológicos a través de la historia. Tomen como referencia las respuestas a las preguntas de la sección “pistas para mi proyecto” vinculadas con el tema, además de los siguientes conceptos: calor, combustibles, energía y trabajo.

56

Definan su proyecto.

Discute con tus compañeros que temas deben investigar para entender el funcionamiento de la máquina de vapor. Anótenlos a continuación. _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Analicen sus propuestas, decidan qué proyecto realizaran y las preguntas que contestarán.

Planeación.

Organícense y planeen actividades para desarrollar el proyecto. Les sugerimos elaborar un cronograma que les sirva como guía y en el que describan que actividades llevarán a cabo y en cuanto tiempo.

Desarrollo.

Es momento de analizar y reflexionar sobre la importancia de la máquina de vapor, su funcionamiento, su relación con el avance tecnológico y su impacto en el ambiente. ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura? _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Se puede transformar el calor en trabajo? Explique su respuesta. _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Investiguen cómo era la máquina de vapor de James Watt. Dibújenla en el recuadro de la derecha y nombren todas sus partes.

¿Qué combustibles utilizan las máquinas de vapor? _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Qué problemas ambientales se generaron al utilizar la máquina de vapor a gran escala? _____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 57

A través de la historia, el ser humano ha buscado obtener energía de diversas maneras. La población aumenta y las demandas energéticas son cada vez mayores; sin embargo, muchas veces no se reflexiona sobre la repercusión que tiene la producción de energía en el ambiente y la salud.

Explique de qué manera las máquinas facilitan el trabajo de las personas. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Mencionen algunos ejemplos de industrias que hayan acelerado su desarrollo gracias a la máquina de vapor y explica de qué forma se beneficiaron. _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿De qué manera la máquina de vapor incremento la contaminación ambiental? _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Qué enfermedades conocen que son causados por la contaminación? _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

Conclusión.

Analicen las respuestas a las preguntas que se plantearon durante el desarrollo del proyecto y comenten con su profesor las conclusiones a las que llegaron. Anótenlas a continuación. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Comunicación.

Es momento de que decidan la forma de comunicar los resultados de su proyecto. ¿Cómo lo harán? _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿Por qué eligieron esta forma de dar a conocer los resultados de su proyecto? _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 58

Más allá del proyecto.

Les sugerimos contestar las siguientes preguntas para ampliar su conocimiento acerca de la máquina de vapor y su impacto en la sociedad. 

¿Cómo se aprovecha el vapor de agua para obtener energía?



¿Podría considerarse que el cuerpo humano funciona como una máquina térmica? ¿Por qué?



¿Cuál fue el impacto de la máquina de vapor en el desarrollo de locomotoras y automóviles?



¿Qué tipo de máquinas han sustituido a las de vapor en el transporte y la industria?



¿Qué fuentes de energía utilizan?



¿Qué nuevas inquietudes les han surgido a partir de este proyecto?



¿Sobre qué otros temas les gustaría investigar?

Mi diseño. ¿Qué conceptos aprendidos en este bloque necesitaste para explicar el funcionamiento de la máquina de vapor? _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿Cómo influyó la máquina de vapor en el desarrollo de las sociedades modernas? _____________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ¿Consideras que fuiste eficiente en la búsqueda de información? _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿Aportaste ideas y sugerencias al equipo para la realización del proyecto? _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿Qué podrías mejorar para tener un mejor desempeño y trabajar mejor en equipo? _____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 59

GLOSARIO Altitud: Altura de un punto de la Tierra con relación al nivel del mar. Área: Superficie de una figura geométrica.

Calor: Cantidad de energía térmica que pasa de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperaturas. El calor no es más que una forma de energía, la unidad de medición en el SI es el joule.

Cinético (ca): Estudia la velocidad a la que se producen las reacciones químicas y los mecanismos de reacción así como la influencia de factores como la temperatura, la presión, la concentración de los reactivos y los catalizadores sobre la velocidad.

Cohesión: Es la acción y efecto de adherirse o reunirse las cosas entre sí. La cohesión, por lo tanto, implica algún tipo de unión o enlace.

Colisión: Explica los mecanismos mediante los que se produce una reacción química.

Condensación: Paso de una sustancia del estado gaseoso al estado líquido.

Continua: Es un adjetivo que permite nombrar a algo que se extiende, se hace o dura sin interrupción.

