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Departamento de Ciencias. Área de Física

Apuntes Prof.: C.Severino. C A. Suárez.L

Fecha 04 05 16

Curso: 7° Básico

Los gases

Nombre: ………………………………………………………………. Curso: …………

SOLO PARA USO INTERNO

Apuntes: Los gases-Nivel 8° Básico-

Contenidos

Los gases

01) El modelo corpuscular de la materia

1.1 Ideas previas. 1.2 Qué es un modelo.1.3 Concepto de densidad.1.4 Concepto de presión.

02) Gases

2.1 Propiedades de los gases. 2.2 Relaciones entre variables: presión, volumen y temperatura. 2.3 Principio de pascal: Dispositivo hidráulico.

03) La atmósfera

3.1 ¿Qué es la atmósfera? 3.2 Destrucción de la capa de ozono. 3.3 Presión atmosférica.

04) Guía de recapitulación de contenidos

Aprendizajes esperados

01) Identifican, demuestran experimentalmente e interpretan propiedades relevantes de los gases en términos de un modelo corpuscular.

02) Reconocen características de la presión que ejerce un gas y las explican en términos del modelo corpuscular.

03) Explican fenómenos y procesos cotidianos relacionados con el concepto de densidad y la presión atmosférica.

04) Manejan en término cualitativos, la relación entre la presión y la temperatura de un gas encerrado en un recipiente.

01) El modelo cinético molecular de la materia

1.1 Idea previas

a) ¿Qué hace que un gas sea diferente a un sólido? Responde

b) ¿Qué hace que un gas sea diferente a un líquido?

c) ¿Qué utilizan los científicos para describir y explicar el comportamiento microscópico de la materia?

1.2 ¿Qué es un modelo?

Como has estudiado en la asignatura de Química, los ladrillos con los cuales se construye la materia son los átomos.También se reconoce que el átomo no posee un color determinado y más aún es imposible localizarlo en un punto del espacio. Se acostumbra a representar a los átomos como esferas perfectas, sin embargo esto es sólo una representación de la realidad: no es la realidad.La existencia de los átomos es más aceptada por una vía indirecta, ya que éstos al interactuar pueden dejar huellas en su camino de la misma manera que un cometa en su trayectoria deja una estela (hielo). El rastro que dejan permiten detectar su presencia sin realmente individualizarlo.

Podemos con honestidad reconocer que los sentidos humanos juegan un papel importante en el contacto y conocimiento de nuestra realidad, pero al nivel atómico son muy limitados; luego es necesario planificar experimentos de laboratorios muy rigurosos y con ayuda de instrumentos muy sensibles y sofisticados detectar la presencia de lo que no podemos ver: el átomo.La elaboración de un modelo en ciencia requiere imaginación, paciencia, conocimiento y libertad para efectuar correcciones en él, con el fin que responda en forma lógica con lo que pretende explicar.Existen modelos diversos en ciencia tales como: la célula, el átomo (existen varios) , el modelo de un gas, el modelo de un fluido a través de una cañería, el modelo de un agujero negro, el modelo para representar el universo después de la gran explosión, etc..

En al átomo identificamos un núcleo (protones y neutrones) y una envoltura o corteza (electrones)

Apuntes: 8º Básico -Los gases-

¿Qué modelo utilizaremos como representación de la materia?

A lo largo de la historia del pensamiento humano se ha elaborado un modelo a cerca del cómo está constituida la materia, se conoce con el nombre de:

MODELO CINÉTICO MOLECULAR DE LA MATERIA

Según él, todo lo que vemos está formado por unas partículas muy pequeñas (esferas rígidas), que son invisibles aún a los mejores microscopios. Estos corpúsculos están en continuo movimiento y entre ellos existen fuerzas atractivas. Los corpúsculos al estar en movimiento, se encuentran a una cierta distancia unos de otros.

¿Cómo podemos aumentar la vibración de las partículas de un sólido?

Guía: Modelo de la materia

01) Según las imágenes: ¿Cuál de ellas representaría mejor el modelo de la materia de un gas? Defienda su respuesta.

02) ¿Cuáles son las partes de un átomo?

03) ¿Cuáles son las partículas que forman parte del átomo?

04) Si no podemos ver un átomo, ¿cómo detectamos su presencia?

