ÁREA: CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE LA...

MÓDULO IDIDÁCTICA DE LA CIENCIA

MUNDO FÍSICO

LA EDUCACIÓN QUE QUEREMOS Y NOS MERECEMOSLIMA METROPOLITANA AL 2021

PLAN DE MEJORA DE APRENDIZAJESDE LIMA METROPOLITANA - 2017

ÁREA: CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE

41MODULO I: CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE

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DIDÁCTICA DE LA CIENCIA


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¿CUÁLES SON LOS ENFOQUES EN LOS QUE SE BASA EL APRENDIZAJE DE ESTA ÁREA?

Indagación científica

Enfoque que se basa en desarrollar capacidades que le permitan al estudiante generar un conocimiento propio a través de la comprensión y el uso de los procedimientos de la ciencia movilizando sus conocimientos previos y la curiosidad de los estudiantes por el mundo físico y sus relaciones. Así mismo promueve que los estudiantes formulen preguntas por fenómenos de su interés e hipotetizar explicaciones y respuestas, así como buscar la forma de ponerlas a prueba (experimentar), de modo que al obtener datos los analicen, cuestionen, comparen o complementen con los conocimientos de la ciencia y construyan argumentos que respalden o modifiquen sus hipótesis, dando como resultado un nuevo aprendizaje que les permita entender el mundo físico y entender la ciencia como una continua construcción colectiva.

Alfabetización científica

Enfoque que se basa en la capacidad de apropiarse y usar conocimientos para explicar el mundo natural o artificial, tomar decisiones, resolver situaciones y reconocer las limitaciones y beneficios de la ciencia.

Alfabetización tecnológica

Enfoque que se basa en la capacidad de operar dispositivos tecnológicos, de realizar juicios sobre su uso y tomar decisiones basadas en información para evaluar los impactos de la tecnología en nuestra calidad de vida.

¿CÓMO SE DEFINE EL ÁREA DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA?

Aplica conocimientos científicos y tecnológicos para comprender, apreciar y aprovechar el mundo; contribuir a la sostenibilidad del ecosistema; mejorar su calidad de vida; tomar decisiones informadas, y proponer soluciones a situaciones en diversos contextos, asumiendo una postura crítica ante la ciencia y la tecnología.

2INDAGACIÓN Y ALFABETIZACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA

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Competencia

1

2

3

4

Indaga, mediante métodos científicos, situaciones que pueden ser investigadas por la ciencia.

Indaga mediante métodos científicos para construir sus conocimientos.

Explica el mundo físico, basado en conocimientos científicos.

Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, tierra y universo.

Construye una posición crítica sobre la ciencia y la tecnología en sociedad.

_______

Diseña y produce prototipos tecnológicos para resolver problemas de su entorno.

Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno.

Currículo NacionalR.M. N° 199-2015

¿CUÁLES SON LAS COMPETENCIAS QUE SE DESARROLLAN EN EL APRENDIZAJE DE ESTA ÁREA?3

4 COMPETENCIA: INDAGA, MEDIANTE MÉTODOS CIENTÍFICOS, PARA CONSTRUIR CONOCIMIENTOS

Desde la competencia indaga se busca que los estudiantes construyan su propio aprendizaje desde el ámbito escolar y a partir de la relación de la persona con el entorno natural, social y cultural en el que viven y todo lo que configura en el medio. Estos aprendizajes se inician desde la exploración de la realidad llevándolos a desarrollar una indagación (investigación en el ámbito escolar).

Es importante tener en cuenta en los estudiantes sus aprendizajes y experiencias previas que los lleve a detectar datos, objetos, situaciones y procesos problemáticos de todo tipo desarrollando en ellos la imaginación de las

posibles soluciones y hacer predicciones sobre lo que puede ocurrir en el proceso de construcción y de reflexión. De esta forma, observando, explorando activamente y reflexionando sobre sus vivencias, aprende y es capaz de modificar sus acciones futuras en función de lo aprendido. Esta competencia se desarrolla por la movilización de las siguientes capacidades:

• Problematiza situaciones.

• Diseña estrategias para hacer indagación.

• Genera y registra datos e información.

• Analiza datos e información.


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La capacidad implica que el estudiante a partir de la observación de un fenómeno se plantee preguntas donde se establezcan relaciones entre los elementos del fenómeno observado y que a partir de ellos, se elija la variable dependiente, independiente y el resto como intervinientes; y formule una hipótesis de causalidad entre las variables que pueda ser verificada experimentalmente.

• Variable dependiente:conocida como variable respuesta u objeto de estudio. Es el factor que varía como consecuencia de la manipulación de la variable independiente.

• Variable independiente:es aquella cuyo valor no depende de otra variable. En un proceso experimental se llama así a la variable que el investigador manipula.

• Variable interviniente: es aquella variable que actúa como factor o agente que puede cambiar o influenciar en los resultados de la experimentación.

Esta capacidad se facilita cuando se plantean preguntas abiertas.

Por ejemplo:

• ¿Qué factores influyen en el crecimiento (altura) de una planta de frejol?

• ¿Qué variables influyen en la cantidad de agua que absorbe por osmosis una rodaja de papa?

• ¿Qué factores influyen en la cantidad de carbonato de calcio producida en la reacción de ácido carbónico e hidróxido de calcio?

• ¿Qué factores influyen en la cantidad de CO2 producido en la reacción de vinagre y bicarbonato de sodio?

• ¿Qué factores influyen en el tiempo que demora un objeto en llegar al fondo de un líquido?

• ¿Qué variables afectan el tiempo que demora en apagarse una vela cuando colocamos un vaso sobre ella?

• ¿Qué factores influyen en el movimiento de un objeto por un piso inclinado?

Actividad

Proponga dos preguntas que faciliten el inicio de una indagación científica indicando las variables que intervienen y formulando una hipótesis.

Por ejemplo:

4.1 Capacidad: Problematiza situaciones

• Evalúa y comunica el proceso y los resultados de su indagación.


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4.2 4.3Capacidad: Diseña estrategias para hacer indagación

Capacidad: Genera y registra datos e información

Pregunta

Independiente: materiales (plástico, madera, metal

¿Por qué algunos materiales se calientan más rápido que otros?

Dependiente: tiempo de calentamiento.Intervinientes: fuente de calor, tamaño y volumen del material

“Si el material es un metal, entonces se calienta más rápido que la madera y el plástico”

HipótesisVariables

El estudiante debe ser capaz de describir un procedimiento que le permita verificar su hipótesis. La capacidad se evidencia cuando:

• Incluye los materiales y/o instrumentos que va a utilizar.

