Profesora María Luz Silva *

"... porque el contacto con lo creado nos acerca al Creador.

El hombre, orgulloso de su estirpe, intenta modelar el mundo a su antojo.

Solo cuando comienza a buscar la verdad con la mente y el corazón, frente a la inmensidad de lo desconocido, descubre su pequeñez, y entonces se hace grande porque reencuentra su humildad." M.L.S.

INTRODUCCIÓN

A LAS

CIENCIAS NATURALES

EGB 3

Primera Parte

FÍSICO-QUÍMICA

PROF. MARÍA LUZ SILVA

INDICE

CAPITULO UNO

Materia. Sustancias. Las sustancias y los estados de agregación. Cuerpo. Concepto de masa y volumen. Introducción al concepto de átomo y molécula. Manifestaciones de la materia. Fenómenos físicos y químicos.

T.P.N°1: fenómenos físicos y químicos.

Las Ciencias. ¿Qué es una ciencia? Introducción al método científico experimental.

Ejercicios.

CAPITULO DOS

¿Qué es medir? Magnitudes. Unidades.

Sistema de medidas: Longitud, masa, volumen, capacidad, fuerza. Instrumentos de medición.

T.P.N°2: Instrumentos de medición. Unidades fundamentales y unidades derivadas.

Ejercicios.

CAPITULO TRES

Teoría de error. Valor más probable. Frecuencias. Gráficos de barras. Histogramas.

T.P.N°3: Mediciones.

Magnitudes directamente proporcionales. Constante de proporcionalidad.

T.P.N°4: Magnitudes directamente proporcionales.

CAPITULO CUATRO

Método científico experimental.

T.P.N°5: Método científico experimental.

Densidad. Propiedades intensivas y extensivas.

Ejercicios.

CAPITULO CINCO

Fuerzas. Concepto. Unidades de fuerza. Magnitudes escalares y vectoriales. La acción de la gravedad. Peso.

T.P.N°6: Dinamómetro.

T.P.N°7: Peso específico.

Peso específico. Unidades. Diferencia entre masa, peso y volumen.

Ejercicios y problemas.

CAPITULO SEIS

El agua. Ciclo del agua. Importancia. Estados de agregación. Características.

T.P.N°8: Cambios de estado.

Cambios de estado. Calor y temperatura. Densidad y temperatura.

Ejercicios:

CAPITULO SIETE

Sistemas materiales. Clasificación. Fases. Sistemas heterogéneos. Métodos de separación.

T.P.N°9:Sistemas materiales heterogéneos. Sistemas homogéneos. Soluciones: Soluciones saturadas.

T.P.N°10: Sistemas homogéneos.

Curvas de solubilidad.

Ejercicios.

CAPITULO OCHO

Presión. Concepto unidades. Presión hidrostática. Presión ejercida por los gases. El aire. La presión atmosférica. Variaciones de la presión atmosférica y su influencia en los puntos fijos.

T.P.N°11:Presión atmosférica. El aire.

Condiciones de presión y temperatura de un sistema material. Transformaciones físicas. Conservación de la masa en las transformaciones físicas.

Ejercicios.

CAPITULO NUEVE

Sustancias puras. Simples y compuestas. El átomo: Modelo atómico moderno. Tabla periódica moderna. Peso atómico. Uniones químicas.

T.P.N°12:Concervación de la masa. Obtención de oxigeno

Conservación de la masa: formulas y ecuaciones.

Dios formó, pues, de la Tierra toda Bestia del campo, y toda ave de los cielo y las trajo a Adán para que viese cómo las había de llamar y todo lo que Adán llamó a los animales vivientes, ése es su nombre" Gen. 1-9

CAPITULO UNO

Materia. Sustancias. Las sustancias y los estados de agregación. Cuerpo. Concepto de masa y volumen. Introducción al concepto de átomo y molécula. Manifestaciones de la materia. Fenómenos físicos y químicos.

T.P.N°1: fenómenos físicos y químicos.

Las Ciencias. ¿Qué es una ciencia? Introducción al método científico experimental.

Ejercicios.

MATERIA. SUSTANCIA. CUERPO.

Observamos a nuestro alrededor : los árboles, las nubes, la tierra, un libro, el viento, todo forma parte del universo. Le damos el nombre de MATERIA. Tomamos una porción de materia, observamos que ocupa un lugar en el espacio, es decir, posee VOLUMEN.

Si agitamos la mano, el aire se desplaza: el lugar que ocupa nuestra mano no es ocupado por el aire.

No toda la materia se presenta en el mismo estado:

Ø El aire es materia en estado gaseoso.

Ø El agua, el aceite, el alcohol son materia en estado líquido.

Ø Un banco, un trozo de hielo, la arena son materia en estado sólido.

Observamos que no es igual:

Un cubo de hielo a un cubo de madera, aunque ambos están en estado sólido;

El aceite y el alcohol, aunque ambos son líquidos; el gas que se utiliza en cocinas y estufas y el aire, aunque ambos son gases.

Existen distintas clases de materia, a cada una de ellas la llamamos SUSTANCIA. Una sustancia puede presentarse en los tres estados: El agua aparece en la naturaleza en estado líquido, sólido y como vapor.

Llamamos cuerpo a toda porción de materia que tiene forma y volumen definido. Así, un banco de madera, una mesa de madera, son cuerpos distintos, de la misma sustancia. Una bolita de plomo, una de vidrio, son cuerpos semejantes construidos con distintas sustancias.

Todo cuerpo esta formado por una cierta cantidad de materia. Si colocamos un vaso boca abajo, dentro de él, hay aire, una cierta cantidad de aire.

Fue necesaria una cierta cantidad de vidrio para construir el vaso

.

Llamaremos MASA a la cantidad de materia que conforma un cuerpo.

Existen otras definiciones de materia, "materia es todo lo que impresiona nuestros sentidos" en general, "materia es todo aquello que posee masa y volumen.

Hasta ahora hemos observado y clasificado parte de la naturaleza, pero la ciencia no es solo clasificación, a los hombres curiosos también les interesa conocer el cómo y el por qué.

A través de los años los hombres de ciencia experimentaron con la naturaleza. Observaron que el quemar azúcar, por ejemplo, se obtiene otra sustancia. Entonces se preguntaron: ¿derivan las sustancias unas de otra? O acaso ¿existen infinitas sustancias?

En la antigüedad los creían que las sustancias se trasmutaban unas en otras. Los alquimistas eran los hombres que experimentaban con la naturaleza, en busca de la "piedra filosofal", a cuyo contacto todo se convertía en oro. Si bien no encontraron la tal piedra, sus experiencias fueron las bases de mucho descubrimientos.

Experiencias de siglos , nos legan nuestro conocimiento de hoy:

Cada sustancia está formada por millones de partículas iguales que la caracteriza.

Se llama molécula a la menor porción que existe de una sustancia, sin que ésta pierda sus propiedades. Si la molécula se rompe, ya no se tiene la misma sustancia.

Cada molécula contiene otras partículas llamadas átomos

Los átomos pueden ser iguales o distintos

Existen aproximadamente 105 átomos distintos y de la combinación de ellos resultan todas las sustancias conocidas.

Ø Veamos un ejemplo

En el cajón A hay círculos, en el B, rectángulos y en el C triángulos

Con ellos podríamos obtener distintos grupos

Y numerosas combinaciones más

Asociemos el concepto del átomo y molécula al ejemplo: Los grupos representarían la molécula característica de una sustancia.

Las figuras geométricas, los átomos.

En las SUSTANCIAS COMPUESTAS, la molécula contiene átomos distintos. En las SUSTANCIAS SIMPLES, ( o sus variedades alotrópicas) las moléculas contienen átomos iguales

Se llama ELEMENTO a cada tipo de átomo que conforma una sustancia simple. Los átomos se encuentran clasificados en la Tabla periódica de los elementos.

Así, el agua es una sustancia compuesta cuya molécula contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. El oxígeno que respiramos es una sustancia simple cuya molécula contiene dos átomos de oxígeno. El Hidrógeno, el oxígeno son elementos

FENÓMENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS

El vuelo de un avión, prender un mechero, caminar por la habitación, hervir agua, son todas manifestaciones de la materia, es decir, FENÓMENOS.

El agua puede pasar de estado sólido a líquido, pero la sustancia no cambia. Mezclamos azúcar con leche y ninguna de las dos sustancias ha sido modificada; en cambio, al quemar azúcar, o una hoja de papel, sí se verifica un cambio de sustancia.

Llamaremos:

FENÓMENO FÍSICO: todo fenómeno que al producirse no conduce a un cambio de sustancia.

FENÓMENO QUIMICO, todo fenómeno que al producirse provoca un cambio de sustancia.

Trabajo Práctico 1

OBJETIVO: RECONOCER FENÓMENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS

GUIA PARA LA OBSERVACIÓN Y LA EXPERIMENTACION

1) Coloque en un tubo de ensayo un poco de naftalina. Introduzca el tubo en agua hirviendo unos minutos. Luego enfríe violentamente el tubo

2) Coloque en un cristalizador un poco de azúcar. Coloque el cristalizador sobre la llama del mechero.

3) Coloque un poco de leche en tres tubos de ensayo, márquelos 1,2,3. Agregue en 1 un poco de azúcar, en 2 un poco de bicarbonato de sodio, en 3, un poco de vinagre de vino. Agite los tres tubos

4) Coloque en un vaso de precipitados 50 cm³ de agua con una cucharada de sal gruesa. Coloque el vaso de precipitados sobre la llama del mechero, mezcle la sal con el agua, deje consumir el agua

.........................

Realice un informe registrando: acciones, observaciones y conclusiones.

QUÉ ES UNA CIENCIA

Cada ciencia es un conjunto de conocimientos, ordenado, perfectible referidos a un OBJETO PROPIO de esa ciencia. Ésta accede a esos conocimientos aplicando un METODO DE ESTUDIO que también la caracteriza, y expresa sus conclusiones en un lenguaje específico

Clasificaremos las ciencias en experimentales y no experimentales

	EXPERIMENTALES	NO EXPERIMENTALES
OBJETO	MATERIAL	NO MATERIAL
METODO	CIENTÍFICO EXPERIMENTAL	DEDUCTIVO
EJEMPLO	FISICA, QUÍMICA, BIOLOGÍA	MATEMÁTICA, FILOSOFÍA

La matemática es una creación de la mente humana. El matemático no estudia la Naturaleza, sino que "fabrica" sus propios entes y establece estructuras. Estas estructuras pueden tener modelos materiales, pero si no los hay no afecta en nada a la ciencia matemática. Una hipótesis en matemática, es un enunciado que se acepta como verdadero y a partir del cual se deducen otros enunciados.

En cambio, un físico, un biólogo, un químico, deben observar la Naturaleza, experimentar con ella y de allí surgen las hipótesis. Hipótesis en una ciencia experimental es una afirmación hecha sobre la experimentación, observaciones estadísticas, por la cual se describe, supone y/o pronostica el comportamiento de un fenómeno. Cuando una hipótesis ha sido comprobada estadísticamente por la experimentación, entonces se transforma en una ley.

Una ley de la naturaleza no es un mandato, no expresa como las leyes sociales, una decisión del hombre, un derecho u obligación de un ciudadano. La ley de la naturaleza no puede ser cambiada como la ley social.

Las leyes en las ciencias experimentales describen el comportamiento de la naturaleza. Ella tiene sus propias leyes, el hombre las investiga, descubre, interpreta o pronostica, no las crea. Una asamblea de científicos no podría decidir, por ejemplo, que a partir de mañana la Tierra girara en otro sentido.

Cuando nos a la ley de Newton referida a la gravedad, nos referimos a su descubrimiento: Su hipótesis " la Tierra tiene la propiedad de atraer los cuerpos hacia sí", fue comprobada a través de los años por un número estadísticamente grande de experiencias y levó a otros descubrimientos y conclusiones, por ello hablamos de la LEY de la Gravedad.