05) ¿Cuáles son las características del modelo cinético molecular?

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Representación de un sólido a nivel microscópico.Los resortes no existen, sólo simulan fuerzas mutuas que los corpúsculos se ejercen entre sí.


06) ¿Qué significa 1 cm3?

07) Los átomos de un trozo de fierro sólido, ¿no tienen distancia de separación (no hay vacíos)? Fundamente.

1.3 Concepto de densidad

En la vida diaria se habla que existen cuerpos más densos que otros, e incluso se habla que existen líquidos más densos que otros. En relación a lo último, ¿te has percatado que el aceite comestible flota en el agua? y ¿que el hielo flota en el agua?.Pero, ¿qué es densidad de una sustancia? y ¿de qué manera este concepto nos puede servir en ciencia y en lo cotidiano?

Dos bloques sólidos de igual volumen y forma pero de diferente naturaleza: uno de fierro y el otro de aluminio.

Fe Aluminio

¿Cuál tiene mayor masa? Resp: ¿Cuál es más denso? Resp:

Si ahora comparamos dos cuerpos A y B de igual naturaleza (fierro con fierro) , tal que A tiene mayor volumen que B

A B

.¿Quién tiene mayor masa? Resp:

¿Cómo será la densidad de A comparada con B? Resp:

Se define densidad “d” de una sustancia de masa “m” que ocupa un volumen “V” al cuociente:

Unidad: g/cm3 o kg/m3

Guía: Concepto de densidad

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01) Si tenemos una barra de chocolate y la partimos por la mitad, obtenemos dos trozos.

a) ¿Cómo es la masa de uno de los trozos respecto al chocolate original? b) ¿Cómo es la densidad de cualquiera de los trozos respecto al chocolate original?

02) Considerando la siguiente tabla:

(a 0°C y presión de 1 atm)Sustancia d(g/cm3)Hidrógeno 0,00009Aire 0,0013Corcho 0,24Gasolina 0,7Hielo 0,92Agua 1,0Agua de mar 1,03Glicerina 1,25Aluminio 2,7Fierro 7,6Cobre 8,9Plata 10,5Plomo 11,3Mercurio 13,6Oro 19,3Platino 21,4

03) ¿Qué significa que la plata tenga densidad de 10,5 g/cm3?

04) a) ¿Qué ocupa más volumen, 10 kg de fierro o 30 kg de fierro? b) ¿Cuál tiene mayor masa, 10 kg de fierro o 30 kg de fierro? c) ¿Cuál tiene mayor densidad, 10 kg de fierro o 30 kg de fierro?

05) a) ¿Cuál tiene mayor masa, 10 kg de fierro o 10 kg de aluminio? b) ¿Qué ocupa más volumen, 10 kg de fierro o 10 kg de aluminio? c) ¿Cuál tiene mayor densidad, 10 kg de fierro o 10 kg de aluminio?

06) ¿Qué método en el laboratorio puede emplearse para determinar la densidad de una piedra de forma irregular? Describa el proceso.

07) Tenemos una esponja seca en la mano. Al comprimirla, ¿qué se modifica en ella masa, volumen, peso o densidad?

08) Comparemos la densidad de una estrella (nuestro sol) con una enana blanca.

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a) ¿Cuál es la sustancia menos densa?

b) ¿Cuál es la sustancia más densa?

c) ¿Por qué el agua de mar es más densa que el agua pura?

d) Al observar la densidad del hielo y del agua, ¿por qué el hielo flota en agua?

e) Una esfera compacta de fierro, ¿flotará en agua salada? ¿Por qué?

f) Una esfera compacta de fierro, ¿flotará en Mercurio?

j) De un ejemplo en que un líquido tenga mayor densidad que un sólido.

1 ton= 1000 kg= 1000000 g

a) ¿Qué conclusión Ud. puede extraer de la densidad del Sol y de una enana blanca?

b) Podemos comprimir un cuerpo hasta reducirlo a un volumen cero?


09) Un tanque de gasolina tiene en su base un área de 0,75 m2 y su altura es de 2m. ¿Cuál es la masa de la gasolina contenida en el tanque?

1.4 Concepto de presión.

En el ámbito científico ¿qué entendemos por presión?