• Elabora un procedimiento comprensible, viable y seguro.

• El procedimiento permite la manipulación sistematizada de la variable independiente para ver su efecto sobre la dependiente.

• Indica cuántas mediciones distintas y cuántas repeticiones de cada medición serán necesarias para mejorar la confiabilidad de los datos recogidos.

El estudiante logra comprobar si su hipótesis planteada es correcta o incorrecta (validez), para lo cual es necesario llevar a cabo procesos experimentales repetitivos del fenómeno observado en el cual se utiliza materiales e instrumento de medición para la obtención de datos considerando la incertidumbre y el error sistemático.

Dichos datos son registrados y organizados en tablas y gráficas considerando la posición de las variables (variable independiente en el eje de las abscisas y la variable dependiente en el eje de las ordenadas) para poder interpretar el comportamiento de las variables.

El desarrollo de la capacidad se evidencia cuando:


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• Ordena los datos, los agrupa en tablas.

• Considera las limitaciones del instrumento (error sistemático) y el error humano (incertidumbre aleatoria). Por ejemplo, cuando se hace mediciones de tiempo se debería considerar el tiempo de reacción individual (Tiempo de reacción: http://www.ejerciciocerebral.com/2009/08/medida-del-tiempo-de-reaccion.html)

• Reflexiona sobre la pertinencia y precisión de los datos recogidos.

• Considera las recomendaciones de seguridad mientras actúa.

El estudiante utiliza fórmulas, modelos y gráficos para obtener resultados sobre las variables de estudio y encontrar relaciones cualitativas o cuantitativas y tendencias; que los llevará a la extracción de conclusiones, como resultado de la contrastación del análisis obtenido con las hipótesis e información científica utilizada en relación al fenómeno observado. La capacidad se evidencia cuando:

• Interpreta los datos o información.

• Reconoce tendencias o comportamientos cualitativos y/o cuantitativos usando tablas o gráficos.

4.4

4.5

Capacidad: Analiza datos e información

Capacidad: Evalúa y comunica el proceso y resultados de su indagación

• Interpreta el coeficiente de determinación (cuando usa una hoja de cálculo) considerando el error del instrumento y el error humano.

• Elabora conclusiones basadas en sus resultados y las argumenta.

El estudiante comunica, mediante diferentes medios, y argumenta sus resultados que serán parte de los nuevos conocimientos construidos; así mismo, se propicia la identificación y dar a conocer las dificultades técnicas que se presentaron durante todo el proceso de indagación y proponer nuevas indagaciones que se pueda derivar del fenómeno observado. El desarrollo de la capacidad se evidencia cuando:

• Argumenta sus conclusiones y las comunica.

• Reconoce las limitaciones en la actividad experimental que afectan la certeza de sus afirmaciones.

• Propone mejoras al procedimiento.

El docente puede aprovechar las conclusiones emitidas para generar proyectos de investigación o nuevas actividades que desarrollen otras competencias como la explicación del mundo físico, la elaboración de prototipos o la construcción de una posición crítica.


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COMPETENCIA: EXPLICA EL MUNDO FÍSICO BASÁNDOSE EN CONOCIMIENTOS SOBRE LOS SERES VIVOS, MATERIA Y ENERGÍA, BIODIVERSIDAD, TIERRA Y UNIVERSO.

Implica el comprender conocimientos científicos relacionados a hechos o fenómenos naturales, sus causas y relaciones con otros fenómenos, construyendo representaciones del mundo natural y artificial. Esta representación del mundo le permite evaluar situaciones donde la aplicación de la ciencia y la tecnología se encuentran en debate, para construir argumentos que lo llevan a participar, deliberar y tomar decisiones en asuntos personales y públicos, mejorando su calidad de vida, así como conservar el ambiente.

Esta competencia se desarrolla por la movilización de las siguientes capacidades:

• Comprende y usa conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, tierra y universo.

• Evalúa las implicancias del saber y del quehacer científico y tecnológico.

La capacidad implica establecer relaciones entre varios conceptos y transferirlos a nuevas situaciones. Esto permite construir representaciones del mundo natural y artificial, que se evidencian cuando el estudiante

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explica, ejemplifica, aplica, justifica, compara, contextualiza y generaliza sus conocimientos.

Esta capacidad se facilita cuando se formulan preguntas que requieren explicaciones.

Por ejemplo:

• ¿Por qué el cielo se ve azul de día y rojizo de tarde?

• ¿Qué relación hay entre la ingesta de comida chatarra y los problemas cardiovasculares?

• ¿Por qué tomamos antiácidos cuando tenemos malestares estomacales?

• ¿Qué diferencias y similitudes hay entre los polipastos factoriales y los potenciales?

• ¿Cómo funciona un paracaídas o un parapente?

• ¿Qué enfermedades se pueden curar con las células madre?

• ¿Qué son los gases invernadero, por qué su incremento es perjudicial para el planeta?

• ¿De qué está compuesta la materia?

Actividad

Proponga dos preguntas que requieran una

5.1 Capacidad:Comprende y usa conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo


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explicación científica.

Pregunta 01: ______________________________

_________________________________________

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Pregunta 02: ______________________________

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_________________________________________

Comprensiones y conocimientos científicos

¿Qué buscamos cuando decimos que queremos que los estudiantes comprendan conocimientos científicos?

Desde esta competencia, se debe tener claro que la comprensión es distinta a la idea de conocer algo, generalmente podemos decir “El estudiante conoce las partes de la célula y su función pero no comprende que la célula cumple funciones vitales y realiza trabajos especializados”.

Por ejemplo, para lograr la comprensión: Las leyes de Newton predicen el movimiento de la mayoría de los objetos, entonces:

• Los estudiantes saben resolver problemas que implican velocidad constante y velocidad promedio.

• Los estudiantes saben que cuándo las fuerzas están en equilibrio no hay aceleración; por lo tanto, un objeto sigue moviéndose a una velocidad constante o permanece en reposo (primera ley de Newton).

• Los estudiantes saben cómo aplicar la ley F=m.a para resolver problemas de movimiento unidimensional que impliquen fuerzas constantes (segunda ley de Newton).

La comprensión es el resultado de hechos que adquieren significado para el estudiante, el siguiente cuadro presenta algunas distinciones útiles entre los términos. John Dewey (1933).