Otro científico, llamado Galvani, introdujo dos electrodos en la médula de una rana y observó que la rana se contraía. Galvani enunció su hipótesis: "las contracciones se deben a que la rana produce corriente eléctrica". Esta hipótesis es falsa, como luego demostró Volta, al colocar los electrodos en un medio acidulado. Volta demostró que, en efecto circulaba corriente eléctrica, pero no era la rana quien la producía sino las sustancias que componían la médula.

La hipótesis de Galvani no se transformó en ley porque no fue confirmada por la experimentación

Para encarar el estudio de una ciencia experimental es necesario observar y experimentar en la Naturaleza antes de extraer conclusiones. Este es básicamente el Método Científico Experimental Existen fenómenos para los cuales no es posible determinar límites precisos entre la Física y la química, sin embargo, en una primera aproximación podemos decir que la física estudia los fenómenos físicos y la química aquellos donde hay cambio de sustancias.

En la actualidad, las investigaciones las realizan científicos de distintas disciplinas trabajando en equipo.

EJERCICIOS.

1) En los hechos en cursiva indique cuáles son fenómenos físicos y cuales químicos

Un señor le cuenta a otro en la oficina: " Ayer todo fueron problemas, al abrir la puerta de mi casa se cortó la luz, así que hube de encender una vela que se consumió enseguida. Al poco rato volvió la corriente eléctrica: mientras mi esposa preparaba caramelo para un flan, puse agua a hervir y me quemé un dedo. Puse un poco de leche en mi café, prendí un cigarrillo y me dispuse a leer el diario, cuando una ráfaga de viento hizo que todas las hojas se desparramaran"

2) Complete el siguiente crucigrama teniendo en cuenta las referencias horizontales y verticales

1	2			3			4			5
6			7			8			9
10			11			12			13
14		15			16
	17
18			19			20		21	22
23					24			25
		26					27

HORIZONTALES: 1) Terminación utilizada para nombrar las fracciones. 3) Símbolo químico del cobalto. 4) Virtud teologal. 6) Artículo. 7) Apócope de mamá. 8) Pronombre. 9) Voz del verbo ser, segunda persona, imperativo. 10) Contracción. 11) Campeón. 12) Nombre de la baraja de valor uno.13) Artículo. 14) Nombre que se da a cada tipo distinto de materia. 17) Temor. 18) Preposición.19) Uno de los nombres del dios sol entre los egipcios. 20) Voz del verbo cortar, primera persona del presente del subjuntivo. 23) Preposición. 24) Pronombre. 25) Átomo o grupo de átomo con carga eléctrica. 26) Cantidad de materia que posee un cuerpo. 27) Fuerza con que la tierra atrae a los cuerpos.

VERTICALES: 1) Parte del cuerpo de las aves. 2)Lugar del espacio que ocupa un cuerpo.

3) Persona que ha contraído nupcias. 4) Fenómeno natural donde no se produce cambio de sustancia. 5) Cualquier manifestación de la materia. 7) Todo lo que conforma el universo. 8) Sonido onomatopéyico que indica golpe. 9) Pronombre. 15) Afirmación. 16) Negación. 18) Verbo dar, tercera persona del plural, presente del subjuntivo. 20) Tercera letra del abecedario. 21) Verbo reír, presente del indicativo, primera persona del singular. 22) Expectoración. 24) Artículo.

3) INVESTIGA en alguna publicación o enciclopedia, la narración de algún hecho científico, e intenta describir después de leerlo, las observaciones y experiencias efectuadas por el científico y el modo en que arribó a sus conclusiones.

"El hombre vive midiendo y no es medida de nada, ni de sí mismo." A. Porchia

CAPITULO DOS

¿Qué es medir? Magnitudes. Unidades.

Sistema de medidas: Longitud, masa, volumen, capacidad, fuerza. Instrumentos de medición.

T.P.N°2: Instrumentos de medición. Unidades fundamentales y unidades derivadas.

Ejercicios.

Al reconocer algunos fenómenos físicos y químicos hemos observado los aspectos cualitativos, color, sabor, etc.

Sin embargo, en muchos estudios es necesario considerar los aspectos cuantitativos, medir cantidades de magnitud.

¿QUÉ ES MEDIR?

Con un vaso y cantidad suficiente de agua, podemos llenar una botella. Colocamos cada vez, la misma cantidad de agua en el vaso y la introducimos en la botella. Supongamos que la botella se llena con diez vasos de agua. Diremos que la capacidad de la botella es diez veces la capacidad del vaso.

Hemos comparado la capacidad del vaso: Hemos realizado una medición.

Son magnitudes: la superficie, la masa, el volumen, el peso, la velocidad. Para ellas es posible definir la igualdad, y la suma. Para medir una magnitud se establece una unidad de ella. La unidad puede ser elegida arbitrariamente.

A través de los siglos, cada pueblo estableció su propio sistema de medidas. Pero la diversidad de sistemas producía dificultades en el intercambio cultural y científico.

A mediados del siglo diecinueve, se unificaron las medidas de magnitudes con el sistema Métrico Internacional. Una de las ventajas de este sistemas es que los múltiplos y submúltiplos de las unidades de medidas de magnitud, se obtienen, multiplicando o dividiendo por múltiplos o submúltiplos de 10

UNIDADES DE MEDIDAS

MEDIDAS DE LONGITUD
km	hm	dam	m	dm	cm	mm
kilómetro	hectómetro	decámetro	metro	decímetro	centímetro	milímetro

0,001km = 0,01 hm = 0,1 dm =1m =10dm = 100 cm = 1000 mm

MEDIDAS DE SUPERFICIE
km^2	hm^2	dam^2	m^2	dm^2	cm^2	mm^2
Kilómetro cuadrado	Hectómetro cuadrado	decámetro cuadrado	Metro cuadrado	Decímetro cuadrado	Centímetro cuadrado	milímetro cuadrado

MEDIDAS DE VOLUMEN
km^3	hm^3	dam^3	m^3	dm^3	cm^3	mm^3
Kilómetro cúbico	hectómetro cúbico	decámetro cúbico	Metro cúbico	Decímetro cúbico	Centímetro cúbico	Milímetro cúbico

MEDIDAS DE CAPACIDAD (VOLUMEN)
kl	hl	dal	l	dl	cl	ml
kilolitro	hectolitro	decalitro	litro	decilitro	centilitro	mililitro

MEDIDAS DE MASA
kg.	hg	dag	g	dg	cg	m
kilogramo	hectogramo	decagramo	gramo	decigramo	centigramo	miligramo

Para las medidas de Peso se utiliza como unidad el gramo fuerza (gf)

EQUIVALENCIAS

Se establece una equivalencia entre las unidades de capacidad y las unidades de volumen:

1ml = 1 cm³

Si construimos un cubo de 1 cm de arista, el volumen del cubo será de 1 cm³, y ese cubo contiene 1ml de agua.

Si el agua de nuestro cubo lo colocamos en un frasco, la columna de agua tendrá una altura h, diremos que hasta esa altura, el frasco contiene 1 ml o 1 cm³ de agua

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Para medir longitudes, áreas o volúmenes podemos fijar una longitud, un área o un volumen elegido arbitrariamente. A así como lo hemos hecho en el ejemplo del vaso y la botella podríamos medir la superficie del piso tomando como unidad la medida de la superficie de una baldosa

Cuando obtenemos una medida por comparación directa con la unidad, la medición se llama directa. Pero, en otros casos muy frecuentes, las mediciones son indirectas: en el reloj de tiempo de dos agujas el ángulo que ellas forman indican la hora, el velocímetro de un automóvil, etc.

Trabajo Práctico N° 2

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

OBJETIVO: Construir instrumentos de medición indirecta

a) Construcción de una probeta

b) Construcción de un dinamómetro

c) Construcción de una balanza de dos platillos

GUIA DE TRABAJO

A) Construcción de una probeta:

Un tubo de plástico transparente, cilíndrico de base plana, una pipeta ( puede ser reemplazada por una jeringa), tela adhesiva.

- Pegue la tela adhesiva al tubo en forma longitudinal

- Coloque una cantidad fija en la pipeta

- Eche el agua en el tubo, marque la altura en la tela adhesiva

- Repita el procedimiento hasta llenar el tubo

- Marque el cero de la probeta construida en la base interior

B) CONSTRUCCIÓN DE UN DINAMÓMETRO

Clavo de dos pulgadas, resorte blando , platillo de una pulgada de radio, , una varilla y una base de cualquier material ( madera, metal). La varilla debe tener por lo menos tres veces el largo del resorte. Pesas (pueden reemplazarse por monedas.

Arme el dispositivo como indican las figuras

Marque el cero del resorte, eligiendo una espira del mismo.

Agregue una pesa, marque el estiramiento, siga agregando pesas iguales una por una, y marcando los respectivos estiramientos hasta que el resorte se estire aproximadamente al doble de su longitud inicial.

La probeta construida nos permitirá medir volúmenes, la altura de la columna de líquido indicará el volumen

El resorte nos permitirá medir pesos. El alargamiento del resorte lo indicarán, son mediciones indirectas

UNIDADES FUNDAMENTALES Y UNIDADES DERIVADAS

Se llaman unidades fundamentales aquellas que pueden definirse arbitraria e independientemente, una de otras. Y unidades derivadas aquellas que se relacionan con las unidades fundamentales mediante una ecuación.

El siguiente cuadro muestra los sistemas de medidas más usados, sus unidades fundamentales y algunas unidades derivadas.

	MAGNITUD	SISTEMA cgs	SISTEMA MKS	SISTEMA TECNICO
UNIDADES FUNDAMENTALES	LONGITUD	cm	m	m
	MASA	g	kg.	---------
	TIEMPO	seg.	seg.	Seg
	FUERZA	------	-----	kgf
UNIDADES DERIVADAS	MASA	-------	------	UTM
	FUERZA	dina	newton	------
	SUPERFICIE	cm^2	m^2	m^2
	VOLUMEN	cm^3	m^3	m^3
	DENSIDAD	g/ cm^3	kg/ m^3
	VELOCIDAD	cm/ seg	m/ seg	m/ seg

PATRONES DE MEDIDA

Para unificar los sistemas de medidas, en 1979, se introdujeron los patrones de medidas para las magnitudes de masa, longitud y tiempo.

La unidad de longitud se estableció como la diezmillonésima parte del meridiano terrestre que pasa por París. Fue construida una barra de platino e iridio, aleación de bajo coeficiente de dilatación térmica, con la longitud fijada y se la llamó metro patrón

La unidad de masa, llamada kilogramo masa patrón, se fijó como la de una pesa de la misma aleación que el metro patrón, cuya masa es igual a la de un decímetro cúbico de agua destilada y a una temperatura de 4" C

Se definió la unidad de fuerza, el kilogramo fuerza como el peso de la unidad de masa en el lugar donde se guarda (Oficina de pesos y Medidas de Francia)

La unidad de tiempo se estableció como la 1/86.000 ava parte del día solar medio.

Actualmente existen otras definiciones para los patrones:

Segundo: es la duración de 9.192.631.770 períodos de radiación entre dos niveles superfinos del estado fundamental del átomo de Cesio, número másico 133

El metro patrón, contiene 1.650.753,73 longitudes de en el vacío de la línea espectral que corresponde a la transición del electrón entre los estados cuánticos 2p₁₀ y 5d₅

Para la unidad de fuerza se adopta el Newton

EJERCICIOS

1) Calcule cuantos metros mide:

- una lombriz de 30 mm

- una un camino de 0,31 km

2) En un vaso caben 20 ml de agua . El baldecito de mi hermanito tiene una capacidad de 90 cm³. ¿Con cuántos vasos puedo llenar el balde?