Se define presión (P) al cuociente entre la fuerza aplicada (F) y el área (A) en cual se distribuye. Es decir

En el sistema internacional, F se mide Newton (N) y el área A en m2.Luego para medir presión utilizamos el Pascal (Pa) en honor al científico y filósofo Blas Pascal, cuya equivalencia es la siguiente:

¿Qué significa que la presión ejercida por un cuerpo sea de 10 Pa?

Significa 10 N/m2 es decir, que por cada 1m2 se ejerce una fuerza de 10N.

En la vida cotidiana este concepto se manifiesta en forma multifacética:

Un clavo se entierra con relativa facilidad en la madera, porque el área de su punta es pequeña.a menor área , mayor es la presión. Se dice matemáticamente que la presión varía en forma inversa al área.La base donde se apoya una pared tiene mayor área en su base, para ejercer la menor presión posible.Los cuchillos deben estar afilados para ejercer la mayor presión posible a costa de la menor área posible.

¿Qué otros ejemplos de la vida cotidiana podrías mencionar?

Puedes percibir que presión involucra una fuerza, sin embargo no son conceptos equivalentes. Una misma fuerza puede producir diferentes presiones, dependiendo si ésta se distribuye en un área menor o mayor.

Si en una interacción participan dos cuerpos, tal como sucede cuando una persona empuja un mueble desplazándolo, lo describimos utilizando el concepto de fuerza: La persona ejerce fuerza sobre el mueble.

Cuando se aplica una fuerza es inevitable la existencia de otra fuerza que surge como una reacción de la primera, es decir que ambos cuerpos se influyen en forma mutua en la interacción. En el ejemplo

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anterior si bien el mueble se desplaza, también la persona que empuja es frenada por el mueble sobre todo si éste tiene mucho peso. Desde este punto de vista la fuerza es la acción de un cuerpo sobre otro. Una fuerza que nos parece familiar es la fuerza peso, que se manifiesta como la acción que ejerce el planeta sobre los objetos situados en sus cercanías: los atrae.

Una fuerza puede producir en otras cosas deformaciones, como estirar un elástico. También puede producir cambio de velocidad en los cuerpos en que se aplica, como cuando un auto choca contra un poste.

Guía: Concepto de presiónResponda en su cuaderno las siguientes preguntas:

01) Un prisma sólido se coloca sobre el piso según la posición A y la posición B.

B

Aa) ¿Cuál de ellos ejerce mayor fuerza sobre el piso?b) ¿Cuál de ellos ejerce mayor presión sobre el piso?

02) ¿Qué diferencia existe entre presión y fuerza?

03) Un sólido ejerce sobre el suelo una fuerza de 200 (N) en un área de 10 m2. a) Calcule la presión ejercida por el cuerpo. b) Interprete el significado del valor calculado en a).

04) Considerando la definición de presión,

a) Si el área es constante, a mayor fuerza, ¿qué se logra modificar y cómo? b) Si la fuerza se mantiene constante, a mayor área, ¿qué se logra modificar y cómo?

05) Un cuerpo A ejerce una fuerza sobre una pared de 500 N en un área de 5 m2. Otro cuerpo B ejerce una fuerza de 30 N sobre el suelo en un área de 0,5 m2.¿Qué relación se puede establecer entre sus presiones?

06) ¿Por qué se utilizan raquetas de nieve en el zapato, en ambientes de bajas temperaturas?

07) ¿Por qué la persona de la figura no sufre daños en el cuerpo a pesar que su cuerpo yace sobre

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clavos?

Palabras claves: Glosario

01) Átomo

02) Modelo cinético molecular

03) Densidad

04) Presión

05) Fuerza

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02) Los gases

2.1 Propiedades de un gas

¿Qué justifica el estudio de los gases?

Vivimos en un mundo rodeado de gases, algunos nos son familiares como el aire, el gas licuado utilizado en nuestras casas como fuente de energía, otros son temibles por su poder nocivo para la salud humana, como lo son los gases venenosos o químicos que se arrojan con fines bélicos o de carácter terrorista.

En general el tema de los gases, en la actualidad se vincula con el tema ambiental adquiriendo gran relevancia, porque involucra una actitud que el ser humano debe adoptar frente a los recursos naturales renovables y no renovables como también su aspiración de optar por una mejor calidad de vida.Lo anterior motiva un estudio de ¿qué son los gases?