La comprensión como transferencia

Ser verdaderamente competente exige la capacidad de transferir lo que hemos aprendido

Conocimiento

• Los hechos

• Un conjunto de hechos coherentes

• Reclamos verificables

• Correcto o incorrecto

• Sé que algo es verdadero

• Respondo de inmediato con lo que sé

• El significado de los hechos

• Teorías falibles en ejecución

• La “teoría” que da coherencia y significado a esos hechos

• Juzgo cuándo y cuándo no usar lo que conozco

• Una cuestión de grado o sofisticación

• Comprendo por qué es, qué lo convierte en conocimiento

Comprensión

Conocimiento vs. Comprensión


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• Energía nuclear, ¿un futuro mejor?

• ¿Por qué no se reemplazan autos a gasolina por autos eléctricos?

• ¿Usar bicicleta es bueno para la salud?

Actividad

Proponga dos preguntas que faciliten la toma de una postura.

Pregunta 01: ______________________________

_________________________________________

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Pregunta 02: ______________________________

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_________________________________________

La capacidad se alcanza cuando el estudiante identifica los cambios generados en la sociedad por el conocimiento científico o desarrollo tecnológico, con el fin de asumir una postura crítica o tomar decisiones, considerando saberes locales, evidencia empírica y científica, con la finalidad de mejorar su calidad de vida y conservar el ambiente.

Esta capacidad se facilita cuando se asume una postura.

Por ejemplo:

• Alimentos transgénicos, pro y contras de las semillas “mejoradas”

•¿La radiación que emiten las antenas de telefonía es perjudicial para la salud?

• Cambio climático, ¿realidad o ficción?

5.2 Capacidad:Evalúa las implicancias del saber y del quehacer científico y tecnológico

hacia escenarios nuevos y a situaciones desafiantes. La capacidad para transferir nuestros conocimientos y habilidades de manera efectiva implica la capacidad de tomar lo que sabemos y utilizarlo por nuestra propia cuenta de manera creativa, flexible y fluida en diferentes escenarios o problemas. (Comprensión a través del diseño. 2005. P. 40)

En esta competencia, las comprensiones científicas están organizados en tres dominios de materia y energía, mecanismos de los seres vivos, y biodiversidad y tierra y universo; que se encuentran establecidas para asegurar el logro de las grandes ideas científicas sobre la naturaleza.


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Implica la construcción de objetos, procesos o sistemas tecnológicos, basándose en conocimientos científicos, tecnológicos y de diversas prácticas locales, para dar respuesta a problemas del contexto, ligados a las necesidades sociales, poniendo en juego la creatividad y perseverancia.

Esta competencia se desarrolla por la movilización de las siguientes capacidades:

• Determina una alternativa de solución tecnológica.

• Diseña la alternativa de solución tecnológica.

• Implementa y valida la alternativa de solución tecnológica.

• Evalúa y comunica el funcionamiento de su alternativa de solución tecnológica.

Esta capacidad se evidencia cuando el estudiante detecta un problema y propone alternativas de solución creativas basadas en conocimientos científico, tecnológico y prácticas locales, evaluando su pertinencia para seleccionar una de ellas.

COMPETENCIA:DISEÑA Y CONSTRUYE SOLUCIONES TECNOLÓGICAS PARA RESOLVER PROBLEMAS DE SU ENTORNO

6

6.1 Capacidad: Determina una alternativa de solución tecnológica

Esta capacidad se facilita cuando se plantean preguntas que requieren soluciones. Por ejemplo:

• ¿Qué método es más eficaz para eliminar la placa bacteriana bucal?

• ¿Cómo sembramos hortalizas en un terreno árido?

• ¿Qué tipo de alimentación favorece la reproducción de animales de granja?

• ¿Cómo llevamos agua de un punto más bajo a otro más alto?

• ¿Cómo purificamos agua para que se pueda beber?

Actividad

Proponga dos preguntas que faciliten el inicio de una solución tecnológica a un problema del entorno.

Pregunta 01: ______________________________

_________________________________________

_________________________________________

Pregunta 02: ______________________________

_________________________________________

_________________________________________

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El estudiante debe representar de manera gráfica o esquemática la estructura y funcionamiento de la solución tecnológica (especificaciones de diseño), usando conocimiento científico, tecnológico y prácticas locales, teniendo en cuenta los requerimientos del problema y los recursos disponibles.

La capacidad se evidencia cuando se lleva a cabo la alternativa de solución, verificando y poniendo

Esta capacidad implica determinar cualitativa y/o cuantitativamente qué tanto la solución tecnológica logró responder a los requerimientos del problema, comunicar su funcionamiento y analizar sus posibles impactos, en el ambiente y la sociedad, tanto en su proceso de elaboración como de uso.

6.2

6.3

6.4

Capacidad:Diseña la alternativa de solución tecnológica

Capacidad:Implementa y valida la alternativa de solución tecnológica

Capacidad: Evalúa y comunica el funcionamiento de su alternativa de solución tecnológica

a prueba el cumplimiento de las especificaciones de diseño y el funcionamiento de sus partes o etapas.

Las competencias planteadas en esta área curricular de Ciencia y Tecnología tienen como medio un conjunto de conocimientos fundamentales que los estudiantes deben construir y adquirir progresivamente en la escuela. Estos conocimientos se denominan “las diez grandes ideas científicas”

La ciencia nace del deseo de comprender la naturaleza y satisfacer necesidades. La ciencia produce conocimientos sobre la naturaleza y sobre la tecnología, para

¿QUÉ CONOCIMIENTOS CIENTÍFICOS SE DEBERÍAN CONSIDERAR COMO UN MEDIO PARA ACOMPAÑAR EL DESARROLLO DE LAS COMPETENCIAS DEL ÁREA?

7

BA

7.1 Grandes ideas acerca de la ciencia

lo cual plantea cuestionamientos de tipo descriptivo o causal y define variables cuyo comportamiento registra y analiza a la luz de teorías establecidas. La ciencia progresa con nuevas ideas y evidencias que van siendo obtenidas y que pueden requerir nuevas teorías o correcciones en las existentes. La tecnología progresa aprovechando el conocimiento científico e innovando diseños según las demandas coyunturales.

Los conocimientos científicos son producidos por la comunidad científica global, que responde a una tradición y valores, su trabajo requiere una continua


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evaluación por pares y abundante comunicación interna y con el resto de la sociedad; diferentes fuerzas económicas y sociales influyen sobre la priorización de las investigaciones, sobre la divulgación de los hallazgos y las prácticas tecnológicas.

La ciencia presenta límites definidos por sus propios supuestos de un universo único, observable y comprensible; así como por las dificultades técnicas y por las concepciones que los científicos y la sociedad tienen en un momento determinado.

El progreso científico cambia las concepciones que la sociedad tiene sobre la naturaleza, y el progreso tecnológico amplía el campo de la ciencia y cambia los estilos de vida. Ambos progresos tienen implicancias éticas, sociales, ambientales y políticas.