3) Coloque verdadero o falso según corresponda

La química no es una ciencia experimental
La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo
Medir es comparar
Cuando al producirse un fenómeno no hay cambio de sustancia entonces se trata de un fenómeno químico
El peso puede medirse en metros cúbicos
Cada tipo distinto de materia se llama sustancia
El método científico experimental es utilizado por la Matemática
Los científico dictan leyes y la Naturaleza las obedece
16 ml es igual a		0,016 litros
		0,016 cm^3
		0,016 dm^3
1,04 m^2 es igual a	104 dm^2
	1.040.000 mm^2
	0,104 dam^2

4) ¿Cuántos milímetros son un cuarto de metro

5) ¿Cuántos litros de agua hay en una jeringa que contiene 12 ml de agua?

"y si en adelante te fallan todas las escalas, será indispensable que sepas treparte sobre tu propia cabeza. ¿Qué otra cosa podrías hacer para subir más alto? Nietzsche

CAPITULO TRES

Teoría de error. Valor más probable. Frecuencias. Gráficos de barras. Histogramas.

T.P.N°3: Mediciones.

Magnitudes directamente proporcionales. Constante de proporcionalidad.

T.P.N°4: Magnitudes directamente proporcionales.

TEORÍA DE ERROR

Los instrumentos de medición se construyen con referencia a los patrones. La mayoría de ellos se fabrican en serie lo que no implica necesariamente que sean absolutamente iguales, ni que todos tengan la misma precisión. Además, a través del tiempo, por efecto del uso, los instrumentos sufren dilataciones y/o desgastes. Todos los instrumentos usados para medir producen una incerteza u error en la medición. Ninguna medida es absolutamente cierta.

La estimación de los errores o incertezas debidas a los instrumentos se realiza mediante la aplicación de la llamada teoría de error.

Al realizar una medición pueden verificarse otros errores debidos al observador, o a las condiciones ambientales, Estos errores no pueden sistematizarse, no pueden predecirse. No es aplicable para ellos esta teoría.

Al medir 21 veces el largo de un lápiz se obtuvieron los datos de la tabla 1, de la siguiente manera: Se tomó el largo del lápiz con un trozo de hilo y luego se transportó esa medida sobre una regla graduada

i	xi
1	20,1
2	20,2
3	20,1
4	20,2
5	20
6	20,1
7	20,3
8	20,2
9	20,4
10	20,1
11	20,3
12	20,2
13	20,3
14	20,2
15	20,1
16	20,2
17	20,1
18	20,2
19	20,3
20	20,4
21	20,2
	424,2

A partir de los datos de la tabla , obtenemos el VALOR MAS PROBABLE o valor más representativo de la medición calculando el promedio de los valores obtenidos. Es decir se suman todos los valores y se divide por el número de mediciones.

Obtenido el valor más probable es necesario acotarlo es decir, indicar entre que extremos puede variar. Para ello es necesario realizar otros cálculos que exceden la profundidad de este curso. Para acotar el valor más probable tomaremos la menor división de la regla utilizadas decir 1 mm = 0,1 cm y expresamos el valor más probable así:

Observamos en la tabla 1 que varios valores de la medición se repiten

Se llama FRECUENCIA de una medición el número de veces que aparece. Por ejemplo el 20,1 apareció seis veces. Entonces tiene frecuencia 6.

La tabla dos se confecciona a partir de la tabla 1, y se denomina TABLA DE FRECUENCIAS

xi	fi	xi fi
20	1	21
20,1	6	120,6
20,2	8	161,6
20,3	4	81,2
20,4	2	40,8
	21	424,2

Para obtener el valor más probable de una medición a partir de la tabla de frecuencias :

Ø Se halla el producto entre cada valor de medición y su frecuencia

Ø

Se suman los productos obtenidos y el resultado se divide por el número de mediciones )es decir la suma de todas las frecuencias

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS DATOS

Los datos obtenidos en las mediciones se representan gráficamente, para facilitar sus uso y el análisis de los resultados.

Para representar los datos de una medición utilizamos un sistema de coordenadas cartesianas, dos rectas perpendiculares entre sí.

La recta horizontal se denomina eje de abscisas, la vertical eje de ordenadas. El punto de intersección se llama origen de coordenadas.. Hacia la derecha y hacia arriba se indica el orden creciente de las rectas.

En cada eje se establece una escala y cada punto del plano queda determinado por un par ordenado (a;b) donde a es el valor de la abscisa y b el de la ordenada.

Establecer una escala significa definir una correspondencia entre los puntos del eje y un conjunto numérico, o como en este caso establecer una correspondencia entre una longitud y la magnitud que se desea representar. Por ejemplo, si queremos dibujar el plano de una casa en una hoja de papel, no podemos tomar las medidas reales, entonces establecemos una escala: a cada cm del cuaderno, en el largo y ancho, le corresponde un m de la realidad. Con esta escala es posible hacer el plano.

GRAFICOS DE BARRAS

Para realizar estos gráficos utilizamos las tablas de frecuencias. En el eje de ordenadas se representan las frecuencias y en el de abscisas las mediciones.

El gráfico siguiente se confeccionó a partir de la tabla 2

Elegimos una escala para cada eje:

Ø En el eje de ordenadas a cada cm del eje le corresponde 2 de frecuencia

Ø

En el eje de abscisas a cada cm del eje le corresponden 0,1 cm de la medición. Con esta escala, si graficamos el eje completo debería medir 200 cm, pero cortamos el eje y representamos sólo el intervalo que nos interesa. Este corte lo representamos en el gráfico con //

HISTOGRAMA

Se utilizan los histogramas cuando el número de mediciones es muy grande. Las mediciones se agrupan en intervalos y la frecuencia

Los valores de la medición se agrupan en intervalos , y las frecuencias se determinan para cada uno de ellos. El gráfico entonces, se forma con rectángulos cuya base en el eje de abscisas es un intervalo de los valores de la medición y cuya altura es la frecuencia del intervalo.

i	Vi	i	Vi	i	Vi	i	Vi	i	Vi
1	5, 12	21	5,20	41	5,13	61	5,21	81	5,23
2	5,32	22	5,16	42	5,16	62	5,23	82	5,26
3	5,33	23	5,21	43	5,16	63	5,24	83	5,27
4	5,21	24	5,28	44	5,23	64	5,21	84	5,27
5	5,20	25	5,26	45	5,16	65	5,21	85	5,24
6	5,18	26	5,21	46	5,21	66	5,28	86	5,27
7	5,20	27	5,26	47	5,16	67	5,27	87	5,28
8	5,20	28	5,28	48	5,35	68	5,21	88	5,27
9	5,33	29	5,23	49	5,15	69	5,23	89	5,22
10	5,23	30	5,22	50	5,18	70	5,27	90	5,28
11	5,16	31	5,21	51	5,13	71	5,26	91	5,26
12	5,22	32	5,24	52	5,20	72	5,35	92	5,12
13	5,20	33	5,35	53	5,18	73	5,35	93	5,34
14	5,34	34	5,23	54	5,23	74	5,22	94	5,35
15	5,18	35	5,23	55	5,16	75	5,21	95	5,21
16	5,21	36	5,26	56	5,21	76	5,26	96	5,35
17	5,18	37	5,27	57	5,16	77	5,22	97	5,31
18	5,20	38	5,23	58	5,23	78	5,22	98	5,24
19	5,20	39	5,16	59	5,26	79	5,22	99	5,24
20	5,21	40	5,19	60	5,14	80	5,26	100	5,25

TABLA DE FRECUENCIAS

INTERVALO	f	Marca del intervalo
[5,10 - 5,15)	9	5,125
[5,15 - 5,20)	25	5,175
[5,20 - 5,25)	38	5,225
[5,25 - 5,30)	19	5,275
[5,30 - 5,35]	12	5,325

Se aclara que.

El intervalo [5,10 - 5,15) contiene los valores que son mayores o iguales a 5,10 y menores a 5,15. Los que son iguales a éste están en el intervalo siguiente.

Para calcular el valor más probable de una medición usando una tabla de frecuencias por intervalos, se debe determinar el punto medio, marca del intervalo y utilizarlo para multiplicarlo por la frecuencia

HISTOGRAMA

Si el número de mediciones es muy grande las barras del gráfico tienden a estar más juntas. Un número infinito de mediciones tendría por gráfico un área limitada por la curva. Diremos que una medición es estadísticamente correcta, si la poligonal que determinan los puntos del gráfico tiende a la curva de Gauss.

ERROR APARENTE

Se denomina error aparente de una medición a la diferencia entre la medición y el valor más probable

Si el error aparente es negativo diremos que la medición tiene un error por defecto. Si es positivo la medición tiene un error por exceso

ERROR RELATIVO

El error relativo es el cociente entre el error aparente y el valor más probable de la medición. . Se utiliza para comparar mediciones ya que no tiene unidades

TRABAJO PRACTICO 3

MEDICIONES

OBJETIVO: Aplicar la teoría de error

a) Medición de un volumen

Use una piedra u otro objeto irregular y la probeta construida en el trabajo práctico anterior. Todo el grupo medirá el volumen del mismo objeto en su propia probeta. El procedimiento se indica en la historieta

b) Medición de una longitud

Con un trozo de hilo mida la circunferencia de la base de su probeta, luego transporte la medida sobre una regla. Repita el procedimiento dos o tres veces.

Si trabaja en grupo comparta resultados.

Calcule en cada caso. El volumen más probable y la medida probable de la circunferencia.

Aplique los conceptos de error aparente y de error relativo

MAGNITUDES PROPORCIONALES

Hasta ahora hemos considerado situaciones donde interviene sólo una magnitud. Pero, en la mayoría de los fenómenos que estudia la ciencia intervienen más de una magnitud

EJEMPLO 1

La tabla indica los espacios recorridos por un móvil en diversos intervalos de tiempo consecutivos. En el gráficos están representados los datos de la tabla: En el eje de ordenadas, el espacios recorrido y en el eje de abscisas el tiempo.

Hemos representado el espacio en función del tiempo. Esto significa que los espacios dependen del tiempo transcurrido

El tiempo es la variable independiente, se grafica en el eje x

El espacio, la variable dependiente se grafica en el eje de ordenadas.

En la tabla puede verificarse que el cociente entre cada espacio recorrido y el tiempo empleado en recorrerlo se mantiene constante

t (seg)	e (cm)
1	3
3	9
4	12
5	15
8	24
9	27
10	30

La constante, que llamaremos k, se puede calcular tomando cualquier punto de la re recta y dividiendo la ordenada por la abscisa.

Para el punto A:

La constante es la velocidad del móvil.

Dos magnitudes A y B son directamente proporcionales si el cociente entre A y B se mantiene constante.

TRABAJO PRACTICO NÚMERO 4

MAGNITUDES DIRECTAMENTE PROPORCIONALES

OBJETIVO: Determinar la constante de proporcionalidad relacionando dos magnitudes

PRIMERA PARTE.

Utilizando la probeta construida en el TP 2 y una regla graduada en milímetros, procedemos así:

Ø Se miden las alturas correspondientes a cada volumen tabulado

Ø Con los valores obtenidos se construye una tabla relacionando cada volumen (V) con la altura (h) de la columna

Ø Se grafican los datos La el volumen en función de la altura.

Ø Se determina la constante que quedará expresada en cm² , es decir que la constante es una superficie.

Ø Imagine que Ud. congela agua tomando distintos niveles de agua de su probeta. Los trozos de hielo resultantes serán cilindros de disto volumen y distinta altura pero tendrán la misma base. El valor de la constante da la superficie de la base interior de la probeta

SEGUNDA PARTE

Determinamos la superficie de la base interior de la probeta para comparar con la constante hallada.

Calcule el área de la base usando la fórmula matemática para calcular el área del círculo.

Compare con la constante de la primera parte de este práctico

EJERCICIO

Le tomaron una evaluación a Juancito donde cada respuesta correcta vale un punto.