Muchas veces percibes olores agradables cuando te acercas a la cocina del hogar, pudiendo adivinar la comida que se está preparando. De la cocina emanan gases que viajan de alguna manera y estimulan el olfato. Sin embargo muchos de los gases inhalados no se ven y aún más, hay gases muy conocidos como el oxígeno y el nitrógeno que son inodoros: esto es que no tienen olor.Algunas emanaciones son visibles como el humo que se sale de chimeneas industriales se caracteriza por un color oscuro, pero el humo ¿es un tipo de gas? ¿o son varios tipos de gases? Sabemos que respiramos aire y que de alguna manera aceptamos su naturaleza gaseosa.Pues bien, el aire como gas nos ayudará a entender más el comportamiento general de los gases.

¿Qué características o propiedades tienen los gases?

Considerando tus conocimientos previos, se puede afirmar que los gases poseen las siguientes propiedades:

Pueden comprimirse y expandirse. No tienen forma propia. Pueden moverse a través de otro gas (difusión) Pueden fluir a través de pequeños orificios. Oponen resistencia al movimiento de un cuerpo inmerso en el gas.

¿Qué hace a nivel microscópico que los gases sean diferentes a los sólidos y líquidos?

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Podemos acudir nuevamente al modelo cinético molecular, que en una forma más específica aplicando sólo a los gases adoptaría los siguientes postulados hasta el momento, como síntesis:

Las fuerzas de atracción entre las moléculas son despreciables (fuerzas de cohesión).

Consisten en Moléculas muy separadas en el espacio. El volumen real de las moléculas individuales es despreciable en comparación con el volumen total del gas como un todo.

Las moléculas están en constante movimiento caótico, chocan entre sí elásticamente (no pierden energía de movimiento debido a los choques) y pueden transmitir la energía de una molécula a otra.

Para reflexionar: ¿La materia tiene vacíos?

La concepción aristotélica en torno al vacío y la aceptación sin reservas de ésta dominaron hasta mediados del siglo XVII. Según Aristóteles la naturaleza tiende a llenar todos los espacios con cualquier medio a su alcance, siendo el vacío una imposibilidad física. La frase horror vacui vino a resumir esta creencia a través del tiempo, y se llegaron a inventar sustancias como el éter, con propiedades inconmensurables, no factibles de ser medidas, para "explicar" la presencia de espacios aparentemente vacíos.La crítica, no es de sorprender, fue iniciada por Galileo. La generación que le sucedió la continuó y la resolvió.“La naturaleza tiene horror al vacío”, fue un serio obstáculo para la aceptación de la teoría atomista de la materia, pues ésta implicaba “átomos moviéndose en el espacio vacío”, en palabras de Demócrito.Por lo que has aprendido en Química la materia es discreta, es decir existe materia y “cavidades sin llenar” en nuestro entorno. Se insiste en la idea que entre los átomos o moléculas de una sustancia está la presencia del vacío.

Podemos justificar que un gas es compresible ya que como no existe prácticamente fuerza de cohesión entre sus moléculas ocupa el mayor espacio posible, de este modo los corpúsculos están muy separadas, dejando gran espacio. Luego, podemos juntar más las moléculas mediante un “esfuerzo externo”, y aún así quedará espacio entre ellas sin ser ocupado por corpúsculos materiales.

¿Será posible comprimir un gas hasta que ocupe un volumen nulo?

Guía: Propiedades de los gasesResponda en su cuaderno las siguientes preguntas:

01) Expone un ejemplo de la vida diaria que evidencie la propiedad de un gas que se puede expandir.

02) Expone un ejemplo de la vida diaria que evidencie la propiedad de un gas que no tiene forma

propia.

03) Expone un ejemplo de la vida diaria que evidencie la propiedad de un gas que presenta difusión.

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04) Expone un ejemplo de la vida diaria que evidencie la propiedad de que un gas se puede fluir por

pequeños orificios.

05) Explica la propiedad del ejemplo 2 usando el modelo cinético molecular.

06) ¿Por qué hay globos que al soltarlos se elevan sin posibilidades de retornar?

07) ¿Qué utilidad le asigna al perfil aerodinámico de los automóviles y de las aviones?

08) ¿De qué manera llega el aroma del perfume a su nariz?