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La materia se compone de ensamblados que son partícula y onda que a la vez; sus propiedades macroscópicas son determinadas por la naturaleza, estructura e interacciones de estas partículas, las cuales se transforman mediante reacciones en las que se absorbe o libera energía.

Existen diferentes manifestaciones de energía en el universo que se interconvierten disipando calor. La energía afecta a la materia por contacto o a distancia vía ondas o campos de fuerza, dando lugar a movimiento o a cambios en sus propiedades.

Los organismos y las células sobreviven, se reproducen e interactúan en base al funcionamiento de una serie de

7.2 Grandes ideas sobre la naturaleza

A

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estructuras que intercambian materia y energía e información y que se organizan jerárquicamente según patrones estructurales comunes.

Las estructuras de los organismos se desarrollan según su información genética. Esta información es hereditaria y dirige, a través de las generaciones, la aparición y modificación progresiva de estructuras y funciones mediante la diversidad y selección.

La diversidad de organismos se relaciona con el entorno a través de flujos de materia–energía y estrategias de supervivencia especializadas dando lugar a ecosistemas, cuya estabilidad depende de su propia diversidad. Todos los organismos tienen parentesco evolutivo e influyen en los ecosistemas, el caso humano es particular porque a través de su desarrollo tecnológico transforma profundamente la naturaleza.

La Tierra forma parte del universo y sus características geológicas, climáticas, biológicas actuales son producto de una historia dinámica que continúa.

7.3 Eventos paradigmáticos

Un paradigma es un conjunto de conocimientos y creencias que forman una visión del mundo en un determinado momento histórico. Es la respuesta a un enigma, y para tener validez debe contar con el consenso total de la comunidad científica a la que pertenece.


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Por mucho tiempo se creyó que el humano era el centro del Universo. La observación detallada del cielo con el telescopio demostró lo contrario.

La revolución copernicana

La teoría atómica y la teoría cuántica

La teoría de la evolución

Por mucho tiempo prevaleció la idea de una realidad continua, de sustancias y tendencias con memoria y propósito. Sin embargo, las propiedades de los materiales dependen de sus partículas discretas, y no del cuerpo al que pertenecen.

La ciencia puede producir conocimiento sobre el universo basándose en la observación sistemática, de manera paralela a las ideas religiosas o metafísi-cas en general.

Aunque parezcan muy diferentes, todos los organismos provienen de los mismos ancestros y sus adaptaciones les permiten una estrategia de vida.

La historia de la vida en la Tierra es la de múltiple divergencia evolutiva a partir de un origen, con accidentes y sin dirección.

La teoría de los gérmenes

Los instrumentos expanden la frontera de lo observable y permiten nuevas explicaciones. La vida y la enfermedad son realidades físicas que podemos estudiar.

La identificación de agentes infecciosos desafió al paradigma de una salud derivada de la virtud y favoreció el establecimiento de colonias en el mundo.

El cambioclimático

Por mucho tiempo se ignoró las consecuencias globales de la industrialización. Hoy sabemos que el uso de la tecnología requiere responsabilidad ambiental.

Los intereses públicos y privados pueden confrontarse e influenciar en el desarrollo de la ciencia. Las evidencias actuales nos obligan a adoptar posicio-nes éticas en conjunto, como nación y como especie frente a los riesgos ambientales.

El principio de incertidumbre propone un límite físico a la idea positivista de un conocimiento perfecto.

Segundo hitoPrimer hito

41MODULO - I: CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE

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16


17

EXPLICA EL MUNDO FÍSICO


18

Unos 400 años antes de Cristo, filósofos griegos como Demócrito y Leucipo consideraron que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas y llamaron a estas partículas átomos, que en griego quiere decir “indivisible”. Demócrito atribuyó a la materia microscópica cualidades macroscópicas, es decir, según él, una manzana estaba formada por “pequeñas manzanas” indivisibles. Y aunque esta idea no fue aceptada por los filósofos de su época tuvieron que transcurrir más de 2 000 años para reconsiderarla.

Dalton en su “teoría atómica” (1803–1807) plantea la idea de que los átomos son minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables e iguales entre sí para cada elemento químico. Esta afirmación, la primera con bases científicas, permitía explicar por qué las sustancias químicas reaccionaban en proporciones estequiométricas fijas (Ley de las proporciones constantes) y por qué cuando dos sustancias reaccionaban para formar dos o más compuestos diferentes, las proporciones eran exactas (Ley de las proporciones múltiples) .

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e.

EL MODELOATÓMICO ACTUAL8

8.1

8.2

Modelo elemental

Modelo de Dalton

La evidencia obtenida del estudio de los rayos catódicos a lo largo de la segunda mitad del siglo

En 1912, un año después de que los resultados de Geiger y Mardsen fueran anunciados oficialmente, Rutherford en una investigación acerca de la naturaleza del átomo disparó un haz de partículas alfa (formadas por 2 protones y 2 neutrones) hacia una lámina de oro muy delgada (0,001 mm) que se encontraba rodeada por una pantalla impregnada de sulfato de cinc, la cual cuando recibe el impacto de una partícula alfa emite luz. Como resultado del experimento se encontró que la pantalla se iluminaba detrás de la lámina, algunas veces se iluminaba a los costados de la lámina y muy rara vez se iluminaba delante de la lámina.

8.3

8.4

Modelo de Thomson

Modelo de Rutherford

XIX sugería que los átomos contenían partículas eléctricas de carga negativa. Thomson tomando como base el modelo de Dalton formuló que el átomo estaba compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, incrustados en éste al igual que las pasas de un pudin. En 1904, Thomson postulaba que los electrones se distribuían uniformemente en el interior del átomo, suspendidos en una nube de carga positiva. La herramienta principal con la que contó Thomson para su modelo atómico fue la electricidad.

De acuerdo a la explicaciones formuladas por

Dalton y Thomson, ¿cuál de los siguientes esquemas era el más apropiado para explicar la estructura del átomo?


19

fuente de partículas alfa

lámina de oro

microscopio

pantalla consulfato de cinc

pantalla consulfato de cinc

RESULTADO OBSERVADO

d. Colocar la fuente pegada a la pared de la pantalla.

e. Usar una pantalla un poco más grande que la original.

¿Cuál sería el efecto sobre la pantalla de sulfuro de cinc al aumentar la energía cinética de las partículas alfa que inciden en la lámina de oro?