Aquí está la evaluación. Obtuvo 6 puntos. Indique donde están los errores y complete las respuestas que no dio

Coloque Verdadero o Falso en las siguientes afirmaciones

Al realizar una medición siempre se obtiene el valor exacto	F
El valor más probable de una medición se obtiene sumando todos los valores y dividiendo por el número de mediciones	V
La teoría de Error permite acotar las incertezas de la medición	V
Se llama frecuencia de una medición al número de veces que aparece esa medición	F
Si al graficar dos magnitudes, el gráfico da una recta, entonces las magnitudes son directamente proporcionales	V
El error relativo permite comparar mediciones de distintas magnitudes	V

Según el histograma de la figura,

Se realizaron..........mediciones.

El valor más probable es........

La medición 10,5 tiene un error por...................

La medición.............tiene un error por exceso

000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

" El simple todo lo cree, más el avisado mira bien sus pasos".

"El corazón del entendido busca la sabiduría. Más la boca de los necios se alimenta de necedades" Prov. 14-15;15-14

CAPITULO CUATRO

Método científico experimental.

T.P.N°5: Método científico experimental.

Densidad. Propiedades intensivas y extensivas.

Ejercicios.

El método científico experimental es el modo de conocer en las ciencias experimentales, nos señala cómo se aborda la investigación y el modo de arribar a las conclusiones.

Podemos entonces establecer sus etapas:

- El científico se plantea un problema: Algo en la Naturaleza despierta su curiosidad y se pregunta ¿por qué?

- Entonces comienza el proceso de observación

-

Ello no significa sólo "mirar", sino registrar cuidadosamente todas las variables, cualitativas y cuantitativas que intervienen.

- Esto permite enunciar las hipótesis, con éstas se clasifica el fenómeno, o se infieren las causas que los producen, o se establecen relaciones entre las magnitudes que intervienen y lo definen

- Sobre la base de las hipótesis el científico continúa sus experiencia, controlando y analizando los factores que intervienen o modifican para verificar su hipótesis

- Las leyes en las ciencias experimentales, adquieren ese carácter cuando las hipótesis se comprueban mediante la experimentación

- El método científico exige hacer uso de todas las pruebas y conocimientos que se refieran a lo que se está analizando, asimismo requiere validez de técnicas y análisis riguroso de los datos obtenidos.

- Es por ello que el científico debe poseer honestidad intelectual. Las ideas preconcebidas o los prejuicios no deben influir en sus conclusiones, sino que éstas están basadas en la certeza de los hechos. Tampoco los juicios, conclusiones o conclusiones no deben ser precipitados: no los formulará antes de conocer la validez de las pruebas, la totalidad de los hechos disponibles. La búsqueda de la verdad es la finalidad de la Ciencia

.Numere los cuerpos. L os valores obtenidos debe registrarlos cuidadosamente

cuerpo

masa (3)

volumen (cm3)

- Grafique los datos de la tabla: masa en función del volumen y determine le recta aproximada.

(Si los puntos no está perfectamente alineados, la recta se traza tratando de que toque la mayor cantidad de puntos posible)

- Determine la constante del gráfico-

NOT A: Si los puntos no resultan alineados es posible que la incertaza de las mediciones sean grandes o bien que al material que Ud. utilizó contenga demasiadas impurezas. Si Ud. no ha podido verificar que, masa y volumen en cuerpos de la misma sustancia son proporcionales: no precipite sus conclusiones; trate de eliminar las incertezas; repita la experiencia,

EXPERIENCIA 4;

- Determine la masa de la probeta construida en el TP,N° 2 (mp)

- Coloque agua hasta la primera marca de volumen. Determine la masa (m), (La masa correspondiente a ese volumen de agua será m - mp) ,

- Agregue agua hasta la segunda marca. Determine la masa.

- Continúe con el proceso hasta llenar le probeta.

Construya una tabla:

m	V
(g)	(ml)

(Recuerde que la masa de cada volumen de agua se obtiene después de restarle la masa de la probeta).

- Grafique la masa en función del volumen.

- Calcule la constante de proporcionalidad.

Si la balanza de dos platillos no tiene gran precisión, o no se posee, los cuerpos puedan pasarse primero. Se ha dicha que 1 kg. masa pesa 1 kgf en al lugar donde se guardan los patrones, por lo tanto se puede admitir que si un cuerpo posee una mesa de 10 g, entonces pesa 10 gf.

Para evitar errores de paralaje, al medir volúmenes debe colocar la probeta a la altura de sus ojos.

CONCLUSION

Si dos cuerpos son da distinta sustancia no existe relación entre masa y volumen.

- si tienen masa iguales, tendrán distinto volumen,

- - si tienen volúmenes iguales, tendrán distinta masa.

Si dos cuerpos son de la misma sustancia, la masa y el volumen son proporcionales

- si tienen masas iguales, tendrán el mismo volumen,

- si tienen volúmenes iguales, tendrán masas iguales,

- si tienen masas distintas, los volúmenes son tales que el cociente m/V se mantiene constante.

- El volumen no indica la cantidad de materia

DENSIDAD

Se denomina densidad de un cuerpo al cociente entre la masa del mismo y su volumen.

La densidad indica la cantidad de masa por cada unidad de volumen

Las unidades en las que se mide la densidad resultan de la fórmula, son el cociente indicado entre las unidades de masa que se utilizan y las de volumen.

LA DENSIDAD ES UNA PROPIEDAD QUE DEPENDE DE LA SUSTANCIA Y NO DE LA CANTIDAD DE MATERIA

PROPIEDADES INTENSIVAS Y PROPIEDADES EXTENSIVAS

Se llaman propiedades extensivas de una sustancia a aquellas que dependen da la masa, por ejemplo: peso, volumen, largo, etc.

Se llaman propiedades intensivas de una sustancia a aquellas que no dependen de la masa, por ejemplo, la densidad

Las propiedades intensivas no permiten reconocer cada sustancia.

EJERCICIO

1) Dos cuerpos que posean la misma masa puedan ser:

a) de la misma sustancia, b) de distinta sustancia. c) No puede asegurarse nada acerca de la sustancia.

(elija la respuesta correcta)

2) Si Ud. desea determinar la sustancia que conforma un cuerpo, ¿qué magnitud de las que se nombran a continuación debe determinar?

a) el volumen

b) la densidad

c) la masa

3) Elija le fórmula que corresponda y resuelva los problemas:

a) La masa de un cuerpo es 100 g y su volumen es de 10 cm³. Cuál es su densidad?

b) ¿Cuál es la masa de un líquida contenido en una probeta si su densidad es 2,4 g/cm³ y su volumen 10 cm³,

c) Determine el volumen da un líquido de densidad 1,05 g /cm³ si tiene una masa de 0,5 g

"La más mínima partícula de añadida al conjunto, aumenta la fuerza" Demóstenes

CAPITULO CINCO

Fuerzas. Concepto. Unidades de fuerza. Magnitudes escalares y vectoriales. La acción de la gravedad. Peso.

T.P.N°6: Dinamómetro.

T.P.N°7: Peso específico.

FUERZA

Como una primera definición de fuerza diremos que es todo aquello capaz de alterar el estado de reposo de un cuerpo, o de deformarlo , o de acelerarlo.

Si deseamos mover un cuerpo que está sobre una mesa, podemos hacerlo hacia la derecha, hacia la izquierda, hacia arriba, hacia abajo, etc (ver figuras)

Aún cuando apliquemos la misma cantidad de fuerza el efecto final no es el mismo.

Es necesario determinar el sentido en que se aplica la fuerza

Observamos que para medir la longitud de un lápiz, por ejemplo, es indistinto que efectuemos la medición de izquierda a derecha o viceversa. La longitud no varía

Sin embargo, cuando queremos abrir una puerta le aplicamos una fuerza en un sentido contrario al que se le aplica cuando se cierra. Así pues en una fuerza distinguimos:

DIRECCIÓN: recta de acción de la fuerza

SENTIDO: uno de los dos sentidos de la recta que incluye a la fuerza.

INTENSIDAD: cantidad de fuerza que se aplica

PUNTO DE APLICACIÓN: punto dónde se aplica la fuerza

Estos elementos de una fuerza corresponden a la figura geométrica denominada VECTOR (el vector es un segmento orientado según uno de los dos ordenamientos naturales de la recta -dirección- en la que está incluído)

Por ello para representar fuerzas utilizamos vectores

EJEMPLOS:

1.- Representamos la fuerza F= 10 kgf en dos escalas diferentes. En el gráfico ambos vectores representan la misma fuerza porque se han utilizado escalas distintas

2.- Las fuerzas F₁ y F₂ son distintas. Tienen distinta dirección sentido e intensidad.

Calcule a partir del gráfico la intensidad

3.- F₃ y F₄ tiene distinta intensidad y sentido pero la misma dirección

Dos fuerzas si sus direcciones son paralelas

F₄ y F₅ tienen distinta intensidad, igual sentido e igual dirección

UNIDADES DE FUERZA

El sistema Internacional de Pesas y Medidas adopta el Newton como unidad. La definición de Newton está ligada al concepto de aceleración de la gravedad. Por ello en el desarrollo que sigue continuaremos usando el kilogramo fuerza (kf), aceptando que un kilogramo masa pesa un kilogramo fuerza

La equivalencia entre el kgf y el Newton es:

1 kgf = 9,8 Nt

MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES

La masa, la longitud, la fuerza son magnitudes pues para ellas podemos definir la igualdad y la suma, y establecer una relación de orden, esto es lo que define las magnitudes. Existen dos tipos de magnitudes

MAGNITUDES ESCALARES LAS QUE SE DETERMINAN POR UN NÚMERO Y UNA UNIDAD DE MAGNITUD. Ejemplo la masa, la longitud, el tiempo, etc

MAGNITUDES VECTORIALES LAS QUE SE DEFINEN MEDIANTE UN VECTOR. Ejemplo: la fuerza, la velocidad la aceleración,etc.

LA ACCION DE LA GRAVEDAD

Si soltamos un cuerpo, éste cae. Es la Tierra la que lo atrae hacia sí. Esta propiedad de la Tierra se llama gravedad.

PESO

Se llama peso de un cuerpo a la fuerza con que es atraído por la Tierra.

El vector que representa a la fuerza peso tiene dirección perpendicular la piso y sentido hacia abajo

Todos los cuerpos tienen atracción gravitatoria, (también las personas) pero son los cuerpos de masa considerable los que poseen un campo gravitatorio importante: El sol, los planetas, etc.

La gravedad terrestre varía en los distintos puntos de la Tierra, es mayor en los polos que en el ecuador debido a la forma de la Tierra.

La gravedad de la Luna es aproximadamente 10 veces menor que la gravedad de la Tierra

TRABAJO PRACTICO No 6 DINAMOMETRO

OBJETIVO; Determinar la constante del resorte calibrado en al T, P.N° 2.

GUIA

Elementos: Resorte calibrado en el T.P,N° 2, regla graduada en

Varios cuerpos de la misma sustancia (ejemplo: tuercas y tornillos de hierro).

Primera Parte: Determinar la constante del resorte.

- Medir la distancia de cada marca al cero' confeccionar un

- Graficar peso en función del estiramiento,

• Determinar la constante del gráfico.

CONCLUSION ; El resorte calibrado nos permite medir pesos, es un dinamómetro,

La constante del resorte nos sirve para determinar loa limitas de elasticidad del mismo, fuera de los cuales el resorte se rompe.

Conocer la constante que nos permite además, hacer mejor las aproximaciones.

TRABAJO PRACTICO No 7 PESO ESPECIFICO

OBJETIVO; Determinar el peso especifico

a)

- Mida los pesos de cada cuerpo de hierro y su volumen, en forma experimental como se indica en si T.P.N0 3).

- Con los datos obtenidos construir un cuadro

peso (gf)	volumen (cm^3)
•

-Represente los datos el peso en función del volumen.

-Determine la constante de proporcionalidad.

b)

-Mida el peso y volumen da los cuerpos de distintas sustancias. Confeccione un cuadro.

sustancia	peso (gf)	volumen (cm^3)
	•

-Grafique los datos. Observe que entre peso y volumen de cuerpos de distinta sustancia no se puede establecer una constante de proporcionalidad.

C)

- Mida el peso de la probeta vacía.