2.2 Relaciones entre variables: presión, volumen y temperatura

En ciencia los gráficos juegan un papel importante ya que nos permiten obtener información en forma visual del comportamiento de una variable en función de la otra.

¿Cómo varía el volumen de un gas en función de la temperatura?

Aquí la variable independiente es la temperatura expresada en Kelvin y la variable dependiente es el volumen expresado en unidades de volumen (por ejemplo en cm3 o ml).

Al realizar experimentos muy controlados se detecta que :

Al duplicar la temperatura el volumen se duplica

Al triplicar la temperatura el volumen se triplica

Al reducir a la mitad la temperatura el volumen disminuye a la mitad

Al reducir a la tercera parte la temperatura el volumen disminuye a su tercera parte etc..

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Gas en un recipiente cerrado: el pistón puede subir o bajar de acuerdo a la temperatura en el interior del fluido.


La gráfica obtenida para esta situación se muestra en la siguiente figura:

La gráfica origina una línea recta, que nos señala en lenguaje científico: el volumen de una masa gaseosa es directamente proporcional a la temperatura absoluta si la presión es constante.

Matemáticamente la aseveración anterior se anota:

Donde V: volumen del gas , T: temperatura absoluta , k: constante de proporcionalidad

¿Cómo explicar la temperatura de un gas según el modelo cinético molecular?

Las moléculas de un gas en el interior de un recipiente se mueven con diferentes velocidades, siendo algunas más rápidas y otras más lentas, la temperatura expresaría en forma cuantitativa un promedio de la actividad cinética de los corpúsculos del gas. Cuando usamos la palabra promedio la estamos empleando en forma similar a cómo se utiliza en el colegio cuando se habla que un alumno obtuvo un promedio de notas del año de un 6,5 por ejemplo. Podemos interpretar el resultado, diciendo que el alumno tiene un excelente rendimiento académico, sin embargo no podemos afirmar necesariamente que en todas las asignaturas obtuvo la misma calificación de un 6,5, ya que es posible que hubiese obtenido en algunos ramos notas 7 y en otros 6 u otras posibilidades a modo de ejemplo. Aún así, es suficiente saber el promedio de un alumno para tener una idea general de su rendimiento, siendo en muchas ocasiones innecesario conocer el detalle en cada asignatura, porque éstas pueden ser en cantidad demasiada. Para el caso de un gas, con mayor razón la cantidad de moléculas que están en movimiento es enorme, luego no tiene sentido conocer la velocidad de una en particular, sino que es razonable tener una visión cuantitativa de todas ellas, y para eso la temperatura es muy útil para evaluar esta actividad de movimiento de las moléculas.

Considerando esta explicación un aumento de la temperatura de un gas sin que la sustancia cambie de estado significa que la energía cinética de los corpúsculos aumenta- pues la velocidad se incrementa.

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¿Cómo varía la presión de un gas en función de su volumen?

Según la frase la variable independiente es el volumen y la variable dependiente es la presión.

Según la gráfica podemos afirmar que:

Al duplicar el volumen la presión se reduce a su mitad.

Al cuadruplicar el volumen la presión se reduce a su cuarta parte.

Si el volumen disminuye a su mitad la presión aumenta al doble.

En lenguaje matemático la presión es inversamente proporcional al volumen, lo cual se anota como:

Donde P: presión , V: volumen , k: constante de proporcionalidad


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Al colocar más carga (mayor presión) sobre el pistón el volumen disminuye de la masa gaseosa.La gráfica ya no corresponde a una línea recta sino que es una curva.


01) Presión de un gas

02) Temperatura de un gas

03) Volumen

04) Variables directamente e inversamente proporcionales.

Nota:

Un globo aerostático se eleva cuando se calienta el aire en su interior, con esto se modifica su densidad haciéndose más liviano que el aire circundante.No olvides que los gases calientes ascienden en relación a los más fríos.

Guía: Relaciones entre variables

01) La temperatura de un gas a nivel atómico, ¿con qué se relaciona?

02) La presión de un gas en un recipiente, ¿con qué se relaciona?

03) Si la presión es constante, a mayor temperatura, ¿qué sucede con el volumen y la densidad de un gas?

04) Si la temperatura es constante, a mayor presión, ¿qué sucede con el volumen y la densidad de un gas?

05) Si un proceso es isobárico, al duplicar la temperatura, ¿qué sucedería con el volumen y la densidad de un gas?