Formula una hipótesis y valídala a partir de tu trabajo con el simulador “Dispersión de Rutherford”, usando el siguiente enlace:

https://phet.colorado.edu/sims/html/rutherford-scattering/latest/rutherford-scattering_en.html

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

De acuerdo a la explicaciones formuladas por

Rutherford, ¿cuál de los siguientes esquemas era el más apropiado para explicar la estructura del átomo?

¿Cuál fue la conclusión que sacaron estos científicos a partir de este experimento?

a. Que el núcleo es positivo, por eso no dejaba pasar las partículas alfa.

b. Que el átomo era vacío pero los neutrones desviaban las partículas alfa.

c. Que el núcleo es grande pero neutro, por eso las partículas alfa pasaban.

d. Que el núcleo es positivo pero pequeño, por eso las partículas alfa pasaban.

e. Que los electrones desviaban las partículas alfa porque tenían la misma carga.

¿Qué cambio en el experimento hubiera afectado significativamente la correcta interpretación de los resultados?

a. Usar protones en lugar de partículas alfa.

b. Usar una lámina de plata en lugar de una de oro.

c. Usar una lámina gruesa en lugar de una delgada.

a.

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20

Las conclusiones dadas por Rutherford no sustentaban cómo los electrones se podían mantener girando en una órbita indefinidamente, tomando en cuenta que con el tiempo tenían que perder velocidad y precipitarse al núcleo.

El modelo tampoco explicaba las radiaciones emitidas por algunos elementos químicos y la energía perdida por los electrones. Es así como, en 1913, Bohr sugiere que los electrones están girando alrededor del núcleo en órbitas circulares, como las órbitas planetarias, ocupando un lugar determinado en el espacio mientras su velocidad se mantenga; sin embargo, cuando esta disminuya el electrón pasará de una órbita a otra, aumentando su velocidad por la disminución de su radio, y regresando o viajando posteriormente a otra órbita cuando la velocidad de escape así lo permita. Es decir, los electrones se encuentran pasando de un nivel a otro constantemente.

Esta deducción permitió explicar por qué el átomo emite o absorbe energía en cantidades fijas, llamadas “cuantos”, cuando un electrón pasa de un nivel de energía menor a otro mayor una órbita a otra mediante la emisión o absorción de un fotón (salto cuántico).

Bohr llamo nivel de energía a cada órbita, calculó su radio y la energía necesaria para permanecer en cada nivel en función del número del nivel, la masa y velocidad del electrón y de h (constante de Planck).

A continuación se muestra un esquema del modelo:

8.5 Modelo de Bohr

La imposibilidad de dar una explicación teórica satisfactoria de los espectros de los átomos con más de un electrón usando los principios de la mecánica clásica, condujo al desarrollo del modelo atómico actual que se basa en la mecánica cuántica. También es conocido como el modelo atómico de orbitales, expuesto por las ideas de científicos como: Schrodinger y Heisenberg. Establece una serie de postulados, de los que cabe recalcar los siguientes:

• El electrón se comporta como una onda en su movimiento alrededor del núcleo.

• No es posible predecir la trayectoria exacta del electrón alrededor del núcleo.• Existen varias clases de orbitales (s, p, d, f) que se diferencian por su forma y orientación en el espacio.

• En cada nivel de energía hay un número determinado de orbitales de cada clase.

• Un orbital atómico es la región del espacio donde existe una probabilidad aceptable de que se encuentre un electrón. En cada orbital no puede encontrarse más de dos electrones.

+núcleo

EE

E1

1

2

2

3

rr

niveles de energía

8.6 Modelo Actual


21

Principio de onda-partícula de De Broglie:

Señala que la materia y la energía presentan caracteres de onda y de partícula; que los electrones giran por la energía que llevan y describen ondas de una longitud de onda determinada.

Principio estacionario de Bohr:

El mismo que señala que un electrón puede girar alrededor del núcleo en forma indefinida.

Principio de incertidumbre de Heisenberg:

Establece que es imposible conocer simultáneamente y con exactitud la posición y velocidad del electrón.

De acuerdo a las explicaciones formuladas por

Bohr, Schrödinger y Heisenberg, ¿qué sucede cuando un electrón disminuye su velocidad orbital?

a. Choca con el núcleo.

b. Se mueve a un orbital más lejano del núcleo.

c. Se mueve a un orbital más cercano al núcleo.

d. Absorbe energía, la cual se refleja en su espectro atómico.

e. Se ubica entre su nivel original y su nivel inmediatamente inferior.

Niels Bohr fue el primero en proponer (1923) que la periodicidad en las propiedades de los elementos se podía explicar mediante la estructura electrónica del átomo. Su propuesta se basó en su modelo atómico para el átomo,

en el cual las capas electrónicas eran órbitas electrónicas a distancias fijas al núcleo.

Un año después, E.C. Stoner incorpora el tercer número cuántico de la teoría de Sommerfeld en la descripción de las capas electrónicas. Sin embargo, ni el sistema de Bohr ni el de Stoner, describieron correctamente los cambios del espectro atómico en un campo magnético.

8.6.2 Distribución Electrónica

La distribución de los electrones en las distintas órbitas (niveles) y orbitales (subniveles) del átomo se puede hacer usando la Regla del Serrucho o el diagrama de Moeller pero siguiendo el principio de Aufbau que establece que sólo se pueden ocupar los orbitales con un máximo de dos electrones, en orden creciente de energía orbital: los orbitales de menor energía se llenan antes que los de mayor energía.

1s

2s

3s

4s

5s

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7s

2p

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5f

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8.6.1 El modelo se fundamenta en los siguientes principios:

A partir de la información anterior:

Cuál es la distribución electrónica para los siguientes átomos:

Berilio (Be) 4 electrones:

_________________________________________

_________________________________________


22

Magnesio (Mg) 12 electrones:

_________________________________________

_________________________________________

Calcio (Ca) 20 electrones: _________________________________________

_________________________________________

A partir de la información anterior:¿Qué tienen en común estos átomos? ¿Consideras que deberían tener propiedades similares?_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

¿Cuál es el número máximo de electrones para un átomo que tiene 4 niveles ocupados?

a. 20 b. 36 c. 60 d. 70 e. 38

Si el último término de la configuración de un

átomo es 5d³, ¿cuántos electrones tiene el átomo?

a. 73 b. 41 c. 59 d. 71 e. 65

¿Cuántos electrones hay en un átomo que tiene 10 electrones en el cuarto nivel?

a. 32 b. 30 c. 28 d. 40 e. 36

8.6.3 Tabla Periódica

Es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico (número de protones), por su configuración electrónica y sus propiedades químicas. Este ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna.