- Introduzca aceite en la probeta hasta la primera marca de volumen. Pese la probeta con el aceite. Determine por diferencia el peso del aceite.

- Agregue más aceite a la probeta hasta la segunda marca y pese.

- Repita el procedimiento hasta llenar la probeta.

- Construya un cuadro con los valores de peso y volumen como en el punto a).

- Grafique y determine la constante de proporcionalidad.

CONCLUSION: El peso y el volumen en cuerpos o porciones de materia de la misma sustancia son dos magnitudes directamente proporcionales.

PESO ESPECIFICO

Si consideramos que el peso es constante en un determinado lugar, o bien tomamos un valor promedio de la aceleración de la gravedad, podemos definir:

Se llama peso específico de una sustancia que conforma a un cuerpo al cociente entre el peso del cuerpo y su volumen

El peso específico indica el peso por cada unidad de volumen. No depende de la cantidad de sustancia considerada, sino del tipo de sustancia.

Cada sustancia posee un peso específico que la caracteriza

En símbolos:

Las unidades de peso específico son el cociente entre las unidades de peso que se consideren y las de volumen. En al T.P.N0 6 se ha determinado el paso específico del hierro y de un aceite al calcular la constante de proporcionalidad.

DIFERENCIA ENTRE MASA , PESO Y VOLUMEN

MASA: Indica la cantidad de sustancia que tiene un cuerpo. Se mantiene constante en los fenómenos físicos y químicos. Es una magnitud escalar

PESO: Indica la fuerza con que Tierra atrae a los cuerpos. Varía en los distintos puntos de la Tierra y el sistema solar. No varía en fenómenos físicos y químicos. Es una magnitud vectorial

VOLUMEN: indica el espacio que ocupa una porción de materia. Es una magnitud escalar. Varía con la temperatura y la presión

EJERCICIOS

1) Grafique una fuerza peso de 20 kg,, con dirección formando un ángulo de 30° con la horizontal, sentido hacia la derecha.

2) Represente las fuerzas que se indican en el esquema, usando la misma escala para todo el sistema

F₁ = 30kgf , horizontal hacia la derecha

F₂ = 45 kgf, forma un ángulo de 30° , en sentido contrario a las agujas del reloj con F₁; sentido hacia la derecha

F₃ = 60 kgf forma un ángulo de 100°, en el sentido contrario a las agujas del reloj con F₂, orientación hacia la izquierda

3) Se han realizado las mediciones del peso específico de una sustancia y se han obtenido los datos de la tabla. Calcule el peso específico más probable

Peso Específico (gf/cm^3)	10,3	10,34	10,36	10,37	10,38
Frecuencia	10	20	50	70	10

4) Elija la ecuación que corresponda y resuelva los problemas:

Ø Calcule el peso específico de un cuerpo que pesa 200 kgf y cuyo volumen es de 14dm³

Ø Calcule el peso de un cuerpo de peso específico 7,3 gf/cm3 y cuyo volumen es de 10 cm³

Ø ¿Cuál es el volumen de un cuerpo de peso específico 11,2 gf/cm³ que pesa 100 gf

5) Se tienen los cuerpos A, B, C, D:

A Y C tienen el mismo volumen

A Y B tienen la misma masa

A Y D tienen el mismo peso específico

B y D tienen igual masa e igual volumen

¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas?

a) A y C son de la misma sustancia

b) A y B son de la misma sustancia

c) El volumen de A, de B y de D son iguales

"Aguas profundas on las palabras de la boca de hombre y arroyo que rebosa, la fuente de la sabiduría" Prov. 18-4

CAPITULO SEIS

El agua. Ciclo del agua. Importancia. Estados de agregación. Características.

T.P.N°8: Cambios de estado.

Cambios de estado. Calor y temperatura. Densidad y temperatura.

Ejercicios:

El agua ocupa aproximadamente el 70% de la superficie terrestre, con su acción erosiva produce constantemente cambios en la corteza terrestre y es absolutamente imprescindible pata el desarrollo vegetal y animal, es decir la existencia de vida

Es una sustancia compuesta que se presenta en la Naturaleza en los tres estados de agregación de la materia: sólido, líquido y vapor

El agua en la Naturaleza cumple un ciclo: Los rayos del sol evaporan el agua de los ríos, mares, la nieve, la transpiración de los animales, etc. El agua evaporada asciende y se condensa formando las nubes. El agua regresa a la superficie terrestre con las lluvias, las nevadas y el granizo.

El agua es una sustancia compuesta, ello significa que su molécula está compuesta por átomos distintos, dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, y se representa en símbolos químicos: H₂O

El agua no aparece en la Naturaleza, químicamente pura sino que tiene disueltas en ellas algunas sales. Cuando se destila el agua se la obtiene químicamente pura.

El agua potable es la que utilizamos para el consumo, es apta para la vida no es tampoco químicamente pura porque los organismos necesitan algunas de las sales que el agua posee.

Son varios los criterios que se utilizan para considerar el agua potable, entre otros se pide que sea incolora, inodora e insípida, no forme grumos con el jabón, no contenga gérmenes patógenos

En Argentinas es la Empresa Aguas Argentinas quien se encarga de la potabilización del agua que consumen algunas ciudades.

En las zonas industrializadas se han contaminado las aguas de las primeras napas y de los ríos aledaños pues el avance tecnológico no ha tenido en cuenta el procesamiento de los desechos industriales. En muchos casos, el hombre no ha respetado el equilibrio ecológico y ha destruido el medio, provocando además de la contaminación y por efecto de ésta, la desaparición de especies vegetales y animales, la incidencia de enfermedades. Es responsabilidad de todos preservar la Naturaleza si no deseamos convertirla en un arma mortal y hacer inhabitable el planeta

ESTADOS DE AGREGACIÓN

Las sustancias se presentan en estado sólido, liquido y gaseoso a temperatura y presión ambiente, pero variando las condiciones de presión y temperatura pueden cambiar de estado.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN

SOLIDO: Tienen forma y volumen definidos son muy poco compresibles

LIQUIDOS: tienen volumen definido, pero adquieren la forma del recipiente que los contiene

GASES no tienen volumen ni forma definidos, ocupan todo el recipiente que los contiene. Son muy compresibles.

Estas características y otras se explican por la teoría del espacio intermolecular o camino libre medio de las moléculas. En los sólidos la cohesión entre las moléculas es mayor que en los líquidos y en los gases. El camino libre medio no permite que las moléculas adquieran energía cinética )de movimiento) apreciable,, lo que los hace apenas compresibles.

El camino libre medio es mayor en los fluidos (líquidos y gases) por lo que sus moléculas tienen mayor energía cinética. En los gases la energía cinética es muy grandes y las moléculas están en constante movimiento produciendo entre sí choques elásticos constantes.

TRABAJO PRACTICO N° 8

CAMBIOS DE ESTADO

OBJETIVO: Verificar que la temperatura se mantiene constante cuando una sustancia pasa de un estado a otro.

GUIA

- Coloque en un vaso de precipitados un poco de hielo, entre los cubos de hielo coloque un termómetro graduado de '10 ° a 150°. Anote la temperatura

- Arme un dispositivo como indica la figura. En el balón coloque agua, el termómetro no debe estar dentro del líquido. Cuando el agua comience a hervir anote la temperatura

CONCLUSIÓN: DURANTE LA FUSIÓN EL TERMÓMETRO MARCA 0°

DURANTE LA EBULLICIÓN EL TERMÓMETRO MARCA 100°

CAMBIOS DE ESTADO

Observamos que al comenzar a calentar el agua, la columna de mercurio del termómetro empezó a ascender; pero durante la ebullición, aunque seguimos entregando calor la temperatura permanece constante. El calor entregado no es usado por el agua para aumentar su temperatura, sino para incrementar la energía cinética de sus moléculas y pasar al otro estado.

EXPERIENCIA: Coloque en un recipiente 100 cm3 de agua y en otro 200cm3 de agua y mida la temperatura de ebullición.

Cuando una sustancia pasa de un estado a otro la temperatura se mantiene constante, se llama punto fijo de cambio de estado y depende de la sustancia, no de la masa

Los puntos fijos son propiedades intensivas.

Cada cambio de estado recibe un nombre

FUSIÓN de sólido a líquido

SOLIDIFICACIÓN: de líquido a sólido

SUBLIMACIÓN de gaseoso a sólido

VOLATILIZACIÓN: de sólido a gaseosos

VAPORIZACIÓN de líquido a gas

LIQUEFACIÓN: de gas a líquido

Así se nombran los puntos fijos: punto de fusión: cuando el sólido se está fundiendo: punto de liquefacción cuando el gas se licúa

CALOR Y TEMPERATURA

Nuestro sentido del tacto nos permite distinguir el estado térmico de los cuerpos. Pero la apreciación sensorial es relativa pues depende de nuestro propio estado térmico. Si tenemos las manos frías el agua a temperatura ambiente nos parecerá más calientes que cuando nuestras manos no están frías. Cuando nos sumergimos en una piscina después de tomar sol el agua nos dará una sensación de frío distinta a la que tienen otros.}

El estado térmico de un cuerpo no es una magnitud física pues no puede definirse la suma de dos estados térmicos.

Pero sí pueden compararse dos estados térmicos: Para ello se utilizan los termómetros

El termómetro se basa en el siguiente principio: El tubo de la figura es un tubo capilar que termina en un bulbo. Se coloca mercurio en su interior. Al sumergir el bulbo en los vapores de agua en ebullición el mercurio se dilata por efecto del calor y sube por el tubo. Si lo introducimos en vapores de alcohol , también se dilatará pero menos que en el agua.

Tomando un punto como referencia se pueden compara los estados térmicos. A cada estado térmico se denomina TEMPERATURA

La temperatura se mide en diversas escalas

Escala Celcius, grados centígrados, asigna el 0 al punto de fusión del agua y el 100 al punto de ebullición del agua

La escala Reamur asigna el cero al punto de fusión del agua, pero a su punto de ebullición asigna el número 80.

Para temperaturas inferiores a -39° punto de solidificación del Mercurio, se utilizan otros líquidos, por ejemplo alcoholes; para temperaturas mayores a 300° punto de ebullición del Mercurio se utilizan otro tipo de termómetros que pueden ser, por ejemplo a gas, eléctricos, etc.

DENSIDAD Y TEMPERATURA

El aumento de temperatura produce en los cuerpos una dilatación, es decir un aumento de volumen. Se dice que la dilatación es lineal cuando el aumento de volumen es mayor longitudinalmente ( como en el caso del tubo capilar que contiene el mercurio en el caso anterior): la dilatación es superficial cuando se produce en dos dimensiones,(largo y ancho( y cúbica si se produce en las tres dimensiones.

Hemos visto que para determinar la densidad de un cuerpo se divide su masa por su volumen, por lo tanto cuando varía la temperatura, varía la densidad.

La densidad es una propiedad intensiva que caracteriza a cada sustancia a una temperatura determinada. En las tablas de densidad siempre se indica a qué temperatura fueron calculadas

EJERCICIO

Responda Verdadero Falso según corresponda:

1) Cuando una sustancia pasa de un estado de agregación a otro se produce un fenómeno químico

2) Las moléculas de los sólidos tienen mayor camino libre medio que las de los gases

3) El calor y la temperatura son la misma magnitud

4) La densidad es una propiedad intensiva.

5) La densidad varía con la temperatura porque varía la masa

6) El termómetro mide variación de estados térmicos

7) La densidad del agua es mayor que la densidad del aceite

8) Cuando una sustancia pasa de un estado de agregación a otro la temperatura de cambio de estado se mantiene

9) Los puntos fijos son una propiedad intensiva

El Orinoco, olas leonadas. El Guananía, olas Negra. En el corazón de la selva los ríos se reúnen, más por largo trecho corren sin mezclarse, conservando cada uno su peculiar coloración

CAPITULO SIETE

Sistemas materiales. Clasificación. Fases. Sistemas heterogéneos. Métodos de separación.