06) Si un proceso es isotérmico, al duplicar la presión de un gas, ¿qué sucede con el volumen y la densidad de un gas?

07) Un gas es sometido a un proceso isotérmico, la tabla registra diferentes estados de la misma masa gaseosa.

Graficar Volumen en función de la presión

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08) ¿Es posible comprimir un gas hasta que alcance un volumen nulo?

09) El comportamiento de dos variables X (independiente) e Y(dependiente) se muestran en la figuras:

Y Y

Usando un lenguaje matemático, qué se puede afirmar respecto a cada gráfico para ambas variables?

2.3 Principio de Pascal

¿Un líquido transmite fuerza o presión?

Cuando presionamos la jeringa de la figura, se observa que el aumento de presión se transmite a todos los puntos interiores del globo, lo que provoca salida de agua en varios orificios.

El hecho de que un líquido transmite presión, se puede utilizar en dispositivos hidráulicos para multiplicar el efecto de una fuerza.

¿Cuál es el fundamento físico de una máquina hidráulica?

Es el principio de Pascal: El aumento de presión en un líquido se transmite a todos sus puntos con la misma intensidad.

En la figura observamos que una fuerza pequeña en la rama delgada se multiplica en la segunda rama, ya que puede sostener mayor carga.

La relación matemática que describe esta situación es: Las fuerzas son directamente proporcionales a las áreas de los pistones.

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X X


F1/A1 = F2/A2

Si despejamos F2, obtenemos F2= A2/A1 x F1La expresión A2/A1 es un factor multiplicador de la fuerza F1.

Así por ejemplo si A2/A1 es igual a 10, entonces la fuerza F2 es 10 veces la fuerza F1.

03) La Atmósfera

3.1 ¿Qué es la atmósfera?

¿Cuál es la composición de la atmósfera?

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve a la Tierra y que se mantiene unida a ésta por la fuerza gravitacional.

La envoltura gaseosa de la Tierra juega un papel importante como base de la vida terrestre, cumpliendo funciones vitales como las siguientes:a) Es un techo protector contra las radiaciones procedentes del Sol. Así por ejemplo bloquea la

radiación ultravioleta que es nociva para el ser humano, pudiendo producir cáncer a la piel entre otros efectos.

b) También la atmósfera regula la temperatura terrestre, igualando, aproximadamente, la del día con la de la noche en promedio. En planetas sin atmósfera, las temperaturas son demasiado extremas para permitir el desarrollo de vida como la conocemos.

En términos relativos al tamaño de la Tierra, cuyo radio es alrededor de 6400 km, el espesor de la atmósfera es muy pequeño considerando que el 99% de su masa se concentra en los primeros 30 km sobre la superficie de la Tierra.

¿Qué es el aire?Es un conjunto de gases que está compuesto mayoritariamente por nitrógeno (78.1%) y oxígeno (20.9%). El 1% restante se reparte entre un conjunto de otros gases, entre los cuales destacan el argón (A) con una concentración de 0.93%, el anhídrido carbónico (CO2) con 0.033% y otros como el neón (Ne) y el helio (He) con concentraciones aún menores.

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Aparte de estos gases, que mantienen una concentración más o menos constante en los primeros 80 km sobre la superficie, la atmósfera terrestre contiene también una concentración variable (entre un 1% y 4% del volumen total) de vapor de agua (H2O). Este se incorpora a la atmósfera mediante el proceso de evaporación desde la superficie, y es removido de ella mediante el proceso de condensación en las nubes, y posterior precipitación en forma líquida (lluvia) o sólida (nieve o granizo).

El vapor de agua corresponde a la fase gaseosa del agua (H2O) que está presente en todos los ambientes, incluso en los más secos. El vapor de agua es un gas incoloro e inodoro, y no debe confundirse con las pequeñas gotas de agua líquida que constituyen las nubes o la niebla.

3.2 Destrucción de la capa de ozono

¿Cómo se produce la destrucción del O3 para la Tierra?