Las filas de la tabla se denominan períodos y las columnas grupos. Algunos grupos tienen nombres. Así por ejemplo el grupo VII es el de los halógenos y el grupo VIII el de los gases nobles. La tabla también se divide en cuatro bloques con algunas propiedades químicas similares. Debido a que las posiciones están ordenadas, se puede utilizar la tabla para obtener relaciones entre las propiedades de los elementos, o pronosticar propiedades de elementos nuevos aún no descubiertos o sintetizados.

Mendeléyev publicó en 1869 la primera versión de tabla periódica que desarrolló para ilustrar tendencias periódicas en las propiedades de los elementos entonces conocidos, al ordenar los elementos basándose en sus propiedades químicas, además de pronosticar algunas propiedades de elementos entonces desconocidos que luego ocuparían los lugares vacíos en su tabla.

8.7 El Núcleo

El átomo más pequeño tiene un diámetro aproximado de 10-10 m mientras que el núcleo tiene aproximadamente 10-16 m de diámetro, El núcleo concentra el 99,9% de la masa del átomo y está compuesto de partículas llamadas protones (con carga positiva igual a la de un electrón) y neutrones, sin carga. La masa del


23

neutrón es ligeramente mayor que la del protón y aproximadamente 1 850 veces mayor que la del electrón. El número de neutrones no afecta directamente la estructura electrónica pero su número permite estabilizar el núcleo al evitar las interacciones entre los protones.

En átomos ligeros es suficiente tener una cantidad similar de protones y neutrones para estabilizar el núcleo. Por ejemplo, el átomo de Calcio tiene 20 protones y 20 neutrones a diferencia de átomos como la Plata con 47 protones y 60 neutrones para evitar la interacción eléctrica entre los protones y favorecer la fuerza nuclear fuerte entre nucleones. El último elemento estable es el Plomo con 82 protones y 126 neutrones. A partir del Bismuto los elementos son inestables o radiactivos porque sin importar el número de neutrones el núcleo ya no se estabiliza.

El átomo suele compararse con un estadio de fútbol donde los electrones serían como cabezas de alfiler orbitando a la altura de las gradas más alejadas mientras el núcleo atómico ocuparía el espacio de un guisante justo en el centro de la cancha. Esto significa que si se pudiesen compactar los átomos que componen a todos los seres humanos de la Tierra ocuparían el volumen de un cubito de azúcar extremadamente pesado.

Como los protones en el núcleo son positivos deberían repelerse, de modo que debe haber una fuerza que los mantenga juntos. Esta fuerza, llamada fuerza nuclear fuerte, debe ser grande para evitar la repulsión entre los protones porque es claro que la fuerza de atracción gravitacional entre los nucleones (protones o neutrones) es muy pequeña para mantenerlos juntos, debe tener un rango corto porque no se ven efectos más allá del núcleo y es muy probable que incluyan a los

8.8 Fuerza Nuclear

8.9 Número Atómico ( Z ) yNúmero De Masa ( A )

Se llama número atómico o protónico al número de protones o electrones que posee un átomo, se representa con la letra Z y es una característica de la distribución electrónica del átomo. El número de masa o nucleónico, expresa el número de partículas que tiene el núcleo, es decir, el número de protones y neutrones y se representa con la letra A. En general, la notación que se emplea para los elementos de la tabla periódica es:

XAZ siendo X el símbolo del elemento.

¿Qué relación existe entre el número de masa, el número atómico y la masa atómica de un elemento?

a. La masa atómica tiene el mismo valor que el número de masa.

b. El número de masa más el número atómico es igual a su masa atómica.

c. Con el número de masa y el número atómico se calcula su masa atómica.

d. Con la masa atómica se calcula su número de masa y su número atómico.

e. La masa atómica depende del número de masa pero no del número atómico.

Vivimos en un ambiente rodeado de radiación porque existen elementos que poseen átomos un poco distintos a los átomos más abundantes, los cuales natural y constantemente emiten radiaciones como es el caso del uranio repartido

neutrones, ya que átomos pequeños necesitan menos neutrones para estabilizar el núcleo que los átomos grandes.


24

La materia se presenta en cuatro estados o formas de agregación: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Los tres primeros en condiciones ambientales son los más importantes, y dependen del grado de cohesión y movilidad de las partículas (átomos, iones o moléculas), es decir, dependen de las fuerzas que prevalecen en cada una de ellas por acción de la presión y temperatura que se evidencia en un diagrama de fases.Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, por ejemplo, el agua.

ACTIVIDAD

¿Qué sucede con las moléculas si se aumenta la temperatura de un objeto sin hacerlo cambiar de estado?

Formula una hipótesis y valídala utilizando el siguiente simulador:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/solido.htm

_________________________________________

_________________________________________

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en la corteza terrestre. El hombre ha aprendido a utilizar esta radiación para mejorar la agricultura, la alimentación, la industria y la salud humana, por ejemplo, al diagnosticar enfermedades o curar el cáncer. Un isotopo es un átomo de un mismo elemento que tiene un núcleo con un número ligeramente distinto de neutrones.

9.1 Definición

A partir de la lectura anterior, si la suma de los números atómicos de tres isótopos es 45 y la

suma de sus números de masa es 96. ¿Cuál de los siguientes valores puede representar el número de neutrones de uno de los isótopos?

a. 11 b. 24 c. 18 d. 35 e. 32

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA9


25

9.2 Teoría molecular de los estados de la materia

La teoría cinético-molecular permite explicar el comportamiento de las sustancias en cada uno de los estados, a partir de principios o postulados generales que, comúnmente, se resumen de la manera siguiente:

• La materia es discontinua, es decir, está formada por entidades muy pequeñas llamadas partículas (átomos o moléculas).

• Las partículas están en continuo movimiento, chocando entre sí de manera elástica, como resultado de la interacción entre dos fuerzas: de cohesión y de repulsión.

• Entre las partículas existen interacciones, más o menos intensas dependiendo del estado de agregación.

9.3 Variables de Estado: Temperatura, Presión, Volumen

La temperatura es la medida de la energía térmica (energía cinética media de todas las partículas que forman un cuerpo) de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a –273ºC, por lo tanto la equivalencia entre una escala y otra es K = °C + 273.