Densidad: Relación que existe entre la masa y el volumen de una sustancia.

Dilatación: Aumento de volumen de un cuerpo por la separación de sus moléculas y disminución de su densidad al elevarse su temperatura o disminuir la presión a la que está sometido, sin que se produzca ningún cambio en su naturaleza Discontinua: Cosa o acción que no es continúa o que se interrumpe Disolución: Mezcla homogénea de dos o más sustancias, con composición variable hasta un cierto límite y fácilmente separables en sus componentes. Las propiedades de las disoluciones dependen de sus componentes.

Diversificar: Hacer diversa o múltiple una cosa que era única y uniforme.

Divisibilidad: Propiedad que tiene la materia de poderse dividir en partes.

Ebullición: Paso de una sustancia del estado líquido al estado gaseoso. La temperatura a la que una sustancia cambia de líquido a gas se llama punto de ebullición.

Elasticidad: Propiedad de un material en virtud de la cual experimenta un cambio de forma, cuando una fuerza deformante actúa sobre el mismo, y recupera su forma original cuando la fuerza deformante deja de actuar sobre él.

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Energía: Propiedad de un objeto o un sistema que le permite realizar trabajo; se mide en joules.

Energía calorífica: Es el tipo de energía que se libera en forma de calor. Al estar en tránsito constante, el calor puede pasar de un cuerpo a otro (cuando ambos tienen distinto nivel calórico) o ser transmitido al medio ambiente.

Energía cinética: Es una energía que surge en el fenómeno del movimiento.

Equilibrio térmico: El equilibrio térmico se logra cuando dos cuerpos que están en contacto alcanzar la misma temperatura.

Escala: Serie de elementos de la misma especie, ordenados por alguna de sus características Espesa: Se aplica al líquido, sustancia que es denso y no fluye fácilmente.

Extensivas: Que puede extenderse o aplicarse a otras cosas: Frío: Que tiene una temperatura baja o más baja de lo normal.

Fuerza: Magnitud que describe la interacción entre los cuerpos y los efectos que se producen; se mide en newton. Es una cantidad vectorial.

Fusión: Cambio de estado de sólido a líquido que se produce a una temperatura y presión determinadas y es diferente en cada sustancia pura.

Impenetrabilidad: Se aplica al objeto o cuerpo que no puede ser atravesado o penetrado por otro.

Indefinida: Que no está definido o precisado.

Ley de conservación de la energía: La energía no se puede crear ni destruir. Se puede convertir de una forma en otra, pero la cantidad total de energía no cambia jamás.

Longitud: La distancia entre dos puntos.

Magnitud: Lo que puede ser objeto de medida.

Masa: Medida de la cantidad de materia. Se mide en kilogramo (Kg).

Partícula: Posee masa y sus dimensiones son tan reducidas que se puede considerar sin volumen apreciable.

Pascal: Unidad de presión en el sistema internacional de unidades.

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Peso: Medida de la fuerza que resulta de la atracción gravitacional de la Tierra sobre los cuerpos que sobre ella se encuentran.

Porosidad: Existencia de poros en una materia.

Presión atmosférica: Es la presión que ejerce sobre nosotros el peso del aire, que se encuentra en la atmósfera.

Presión: Es la relación entre fuerza y la superficie a la que se aplica.

Principio de pascal: Establece que toda presión ejercida sobre la superficie de un fluido se transmite íntegramente y con la misma intensidad a todos los puntos del mismo.

Solidificación: Convertir un líquido o un gas en sólido.

Sublimación: Cambio de estado en el que una sustancia pasa directamente de sólido a gas, sin pasar por el estado líquido.

Temperatura: Magnitud fundamental que indica el grado de calor de un cuerpo.

Termodinámica: Parte de la Física que estudia el intercambio de energía térmica entre sistemas y los fenómenos mecánicos y químicos que implican este intercambio.

Vaporización: Paso de una sustancia del estado líquido al gaseoso.

Viscosidad: Resistencia que presenta un líquido al movimiento. Se debe a las fuerzas de cohesión entre las partículas del líquido. A mayor temperatura, menor viscosidad.

Volumen: Espacio que ocupa un cuerpo.

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“COMO SE GENERA, TRANSMITE Y DISTRIBUYE LA ENERGÍA ELÉCTRICA” http://www.youtube.com/watch?v=ljJWdY4lOrI&feature=related

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