T.P.N°9:Sistemas materiales heterogéneos. Sistemas homogéneos. Soluciones: Soluciones saturadas.

T.P.N°10: Sistemas homogéneos.

Curvas de solubilidad.

Ejercicios.

Una playa vista a distancia nos parece una superficie lisa y uniforme pero al acercarnos y levantar un puñado de arena, encontramos además de ella, restos de caracoles, almejas, etc..

Del mismo modo, un vaso con agua colocado al lado de un vaso con agua y sal, no tiene diferencia aparente. Pero si entregamos calor, hasta la ebullición total del agua, observaremos las diferencias

Si deseamos estudiar la Naturaleza nos es imposible considerar el universo en su totalidad, cada vez. Es necesario aislar, real o imaginariamente la parte de la materia que vamos a analizar

SISTEMA MATERIAL: Se llama así a toda porción de materia que se considera aislada del resto para analizar sus propiedades.

Determinado el sistema material a estudiar, interesa observar si existen distintas partes en él.

Puede ser que a simple vista el sistema parezca como un todo, pero al ser observado con un microscopio u ultramicroscopio muestre partes distintas bien delimitadas.

Se denomina FASE DE UN SISTEMA MATERIAL A TODA PORCIÓN DEL SISTEMA CON LAS MISMAS PROPIEDADES INTENSIVAS

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS MATERIALES
Sistemas homogéneos: tienen una sola fase	Sistemas heterogéneos tienen más de una fase
Ejemplos : Agua y sal Nafta y aceite	Ejemplos: agua y aceite Arena y agua

Entre los sistemas heterogéneos se encuentran los coloides cuyas fases son percibidas únicamente al ultramicroscopio. Ej. Clara de huevo.

Una fase de un sistema puede estar formada por más de una sustancia.

Cuando dos o más sustancias forman una fase no cambian sus propiedades, diremos que se han mezclado.

METODOS DE SEPARACIÓN DE SISTEMAS HETEROGÉNEOS.

Los sistemas heterogéneos poseen más de una fase. Analizaremos algunos métodos físicos de separación:

IMANTACIÓN: Se utiliza cuando una de las fases es hierro. Ej.: limaduras de hierro y arena

TAMIZACIÓN: Se utiliza para separar dos sólidos de distinta granulación EJ. Piedras y arena

DECANTACIÓN: Se utiliza para separar dos líquidos de distinta densidad no miscibles. EJ: agua y aceite

FILTRACIÓN: Se utiliza para separar un líquido de un sólido: Ej.: arena y agua.

EJEMPLO:

El sistema formado por agua, alcohol, arena y limaduras de hierro, es un sistema heterogéneo de tres fases:

Ø Agua y alcohol

Ø Arena

Ø Limaduras de hierro

Este sistema está compuesto por cuatro sustancias

Para separar el sistema, procedemos así:

Ø Filtramos las limaduras y la arena

Ø Luego por imantación separamos las limaduras de la arena.

El agua y el alcohol forman un sistema homogéneo que no es posible separar por los métodos descriptos para los sistemas heterogéneos

TRABAJO PRACTICO n° 9

SISTEMAS MATERIALES HETEROGÉNEOS

OBJETIVO: Separar fases de sistemas heterogéneos

GUÍA:

Elementos de laboratorio: imán, papel de filtro, embudo, vasos de precipitados, tamiz, ampolla de decantación

SISTEMA 1: Limaduras de hierro, arena

SISTEMA 2: Aceite, agua

SISTEMA 3: Arena , agua y sal de cocina

SISTEMA 4: Harina , sal gruesa

SISTEMA 5: Agua, Hielo

Indique en caso el número de fases y sustancias que conforman el sistema. Describa el método que emplea para separar fases

CONCLUSIÓN: Al separar las fases de un sistema heterogéneo, se obtienen sustancias o bien, sistemas homogéneos

SISTEMAS HOMOGÉNEOS

Para separar los sistemas homogéneos se utilizan métodos de fraccionamiento como la destilación y la cristalización.

En la figura se presenta el dispositivo utilizado para la destilación. En el balón de la izquierda se coloca, por ejemplo, agua y cloruro de sodio (sal común) disuelta en ella. (Puede usarse dicromato de potasio para obtener una solución coloreada)

Al calentar la solución agua-sal, el agua entrará en ebullición cuando el termómetro marque 100°C. Los vapores de agua que pasan a través del tubo delgado del refrigerante y se condensan al enfriarse, por efecto del agua que circula alrededor del tubo interior. Las gotas de agua caen en el erlenmeyer de la derecha.

Al final del proceso, quedarán en el balón los cristales de sal y en el erlenmeyer el agua,

Si repetimos la destilación, con el agua obtenida en el erlenmeyer, observaremos al finalizar el procesos que en el balón no hay ninguna sustancia.

Diremos entonces que un sistema homogéneo es

Ø Una solución si puede fraccionarse en más de una sustancia

Ø Una sustancia pura si no puede fraccionarse en otras sustancias.

SOLUCIONES

Las sustancias que intervienen en una solución pueden estar en cualquiera de los estados de agregación de la materia. Tendremos así, soluciones:

v Sólido - sólido: ejemplo, las aleaciones, las amalgamas

v Sólido - líquido: ejemplo, agua - azúcar. En estas soluciones el líquido se llama solvente o disolvente. El sólido se llama soluto

v Gas - líquido: ejemplo las bebidas gaseosas

v Gas - gas: ejemplo el aire.

COMPOSICIÓN DE LOS SISTEMAS MATERIALES

Las sustancia que conforman un sistema heterogéneo pueden estar en cualquier proporción.

Lo mismo ocurre en las soluciones gas - gas. Pero en las soluciones sólido - líquido, la cantidad de soluto que puede disolverse depende, entre otras variables, de la temperatura..

A una temperatura determinada, una cantidad de solvente disolverá una cierta cantidad de soluto y no más. Si se agrega mayor cantidad de soluto éste se deposita en el fondo. El solvente siempre se encuentra en mayor proporción que el soluto.

Se llama concentración de una solución a la masa disuelta en una cantidad fija de masa o volumen de solvente o de solución.

Por ejemplo, se disuelven 12 gramos de sal en 40 gramos de agua, mediante una regla de tres simple podemos determinar que la concentración es de 30 gramos/100 gramos de agua.

Se llama solución saturada a una temperatura dada aquella que no puede disolver más soluto a esa temperatura y se encuentra en equilibrio con un exceso de soluto sólido.

Si a una solución saturada a una temperatura dada se le hace descender lentamente la temperatura, el soluto en exceso no desciende. En este caso obtenemos una solución sobresaturada en la nueva temperatura. Las soluciones sobresaturadas son inestables, basta que se agregue un cristal de sal o un simple movimiento para que el soluto en exceso se deposite en el fondo del recipiente

TRABAJO PRÁCTICO N° 10

SISTEMAS HOMOGÉNEOS

OBJETIVOS :Verificar el principio de la destilación

Verificar que la solubilidad aumenta con la temperatura

GUÍA:

1) En 150 cm3 de agua agregar una cucharada de sal común agitando hasta que toda la sal se disuelva . Calentar la solución harta que comience la ebullición, recoger en una placa de meta o en una cuchara los vapores. Cuando el vapor se condense en la placa, pruebe el líquido (ver dibujo)

2) Disuelva 50 gr. de azúcar en 100 cm3 de agua, caliente lentamente hasta que toda el azúcar se disuelva. Luego vuelva a enfriar hasta dos o tres grados.

3) En 250 cm3 de agua mezcle 90 gr. de sal común. Caliente lentamente hasta que toda la sal se disuelva. Retire la solución del mechero. Coloque el termómetro en la solución. Cuando cristalice mida la temperatura

CURVAS DE SOLUBILIDAD

Representamos la solubilidad en función de la temperatura para el nitrato de potasio.

En la tabla la solubilidad se expresa en gr. De sal/100 gr.de agua

La temperatura se expresa en grados centígrados. Si grafica los datos podrá observar que la solubilidad no es proporcional a la temperatura.

Nitrato de potasio
Temperatura °C	Solubilidad Gr.sal/100agua
0	13.122
10	21.50
20	31.75
30	45.98
40	64.603
50	85.87

EJERCICIOS

1) Las siguientes son las respuestas de un alumno a una evaluación de cinco pregunta

a) 1) Un sistema heterogéneo está formado por una sola fase

2) El sistema del ejemplo es un sistema homogéneo

b) Si un sistema es homogéneo se trata de una sustancia pura

c) Para separar una solución pueden utilizarse distinto métodos, por ejemplo, la decantación

d) En un solución saturada está disuelto el máximo de soluto que se puede disolver a una temperatura dad

e) Si se aumenta la temperatura entonces se puede agregar más soluto

La profesora asignó dos puntos a cada pregunta. ¿Qué calificación obtuvo el alumno?. ¿Puede Ud. inferir cual fue el cuestionario? ¿Puede Ud. decir si el sistema dado como ejemplo en el punto a-2 de la evaluación era homogéneo o heterogéneo? ¿Por qué?

3) ROMPECABEZAS DE LETRAS

En cada casillero se coloca sólo una letra. las palabras se forman el orden de las flechas pero no necesariamente en el orden en que se dan las referencias

Referencias

1) Método para separar sistemas homogéneos./ método de separación de sistemas heterogéneos de dos fases líquidas de distinta densidad

2) Constante que indica la cantidad de soluto que se disuelve en un liquido a una temperatura determinada./ Sistema homogéneo compuesto por dos sustancias. / Sólido que se disuelve en un líquido./ Disolvente.

3) Sistema material de más de una fase

4) Sistema material monofásico.

5) Parte de un sistema material con las mismas propiedades intensivas.

El sinfín rueda eternamente hacia el sin fondo. Víctor Hugo

CAPITULO OCHO

Presión. Concepto unidades. Presión hidrostática. Presión ejercida por los gases. El aire. La presión atmosférica. Variaciones de la presión atmosférica y su influencia en los puntos fijos.

T.P.N°11:Presión atmosférica. El aire.

Condiciones de presión y temperatura de un sistema material. Transformaciones físicas. Conservación de la masa en las transformaciones físicas.

Ejercicios.

PRESION

La figura nos muestra un cuerpo colocado sobre un colchón de gomaespuma, en tres posiciones distintas: la única fuerza que se ejerce sobre el colchón es el peso del cuerpo, sin embargo, en cada posición se verifica una deformación distinta. Esto se produce porque la superficie de apoyo del cuerpo varía

Llamaremos PRESIÓN a la fuerza aplicada por unidad de superficie.

La presión de una fuerza sobre una superficie se calcula mediante la fórmula:

Algunas de las unidades de medida de la presión son:

PRESION HIDROSTATICA

En el aparato del figura S1 y S2 son las secciones transversales de los émbolo. Dentro del

recipiente hay un líquido

.

Si S1 = 4 cm2, S2 = 2 cm2 y el peso del cuerpo es C = 20 gf, se determina experimentalmente que para mantener el equilibrio, evitando que el émbolo 1 ascienda, hay que aplicar sobre éste una fuerza de 10gf.

En general:

PRESIÓN EJERCIDA POR LOS GASES: EL AIRE. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Los gases, como los líquidos, transmiten presiones.

EXPERIENCIA: En un recipiente de latón colocamos un tapón de goma de modo que cierre perfectamente la boca del recipiente al ser apoyado sobre ella.

Calentamos el recipiente tapado, observaremos que el tapón sale despedido.

Sabemos que las moléculas del gas tienen una gran energía cinética y están produciendo entes sí constantemente choques elásticos. Al calentar el gas, las moléculas adquieren mayor velocidad, ejerciendo una presión mayor sobre las paredes del recipiente: El aumento de la presión interior es lo que hace saltar el tapón

EL AIRE

El aire es una solución de gases: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y gases raros.

El gas que se encuentra en mayor proporción es el Nitrógeno cuya función es diluir el oxígeno y evitar las combustiones violentas. El oxígeno es necesario para la respiración y permite la combustión.