La temperatura es proporcional a la energía cinética. Cuanto mayor es la velocidad media de las partículas, mayor es la temperatura y en el caso de las moléculas del gas aumenta o

9.3.1

9.3.2

Temperatura

Presión

La presión (P) es la relación que existe entre una fuerza (F) y la superficie (S) sobre la que se aplica. Se calcula con la fórmula:

Cuando se trabaja con gases la unidad de presión más común es la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mm Hg), sabiendo que una atmósfera equivale a 760 mm Hg, mientras cuando se trata de sólidos y líquidos la unidad más común es el Pascal (1 N/m2)

En la presión del vapor de un líquido, ciertas moléculas superficiales de un líquido poseen mayor energía cinética que las moléculas interiores, por lo que abandonan fácilmente la fase líquida para pasar a la fase gaseosa (vapor). Este proceso se ve favorecido directamente por la temperatura, la superficie libre del líquido y la presión del vapor del líquido.

La presión en los gases, se relaciona con el número de impactos que se producen entre las partículas de un gas. Cuanto mayor sean los impactos, mayor es la presión.

disminuye la velocidad de las mismas.

La temperatura de ebullición de un líquido, es la temperatura a la cual hierve un líquido, esto siempre y cuando su presión de vapor sea igual a la presión externa.

Por otro lado, el calor es una cantidad de energía y es una expresión de la transferencia de energía entre un cuerpo caliente y otro frío. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos están vibrando.


26

En los gases, se cumple:

• Cuando la temperatura es constante, la presión aumenta al disminuir el volumen o disminuye al aumentar el volumen.

• Cuando la presión es constante, el volumen aumenta al aumentar la temperatura o disminuye al disminuir la temperatura.

• Cuando el volumen es constante, la presión aumenta al aumentar la temperatura o disminuye al disminuir la temperatura.

Revisar: www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema2/index2.htm

En el siguiente cuadro se muestra la variación de la temperatura de ebullición del agua según la altitud y la presión atmosférica:

Lugar Presión atm

Callao 0 m 760 mm Hg 100°C

Huánuco 1 220 m 662 mm Hg 96,2°C

La Paz 3 400 m 487 mm Hg 88°C

Monte Everest 8 882 m 344 mm Hg 72°C

Tomado de: Química: análisis de principios y aplicaciones 2015.

Altitud (S.N.M.) Punto de ebullición

A partir de la información proporcionada, responde las siguientes preguntas:

¿Por qué en las ciudades del Callao y la Paz existe un diferente punto de ebullición del agua?_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

¿Qué cambios se producen en las fuerzas intermoleculares al aumentar la presión atmosférica? _________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

9.3.3 VOLUMEN

El volumen es todo el espacio ocupado por algún tipo de materia. En el caso de los gases, estos ocupan todo el volumen disponible del recipiente que los contiene porque están en continuo movimiento.

Hay muchas unidades para medir el volumen, pero las más comunes para líquidos y gases son el litro (L) y el mililitro (mL) mientras que para los sólidos se usa m3 o cm3.El volumen en los gases, se relaciona con la distancia que existe entre las partículas del gas. Cuanto más separadas están más volumen ocupan.


27

Altitud (S.N.M.) Punto de ebullición

Asp

ecto

s m

acro

scóp

icos

Forma Definida Definida Indefinida

Volumen Definido Definido Indefinido

Comprensibilidad Incompresible Muy pequeña Muy grande

Facilidad para pasar a fase de vapor Muy baja Alta ------

Difusión Muy baja Regular Alta

Asp

ecto

s m

icro

scóp

icos

Fuerzas intermoleculares F cohesión > F repulsión F cohesión = F repulsión F < F repulsión

Distancia intermolecular No existe Muy pequeña Muy grande

Desorden molecular (entropía) Baja Regular Alta

Tipo de movimiento molecular Vibratorio Vibratorio y

deslizamientoMovimiento y desplazamiento

cohesión

Estado físico

Sólido Líquido Gaseoso

Diagrama de partículas

COMPARACIÓN MACROSCÓPICA Y MICROSCÓPICADE LOS TRES ESTADOS DE LA MATERIA

La ciudad de Puno se encuentra ubicada a

3827 m de altitud ¿Qué se puede predecir de la temperatura de ebullición del agua en esta ciudad?_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________


28

Diagrama de fases:

Es la representación gráfica de la transición entre los estados sólido, líquido y gaseoso, tomando en consideración las condiciones de temperatura y presión en la que se encuentran.

Revisa la animación:

https://jecbciencias.jimdo.com/contenidos-ayudas/curva-de-calentamiento-diagrama-de-fases/

Inicialmente un trozo de hielo se encuentra a –20°C, y es retirado del congelador para ser calentado hasta alcanzar una temperatura de 120°C, tal y como se muestra en la siguiente figura:

1. ¿Qué sucede con las fuerzas intermoleculares en cada uno de los tramos que se presentan en la gráfica?

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

2. ¿Qué cambios de estado suceden durante el proceso?

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

3. ¿Qué sucede durante un cambio de estado?_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________

CURVA DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DE UNA SUSTANCIA AL PASAR DE UNA FASE A OTRA

Fuente adaptada: https://i.ytimg.com/vi/Xq8jIPsmHMs/hqdefault.jpg


29

Normalmente, una sustancia experimenta un cambio de temperatura cuando absorbe o cede calor al ambiente que le rodea. Cuando una sustancia cambia de fase absorbe o cede calor sin que se produzca un cambio de su temperatura. El calor Q que es necesario aportar para que una masa m de cierta sustancia cambie de fase es igual a:

Q = m.LDonde: L se denomina calor latente de la sustancia y depende del tipo de cambio de fase.

Por ejemplo: para que el agua cambie de sólido (hielo) a líquido, a 0ºC se necesitan 334 x 103 J/kg y para que cambie de líquido a vapor a 100ºC se requieren 2 260 x 103 J/kg. En la siguiente tabla, se proporcionan los datos referentes a los cambios de estado de algunas sustancias.

9.4 Cambios de estado

Sustancia T fusión ºC Lf ·103(J/kg) T ebullición ºC Lv ·103(J/kg)

Hielo (agua) 0 334 100 2260

Alcohol etílico -114 105 78.3 846

Acetona 96 56.2 524

Benceno 5.5 127 80.2 396

Aluminio 658.7 2300 9220

Estaño 231.9 59 2270 3020

Hierro 1530 293 3050 6300

Cobre 1083 214 2360 5410

Mercurio 11.73 356.7 285

Plomo 327.3

22.5 1750 880

Potasio 64 60.8 760 2080

Sodio 98 113 883 4220

322-394

-38.9

-94.3

Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física elemental, Edt. Mir (1975) págs. 74-75

4. Si cada división en el eje de tiempo equivale a 2 minutos, ¿cuál es el ritmo de calentamiento (en °C/min) del agua líquida?