Otro gas importante en lo que se refiere al bloqueo de radiación solar, es el ozono(O3). La concentración máxima de ozono en la quimiosfera tiene lugar a unos 40 km de altitud y forma una especie de cinturón o faja protectora que se denomina ozonosfera. Gracias a esta capa que absorbe gran cantidad de rayos ultravioleta, es posible la vida vegetal y animal en la superficie de la Tierra que, de otra manera, sería rápidamente aniquilada por esa radiación.También las evidencias han mostrado que ciertos productos químicos hechos por el hombre, principalmente los halocarbonatos (halones) y los clorofluorocarbonos (CFCs), son responsables del agotamiento del ozono sobre la Antártida y es probable que jueguen un papel muy importante en las pérdidas globales de este gas.

Agujero de la capa de ozonoAntártico, 28 de octubre del 2002

Gracias a varios acuerdos internacionales se han disminuido en varios países la producción de gases que destruyen la capa de ozono, pero se espera que esta capa permanezca vulnerable por varias décadas. Posiblemente la reducción del agujero en la capa de ozono disminuirá hasta después de 50 años o más. Sin embargo, durante este período, el tamaño, la profundidad y la duración del agujero variarán de año en año debido a cambios naturales en las condiciones meteorológicas en la estratósfera.

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http://www.jornada.unam.mx/2002/ene02/020124/Images/035f1.jpg%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5


¿Qué consecuencias concretas puede producir el agujero de la capa de ozono?

Podemos citar los siguientes efectos nocivos:

Respecto a la salud de las personas: a) Daños a la piel: Los investigadores han confirmado que la radiación

ultravioleta repercute en la aparición de melanomas o tumores en la piel. En el caso de Chile, en la capital Santiago según un estudio realizado se evidencia un aumento de tumores malignos de un 105% en el año 1998 comparado con 1992, luego de haber revisado 330.000 biopsias.

b) Daño a los ojos: Uno de los efectos de la radiación ultravioleta son las quemaduras de la córnea y la conjuntiva caracterizada por visión opaca, mucho dolor, fobia a la luz, gran cantidad de lágrimas y espasmos en los párpados. Además la exposición crónica a los UV-B puede causar cataratas, según las cifras de la Organización Mundial de la Salud si se reduce un 10% la capa de ozono provocaría unos dos millones de nuevos casos.

Daños al medio ambientea) Impacto en las plantas: Hay indicios que un porcentaje significativo de vegetales sufre daño en el

DNA, las proteínas y el sistema de fotosíntesis. A esto se agrega la cadena que se forma por las interacciones de plantas e insectos, así como también una mayor radiación ultravioleta causa cambios en las flores, que influyen en el comportamiento de la polinización de los insectos.

b) Impacto en los ecosistemas acuáticos: Los efectos químicos y biológicos pueden alterar la cadena alimenticia, ya que las plantas marinas, principalmente el fitoplancton son importantes para los peces, pájaros, mamíferos marinos y humanos. Con niveles más altos de radiación ultravioleta se reducen la productividad del fitoplancton y las macroalgas, esto conlleva que se absorbe menos dióxido de carbono lo que acelera el calentamiento de la tierra.Con la última afirmación podemos percatarnos que el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono son problemáticas globales que se encuentran relacionadas entre sí.

¿Qué medidas propones para preservar nuestra atmósfera en una situación que nos permita aspirar a una mejor calidad de vida?

3.3 La presión atmosférica

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Si la atmósfera está constituida de muchos gases y éstos claramente poseen masa, surge una interrogante que es necesario responder:La envoltura gaseosa en cuyo fondo vivimos, ejerce fuerza sobre todos los objetos situados bajo de ésta, por lo que ejerce una presión sobre nosotros en particular. En realidad, es un inmenso océano de aire, en el que viven animales y plantas. El peso total de la atmósfera es de unos 6.000 billones de toneladas. Sin embargo, ese peso apenas lo notamos. A nivel del mar nuestro cuerpo soporta una presión de unos 10 N por cm². Esto quiere decir que en un cuadrado de lado 1 cm se distribuye un peso de 1 kilogramo de azúcar aproximadamente. La pregunta que surge es, ¿por qué no la sentimos?La presión ejercida sobre la piel se equilibra por la que ejerce hacia afuera el aire que entra en los pulmones y la sangre (presión interna). A causa de esto no advertimos su presencia en nuestros cuerpos, excepto cuando nos ubicamos a grandes altura respecto al nivel del mar. ¿Por qué sucede esto?Tarea: para investigar:

Averigua el cómo la presión atmosférica varía con la altura.