La masa de aire que rodea la Tierra se llama atmósfera .

La ATMÓSFERA está dentro del campo gravitatorio terrestre, por lo pata, PESA. Ese peso ejerce sobre los cuerpos una presión que se llama PRESIÓN ATMOSFÉRICA.

Para demostrar la existencia de la presión atmosférica, puede realizarse la siguiente experiencia. Introduzca agua en una pipeta, o bombilla o sorbete y tape rápidamente un extremo. El agua no caerá. Destape el extremo. El agua cae.

La existencia de la presión atmosférica era conocida desde la antigüedad.

El primero en medirla fue Evangelista Torricelli en 1643. A temperatura ambiente y a nivel del mar, realizó la siguiente experiencia:

Ø Llenó un tubo de aproximadamente un metro de largo, con mercurio

Ø Colocó el tubo invertido en una cubeta también llena con mercurio

Ø Observó que el mercurio del tubo descendía hasta que la columna alcanzaba una altura de 75 cm

Ø Concluyó: Sobre la cubeta actúa la presión atmosférica, dentro del tubo el mercurio produce una presión hidrostática. El mercurio desciende hasta que la presión hidrostática iguala a la presión atmosférica

El valor de la presión atmosférica se calcula así:

En la base inferior del tubo la presión p, es:

En consecuencia la presión ejercida por la columna de mercurio es:

Otras unidades de presión atmosférica:

INFLUENCIA DE LA PRESIÓN EN LOS PUNTOS FIJOS

El aparato de la figura fue utilizado por Kelvin para demostrar que la presión hacer varia los puntos fijos

El pistón del extremo permite aumentar la presión.Se observa que la temperatura de fusión cambia.

AL DETERMINAR LOS PUNTOS FIJOS DE UNA SUSTANCIAS HAY QUE INDICAR LAS CONDICIONES DE PRESION con las que se está trabajando.

TRABAJO PRACTICO N° 11

PRESIÓN ATMOSFÉRICA - EL AIRE

OBJETIVO: 1 ) Verificar la existencia de la presión atmosférica. .

2) Determinar el porcentaje da oxígeno en el aire.

1) — Llenar un vaso con agua , colocar un papel sobre la boca del vaso [cuidar de que no queda aire en el vaso), Colocar el vaso boca abajo,

- En una botella de boca ancha [de aceite, por ejemplo) colocar un huevo duro sobre la boca da la botella, da modo que encaje perfectamente pero que no caiga dentro de la misma. Sacar el huevo, a introducir dentro de la botella un algodón empapado de alcohol,

- Encender el algodón y tapar rápidamente la botella con el huevo.

2) - Colocar un plato hondo una vela pegada al mismo.

- Agregar agua coloreada con tinta China

- Colocar un vaso invertido sobre la vela apagada, medir la al altura de agua en el vaso.

- Levantar el vaso prender la vela. Rápidamente, en un solo movimiento, sin apagar la vela, colocar el vaso invertido sobre ella.

- Cuando la vela se apaga, y el humo blanco que forma ha descendido, marcar la altura de agua en al vaso,

Cálculo del porcentaje de oxigeno en al aire.

Antes de prender la vela, la primera marca que se hace en el vaso corresponde al volumen de aire en el vaso (restándole el volumen que ocupa la vela) El volumen de agua que entra en el vaso cuando la vela se apaga corresponde aproximadamente al volumen de oxígeno consumido, que es todo el oxígeno que había dentro del vaso. Para medir los dos volúmenes utilizamos una probeta y una pipeta. El porcentaje de oxígeno obtenido es aproximado

CONDICIONES DE PRESION Y TEMPERATURA DE UN SISTEMA MATERIAL

Para clasificar un sistema material debemos tener en cuenta la presión y la temperatura que intervienen. Hemos definido fase de un sistema material como todos los puntos del sistema que poseen las mismas propiedades intensivas, como la densidad y los puntos fijos. La presión y la temperatura inciden sobre el volumen y los puntos fijos. Por ejemplo, un vaso conteniendo agua líquida y agua sólida a temperatura ambiente es un sistema heterogéneo, pero después de un tiempo, el hielo pasa al estado líquido

TRANSFORMACIONES FISICAS

Se denominan transformaciones físicas a aquellas en las que no hay cambio de sustancia (cambios de estado, separación de sistemas, movimientos, etc.)

Se comprueba experimentalmente que:

EN TODA TRANSFORMACIÓN FISICA LA MASA SE MANTIENE CONSTANTE

EXPERIENCIA

Ø Determine la masa de un sistema agua sólida - vaso . Caliente el sistema hasta que el agua pase al estado líquido sin entrar en ebullición. Determine la masa del sistema agua líquida-vaso

Ø Determine la masa del sistema limaduras de hierro - arena seca. Separe el sistema. Determine la masa de cada fase. Compare con la masa anterior

EJERCICIOS

1)

Resuelva los siguientes problemas eligiendo la fórmula que convenga:

a) Calcule la presión producida por una fuerza F= 10 kgf, aplicada sobre una superficie de 6m²

b) ¿ Cuál es la fuerza que produce una presión de 0,6 grf/cm² al ser aplicada sobre una superficie de 10 cm²?

c) ¿Sobre qué superficie se aplicó una fuerza de 3 gf, si produjo una presión de 0,2 gf/cm²?

2) Coloque verdadero o falso según corresponda

La presión es una magnitud escalar

Las unidades de presión sonunidades derivadas

El oxígeno es el gas que se encuentra en mayor proporción en el aire

La presión atmosférica aumenta cerca del nivel del mar

En una transformación física hau cambio de sustancia

En una transformación física la masa varía

3)EXPERIENCIA

OBJETIVO: Verificar el efecto de la presión en los puntos fijos

(advertencia: realizar con cuidado)

Elementos: erlenmeyer, dos tubos de vidrio cortos insertados en un tapón para el erlemeyer; dos mangueras; una jeringa, un broche, agarradera, soportes, mechero

Ø Sujete la jeringa, verticalmente en un soporte de modo que el émbolo quede hacia arriba

Ø Coloque un tope sobre la jeringa a una distancia un poco menor que el máximo desplazamiento del émbolo.

Ø Conecte una manguera al extremo de la jeringa

Ø Coloque agua en el erlenmeyer, tápelo con el corcho preparado.

Ø Conecte la manguera de la jeringa a uno de los tubos del tapón

Ø Conecte la otra manguera al otro tubo dejando libre el otro extremo

Ø Caliente el agua hasta que comience la ebullición

Ø Estrangule con el broche la segunda manguera. Retire inmediatamente el mechero

Ø Baje y suba el émbolo de la jeringa, manteniendo estrangulada la otra manguera. Observe el agua

Comparado con el universo el hombre es menos que un átomo. Pero, el hombre piensa, puede reir, puede amar

CAPITULO NUEVE

Sustancias puras. Simples y compuestas. El átomo: Modelo atómico moderno. Tabla periódica moderna. Peso atómico. Uniones químicas.

T.P.N°12:Conservación de la masa. Obtención de oxigeno

Conservación de la masa: formulas y ecuaciones.

SUSTANCIAS PURAS

Cuando un sistema material homogéneo se somete a un método de fraccionamiento, por ejemplo , se destila y al final del proceso se obtiene la fase inicial, entonces el sistema está formado por una sustancias pura

Las sustancias puras se descomponen mediante reacciones químicas y pueden dar origen a otras sustancias o no.

Ø De la descomposición química del agua se obtienen dos gases oxígeno e hidrógeno. El agua es una sustancia compuesta. La molécula de agua contiene átomos distintos

Ø

El oxígeno y el hidrógeno no pueden descomponerse para dar lugar a otra sustancia. Se trata de sustancias simples. Las moléculas de éstas contienen átomos iguales. Los átomos que caracterizan las sustancias simples ( o sus variedades alotrópicas) se llaman elementos

EL ATOMO

Desde la antigüedad los hombres trataron de explicar cómo estaba constituida la materia. Quien fue , probablemente el primero en hablar de átomo, fue el griego Demócrito. Suponía que la materia podía dividirse sucesivamente en partículas cada vez más pequeñas, hasta llegar a un punto en que ya no era posible dividirla más. Hoy llamamos molécula a los que Demócrito llamó átomo. A esa última partícula la llamó Demócrito , átomo. Pero también había otras teorías: Empedocles creía que toda la materia estaba formada por cuatro elementos, agua,fuego, aire y tierra.

Durante años, como antecedente de la química actúa, se desarrolló la alquimia. Los alquimistas experimentaban reacciones químicas de las sustancias, con el objeto de trasmutar los metales en oro.

Aproximadamente en le siglo XVIII, es cuando la química comienza su verdadero desarrollo. Los conceptos de sustancias simples y compuestas y elemento eran ya parte del conocimiento. Y comenzaron a desarrollarse los modelos atómicos

¿POR QUÉ MODELOS?

La constitución íntima de la materia no puede ser observada directamente por el hombre. Este deber experimentar con cantidades de sustancia que pueda manipular

Al construir un modelo, el científico se basa en las experiencias realizadas y trata de explicar el comportamiento de las sustancias. Es como si afirmara " Si la materia se comporta de este modo, debe tener esta disposición"

En 1800, John Dalton propone un modelo atómico de la materia, después de estudiar el comportamiento en distintos gases:

- la materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos

- todos los átomos del mismo elemento son iguales

- los átomos de elementos distintos son distintos

Hacia fines del siglo XIX, los descubrimientos del electrón y la radiactividad, exigieron que el modelo de Dalton fuera modificado

- Ernest Rutherford propone la teoría del átomo nuclear, que contenía una región central, donde se concentra la masa del átomo y con carga eléctrica positiva

- Niels Böhr, sobre la base del modelo de Rutherford, propone: alrededor del núcleo giran los electrones describiendo órbitas determinadas

El modelo actual, basado en el de Böhr, acepta que:

EL ATOMO SE COMPONE DE:

- NUCLEO: Donde se concentra la masa, contiene los PROTONES, partículas con carga positiva y los NEUTRONES, Partículas con sin carga eléctrica

- Los ELECTRONES partículas de masa despreciable comparada con la del núcleo y que poseen carga eléctrica negativa

- Los electrones ocupan alrededor del núcleo ciertos niveles de energía llamados ORBITALES, estos se representan como nubes de partículas Es decir, el orbital es una región del espacio ,alrededor del núcleo donde es probable encontrar un electrón

¿Por qué al tocar los cuerpos no notamos la existencia de cargas eléctricas? Porque la materia es eléctricamente neutra, es decir en el átomo existen la misma cantidad de protones que de neutrones. Sin embargo, cuando los átomos intervienen en una combinación o descomposición química, la reacción se efectúa a nivel de los electrones. Los átomos pueden tomar o ceder electrones. En una reacción química los núcleos permanecen invariantes, el número de protones no varía.

Se llama NUMERO ATÓMICO al número de protones de un átomo. En la Tabla Periódica moderna el número atómico se usa para ordenar y clasificar los elementos

TABLA PERIODICA DE LOS ELEMENTOS

Todos los elementos conocidos se agrupan en la Tabla Periódica de los elementos. A cada elemento se le hace corresponder un símbolo, que hace universal el lenguaje de la química y facilita la expresión de las moléculas y las reacciones químicas

EJEMPLOS:

O : ÁTOMO DE OXÍGENO

O₂: MOLÉCULA DE OXÍGENO, posee dos átomos iguales, es una sustancia simple

O₃ MOLÉCULA DE OZONO ,inestable, posee tres átomos de oxígeno, es una sustancia simple

H₂O: MOLÉCULA DE AGUA, posee dos átomos de hidrógeno (H) y un átomos de oxígeno (O), es una sustancia compuesta.