_________________________________________

_________________________________________

_________________________________________


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Los cambios de estado se pueden explicar de forma cualitativa del siguiente modo:

• En un sólido los átomos y moléculas ocupan las posiciones fijas de los nudos de una red cristalina.

• Un sólido tiene en ausencia de fuerzas externas un volumen fijo y una forma determinada.

• En un líquido, los átomos y moléculas vibran, alrededor de sus posiciones de equilibrio estable, cada vez con mayor amplitud a medida que aumenta la temperatura. Cuando se incrementa aún más la temperatura, se vencen las fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos y moléculas en el líquido. Las moléculas están alejadas unas de las otras, se pueden mover por todo el recipiente que las contiene.

• Un gas adopta la forma del recipiente que lo contiene y tiende a ocupar todo el volumen disponible.

• Determinar el calor que hay que suministrar para convertir 1g de hielo a –20ºC en vapor de agua a 100ºC (calor específico del hielo: c = 2090 J/(kg K); calor de fusión del hielo: Lf = 334 x 103 /kg; calor específico del agua: c = 4180 J/(kg K); calor de vaporización del agua: Lv = 2260 x 103 J/kg).

Si disponemos de una fuente de calor que suministra una energía a razón constante en J/s podemos calcular la duración de cada una de las etapas.

En la figura, (no a escala), se muestra cómo se va incrementando la temperatura a medida que se aporta calor al sistema. La vaporización del agua requiere de mayor cantidad de calor en relación al calor necesario para la fusión.

hielo

hielo + agua

agua

agua + vapor

vapor

-20

0

50

100

t

T

9.4.1Conservación de la masa en los cambios de estado

La ley de Lavoisier o ley de la conservación de la masa, menciona que “La masa no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Bajo en este principio, en un proceso de cambio de fase podrá verificarse que la masa total del sistema siempre se mantiene constante.

En un recipiente térmicamente aislado se tienen 60 g de hielo y 20 g de agua ambos a la temperatura de 0 ºC. Si se suministran 8 350 J de calor al sistema, comprobar que la masa inicial y final de hielo y agua en el recipiente se conserva (masa inicial de hielo: m = 60 g; masa inicial de agua: m = 20 g; calor de fusión del hielo: Lf = 334 x 103 J/kg).

A partir de la información anterior, respondemos:

1. ¿Qué cantidad de calor es necesario para fundir 200 g de benceno a 5,5ºC?

2. Si en un recipiente térmicamente aislado se tiene 2 litros de agua pura a 10ºC e introducimos un trozo de hielo de 1 kg a 0ºC, ¿cuál es la composición final de la mezcla?

Datos:

calor específico del agua: c = 4180 J/(kg K); calor de fusión del hielo: Lf = 334 x 103 J/kg


31

La transferencia o transmisión del calor de una región a otra se puede efectuar sólo por alguna de estas tres formas:

9.5 Propagación del calor

Es la transferencia de calor a través de un cuerpo o entre dos cuerpos en contacto, sin que se desplacen las moléculas de los mismos. Ocurre sólo en los materiales sólidos.

Por ejemplo: Una barra de metal cuyo extremo se acerca a la llama, permite que fluya calor hasta su extremo opuesto.

La transferencia de calor se realiza según la facilidad con lo que permita el material, de lo cual surge el concepto de Conductividad Térmica.

9.5.1Conducción

Es la transferencia de calor entre dos partes de un cuerpo a causa del desplazamiento de sus moléculas. Ocurre sólo en los fluidos (líquidos

Es la transferencia de calor de un cuerpo a otro cuerpo distante, el proceso es más eficiente en el vacío, es decir cuánto menos materia se encuentre entre ellos.

Esta transferencia se logra gracias a que la energía se transporta por medio de ondas electromagnéticas las cuales pueden propagarse en un medio como el aire o por el vacío.

9.5.2

9.5.3

Convección

Radiaciónmenos calienteMás caliente

y gases). El movimiento de las moléculas se origina por la diferencia de densidades que hay dentro de la sustancia, generando corrientes de convección desde las partes más calientes hacia las más frías en la masa del fluido.

Por ejemplo: Cuando se calienta un recipiente con agua, las moléculas del líquido que están en contacto con la zona caliente (llama) se mueven hacia la superficie donde se encuentran con el resto de moléculas más frías, haciendo que a su vez estas moléculas frías se desplacen hasta la zona de calor y comiencen el ciclo nuevamente.

Corrientes de convección en un líquido


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A partir de la información dada, respondemos:

1. En la imagen se tiene una barra metálica del cual se suspenden unos clips con cera.

¿Qué tipo de transferencia de calor se quiere evidenciar?

a. Conducción b. Convecciónc. Radiación

3

21

2. Una ventiladora se emplea para enfriar ambientes calientes. ¿Qué tipo de transferencia se da cuando la ventiladora funciona?

a. Conducción b. Convecciónc. Radiación

3. Observa la imagen e identifica los tipos de transferencia de calor.

( ) Conducción ( ) Convección( ) Radiación

Por ejemplo: Una lámpara incandescente emite luz y calor en forma de radiación, es decir emite ondas de luz visible (que nos permiten ver) y ondas infrarrojas (que nos dan la sensación de calor).


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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

• Ministerio de Educación. Rutas del aprendizaje. VI ciclo. Área Curricular de Ciencia, Tecnología y Ambiente. 2015. Lima. Ministerio de Educación.• Ministerio de Educación. Rutas del aprendizaje. V ciclo. Área Curricular de Ciencia, Tecnología y Ambiente. 2015. Lima. Ministerio de Educación. • Ministerio de Educación. Rutas del aprendizaje. IV ciclo. Área Curricular de Ciencia, Tecnología y Ambiente. 2015. Lima. Ministerio de Educación.• Ministerio de Educación. Rutas del aprendizaje. III ciclo. Área Curricular de Ciencia, Tecnología y Ambiente. 2015. Lima. Ministerio de Educación.• Resolución Ministerial 281-2016-MINEDU 3 de junio del 2016 aprobación del Currículo Nacional de la Educación Básica • Resolución Ministerial N° 649-2016- MINEDU 15 de diciembre del 2016 aprobación del Programa Nacional de Educación Inicial, Primaria y Secundaria.• Comprensión a través del diseño. Asociación para la Supervisión y Desarrollo del Currículo Alejandría, Virginia USA. GRANT WIGGINS y JAY Mc TIGHE (2005) 2da edición ampliada.• Ministerio de Educación. Guía de uso y conservación del Kit de máquinas simples. 2016. Lima.• Ministerio de Educación. Guía de uso y conservación del Kit de fuerza y dinámica. 2017. Lima

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