La tabla periódica moderna consta de 8 grupos, y de 18 columna que determinan los subgrupos A y B. Las columnas que corresponden al subgrupo A son siete, las dos primeras de la izquierda y de la columna 13 a la 17 de la derecha. La última columna de la derecha corresponde al grupo de los gases raros o inertes

Las columnas que corresponden al subgrupo B, son diez; de la tercera a la séptima corresponden a los grupos 3 al 7 respectivamente, de la décima a la octava inclusive pertenecen al grupo 8, la undécima y duodécima corresponden , respectivamente a los subgrupos 1B y 2B

Los grupos reúnen a los elementos de la misma familia, es decir con propiedades químicas similares. Tienen la misma cantidad de electrones en la última órbita

La tabla consta de 7 períodos, los que se establecen a partir de la configuración electrónica de los elementos (la expresión "configuración electrónica" se utiliza para referirse a la distribución de los electrones en los distintos niveles de energía)

PESO ATÓMICO RELATIVO

Al intentar determinar la masa del átomo, el patrón establecido como unidad de masa, el kilogramo masa patrón, no resultó útil pues la masa del átomo es muy pequeña. Fue necesario entonces, fijar un nuevo patrón para las masas atómicas. En principio se tomó como patrón el átomo de Hidrógeno, pero actualmente se utiliza el átomo de carbono

La masa atómica, o el peso atómico, de cada elemento figura en la tabla periódica.

Por ejemplo: Si tomamos como patón el hidrógeno, cuyo peso atómico según nos indica la tabla es 1, el oxígeno cuyo peso atómico es 32 tendrá una masa atómica 32 veces mayor que la del hidrógeno.

CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA

METALES

- Se encuentran a la izquierda de la tabla

- Tienen brillo metálico

- Son buenos conductores del calor y la electricidad

- Son casi todos sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio

NO METALES

- Se encuentran a la derecha de la tabla periódica

- Son malos conductores del calor y la electricidad

- Se presentan en los tres estados de agregación de la materia

ELEMENTOS DE TRANSICIÓN

- Son los elementos que están en el subgrupo B, entre los grupos 3 y 2 inclusive. Presentan propiedades particulares, por ejemplo el aluminio (Al) que es un metal en algunas combinaciones se comporta como no metal

GASES INERTES

- Pertenecen al grupo 0. No intervienen en reacciones químicas

NUMERO MÁSICO

De la tabla periódica obtenemos el número másico aproximando el peso atómico a un número entero

EL NUMERO MASICO ES LA SUMA DEL NÚMERO DE PROTONES Y EL NÚMERO DE NEUTRONES DEL ATOMO

Número másico = Número atómico + Numero de neutrones

Ejemplo:

De la tabla surge que el Número atómico (NA) del Potasio (K) es 19 y su peso atómico (PA) es 39,1 entonces su número másico es 39

Luego 39 - 19= 20, el potasio tiene 20 protones

El núcleo del átomo de potasio contiene 20 neutrones y 19 protones.

UNIONES QUÍMICAS

Hemos dichos que las reacciones químicas se producen a nivel de los electrones. Los átomos pueden ceder o ganar electrones según sus propias características, en general:

- cuando un átomo interviene en una reacción química, tiende a adquirir la configuración del gas inerte más cercano. (por más cercano entendemos el gas inerte cuyo número atómico está más cerca del elemento en cuestión.) Ejemplo: El flúor tiene tendencia a ganar un electrón y el calcio a ceder dos electrones. Ambos tienden a adquirir la configuración electrónica del Neón

Se denomina ION a un átomo o grupo de átomos que poseen carga eléctrica

Si un átomo gana electrones tiene carga eléctrica negativa, se lo llama anión. Si un átomo cede electrones, tiene exceso de carga eléctrica positiva, se lo llama catión

Se denomina UNION QUIMICA a la interacción ( intercambiar o compartir) que existe entre los átomos que conforman una molécula

Distinguimos los siguientes tipos de uniones:

UNION ELECTROVALENTE u IONICA

Dos átomos tienen unión electrovalente cuando uno de ellos cede al otro átomo uno o dos electrones. Cada átomo queda con un exceso de carga eléctrica opuesta al otro, lo que permite que aparezca una fuerza de atracción entre ambos.

Se presentan uniones electrovalentes generalmente cuando intervienen elementos del grupo 1 o 2ª y de 6 o 7A

Los compuestos que resultan se denominan iónicos

UNION COVALENTE SIMPLE

Dos átomos tienen unión covalente simple cuando ambos aportan un electrón y el par compartido por ambos átomos

Forman este tipo de unión los elementos que se encuentran en el centro de la tabla

UNION COVALENTE COORDINADA

Como en el caso anterior dos átomos comparten dos electrones pero éstos son aportados por un solo átomo

TRABAJO PRACTICO N° 12

REACCIONES QUÍMICA - CONSERVACIÓN DE LA MASA

OBJETIVO: Obtener oxígeno y dióxido de carbono. Verificar que la masa se conserva en las reaccione s químicas

ELEMENTOS:

- 50 ó 60 ml de agua oxigenada 20 vol.

- tabletas efervescentes

- bicarbonato de sodio

- una pizca de dióxido de manganeso (catalizador)

- vinagre

- tubos de ensayo

- tapones para tubos de ensayo

- erlenmeyer, matraz o frasco con tapones: uno con un agujero y otro sin agujero

- codo de vidrio

- cubeta grande

- manguera

- soportes

EXPERIMENTACIÓN:

A) Obtención de oxígeno

- Coloque en el matraz el agua oxigenada con una pizca de dióxido de manganeso (que como catalizador, no interviene en la reacción pero que la acelera) y tape el matraz

- Para recoger el oxígenos que se desprende en el tapón del matraz inserte previamente, el tubo acodado. En el otro extremos de éste, inserte la manguera. El extremo libre de la manguera se coloca debajo de un tubo de ensayo, lleno de agua , colocado boca abajo en la cubeta llena de agua

- Al desprenderse el oxígeno pasa por la manguera la tubo de ensayo y el agua de éste desciende. Con el tapón para tubos de ensayo se lo tapa rápidamente sacándolo de la cubeta

- Para reconocer que el gas es oxígeno acerque a la boca del tubo una astilla con un punto de ignición. El fuego se avivará

B) obtención de dióxido de carbono (CO₂)

- con el mismo equipo del punto A

- se colocan en el matraz agua y las pastillas efervescentes o bien bicarbonato de socio y vinagre

- para reconocer el dióxido de carbono se lo hace burbujear en agua de cal, que se enturbia. Para hacerlo burbujear . Se conecta una manguera al tapón del tubo de ensayo, y el extremo libre se sumerge en agua de cal. El agua de cal se prepara de la siguiente manera: Colocar una cucharadita de cal viva en un vaso. Agregar agua. Agitar con una varilla de vidrio y filtrar enseguida. La preparación debe quedar incolora

C) Conservación de la masa

- Medir la masa de un frasco con agua tapado

- Medir la masa de una pastilla efervescente.

- Destapar el frasco, introducir la pastilla con el frasco inclinado, tapar el frasco, mezclar la pastilla con el agua.

- Medir la masa del frasco tapado

CONSERVACIÓN DE LA MASA

EN LAS REACCIONES QUÍMICAS LA MASA SE MANTIENE CONSTANTE

La verificación de este principio ha permitido la elaboración de fórmulas y de ecuaciones químicas, ya hemos escrito a lo largo del desarrollo algunas fórmulas como la del agua, del oxígeno del dióxido de carbono.

La siguiente ecuación química muestra como se produce una reacción química. Las sustancias del primer miembro son los reaccionantes y los del segundo los productos

La ecuación muestra que dos moléculas de ácido clorhídrico reaccionan con una molécula de hidróxido de calcio para dar cloruro de calcio y agua

Una ecuación química muestra no sólo cómo se conforman las moléculas que intervienen sino en que proporción reaccionan

PESO MOLECULAR: de una sustancia es la suma de los pesos atómicos de los átomos de la molécula

MOL: Un mol de una sustancia es una cantidad de la misma, medida en gramos igual al peso molecular

ATOMO GRAMO: Es una cantidad en gramos de un elementos, igual a su peso atómico

EJEMPLO:

La ecuación del ejemplo nos indica , calculando todos los pesos moleculares que: 72 gr. de ClH más 74 gr. de hidróxido de calcio dan 110 gr. de cloruro de calcio y 36 gr. de agua.

Con esta proporción es posible calcular qué cantidad de productos se obtendrán con distintas cantidades de reaccionantes mediante una regla de tres simple

EJERCICIOS

1) Usando la tabla periódica resuelva el crucigrama

1			2		3
							4
	5	6		7		8
9
10
					11
12		13		14		15	16
		17
18				20

Referencia horizontales

1) Elemento del grupo 4 A y período 2

5 Nombre del elemento que se utiliza como patrón para determinar los pesos atómicos de los átomos

9 Nombre del elemento anterior al silicio, de la familia del boro

10 símbolo químico del cobalto

11 símbolo químico del cobre

12 Elemento que posee 11 protones y 12 neutrones en el núcleo

15 Actínido de NA = 92

17 Átomo o grupo de átomos con carga eléctrica

18 Símbolo químico del litio

19 Símbolo químico del germanio

20 Símbolo químico de la plata

referencia verticales

1 Símbolo del elemento de NA= 46

2 Elemento del grupo $ A, período 4

3 Elemento al que tiende a parecerse el flúor cuando se combina

4 Verbo loar, primera persona del singular presente indicativo

5 halógeno de peso atómico 17

6 Símbolo químico del oro

7 Símbolo químico del bismuto

8 Elemento del período 4 ubicado entre el cobalto y el cobre

9 Elemento del período 7, grupo 3b

13 verbo decir

14 indio que habitaba en tierra del fuego

15 símbolo químico del grupo 4ª, período 3

2) El científico ruso Mendelejeff fue el primero en ordenar los elementos, pero lo hizo según los pesos atómicos. Lo brillante de esta primera tabla es que Mendelejeff dejó libres algunos espacios dónde supuso, acertadamente, que irían elementos que aún no habían sido descubiertos

Observe atentamente la tabla e indique cuáles elementos no estarían en el mismo lugar con el ordenamiento por pesos atómico

3) En la ecuación química siguiente se combinan tres moléculas de ácido nítrico con una molécula de hidróxido de aluminio y se obtienen como productos una molécula de aluminio y tres de agua, en símbolos:

Usando la tabla periódica:

- determine los pesos moleculares de cada sustancia

- Calcule cuántos moles de nitrato de aluminio se formarán a partir de 5 moles de ácido nítrico y cantidad suficiente de hidróxido de aluminio

- Calcule cuantos moles de agua se formarán a partir de medio mol de hidróxido de aluminio y cantidad suficiente de ácido nítrico. Cuántos gramos de agua son.

- Si reaccionan 7 gr. de ácido nítrico con 2 moles de hidróxido de aluminio. ¿Se combina todo el ácido?

4) Indique cuantos neutrones hay en el núcleo de los átomos nombrados en el crucigrama

5) EXPERIENCIA: GALVANOPLASTIA

OBJETIVO: Mostrar el comportamiento de las sustancias frente a la corriente eléctrica

ELEMENTOS: una cubeta ( o vaso de precipitados), una varilla de vidrio, alambre, una laminilla de cobre, una laminilla de latón, 6 pilas, algunos cristales de sulfato de cobre, agua.

- Armar el dispositivo de la figura

- Colocar en la cubeta los cristales de sulfato disueltos en el agua

- Se conecta el polo positivo de la batería a la laminilla de cobre, el negativo a la de latón.

CONCLUSIÓN

Por efecto de la corriente eléctrica la molécula de sulfato de cobre se descompone en dos iones :

El ion sulfato SO₄ ⁼ y el ion cobre Cu^++.

El cobre se deposita en la laminilla de latón.

El ion sulfato " regenera" el sulfato de cobre tomándolo de la laminilla de cobre

* Se agradece a la Voluntaria, de la Biblioteca Virtual Universal, Profesora María Luz Silva la autorización para la publicación del presente libro.