¿En qué unidades medimos la presión atmosférica?Unidades de presión1 atmósfera es la presión ejercida sobre una columna de mercurio de 76cm de altura al nivel del mar y a una temperatura de 0°C. a) 1 atm = 760mm Hg (1 atmósfera=1 atm) b) 1 atm = 101300 Pa c) 1 bar = 100000 Pa d) 1 torr = 133 Pa

( 1Torricelli= 1 torr)También se utiliza ( lb/pulg2) se lee:“ libra por pulgada cuadrada”, que en lo cotidiano se asocia a la acción de inflar un neumático en un taller mecánico.

1 lb/pulg2 = 6900 Pa¿Con qué instrumento medimos la presión atmosférica?El instrumento se denomina barómetro, existiendo de varios tipos. Entre ellos el más conocido, consiste en un tubo largo sumergido en Mercurio. En el interior del tubo también existe el mismo elemento, el cual puede desplazarse según la presión atmosférica existente. Al nivel del mar, y en condiciones atmosféricas normales, la presión de la atmósfera hace que la columna del líquido alcance la altura de mercurio 760 mm.

Para predecir el tiempo es imprescindible el uso de este instrumento. El barómetro es la base de todos los pronósticos meteorológicos.

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En la vida diaria la presencia de la presión atmosférica, no se aprecia en forma ostensible, ya que en general su efecto se puede percibir cuando existe una diferencia de presión entre dos lugares separados por algún objeto como por ejemplo una pared.Si uno de estos lugares 2 por ejemplo no ejerciera presión o si la ejerce en menor grado que 1, ¿qué sucedería?¿por qué un vidrio de ventana en una pared no se quiebra?

Aire Aire

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En los lugares 1(exterior de la casa) y 2(interior de la casa) ¡ambas fuerzas se contrarrestan o se anulan! Ya que tiene el mismo valor.Podemos comparar una piscina llena con agua con la atmósfera. Por experiencias personales, sabemos que a medida que nos sumergimos más en la piscina nuestros oídos experimentan mayor molestia, lo que indica indirectamente que la presión que ejerce el fluído sobre nuestro cuerpo aumenta.La profundidad de la piscina la medimos desde la línea de equilibrio del agua, de igual manera la presión atmosférica la evaluamos desde “la superfice del gas” verticalmente hacia abajo.

En la figura la presión en el punto A es menor que la presión en el punto B, porque A se ubica a menor profundidad que B.Entonces, ¿cuándo la presión atmosférica es nula?Si nos movemos en un plano horizontal la presión se mantien constante, solo se modifica cuando existen cambios de profundidad, en esta piscina de gas denominada atmósfera.

Guía: La atmósferaRespondan en su cuaderno las siguientes preguntas:

01) ¿Cuáles son los dos funciones importantes que la atmósfera desempeña para la tierra?

02) ¿Por qué la atmósfera se mantiene unida a la Tierra?

03) ¿Qué papel juega el ozono (O3) en la atmósfera?

04) ¿La densidad de la atmósfera es constante?

05) ¿Cuáles son los gases mayoritarios que conforman la atmósfera?

06) ¿Con qué aparato medimos la presión atmosférica?

07) ¿Por qué en el experimento de Torricelli la columna de mercurio no baja completamente?

08) Si el barómetro de Torricelli se ubica sobre la cima de un cerro de 7000 (m) de altura, la columna de mercurio descendería más o menos respecto al nivel del mar?

09) ¿Por qué el experimento de Torricelli se realizó con mercurio, y no con agua por ejemplo?

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h hA

hB

AB


10) ¿Por qué cuando te cortas con un cuchillo la piel, sangras?


01) Atmósfera

02) Gases invernaderos

03) Barómetro

04) Ozono

05) Presión atmosférica

Guía: Recapitulación de contenidosResponda en su cuaderno las siguientes las siguientes preguntas:

I) Comprendiendo los contenidos

01) ¿En qué zona de la atmósfera es más densa?

02) ¿Qué significa 40 N/m2? y ¿ 8000 kg/m3?

03) Cuando se realiza la cocción de comida en una olla tapada, la tapa se levanta en forma intermitente. ¿Por qué sucede esta situación?

04) ¿Por qué las personas cuando ascienden grandes alturas sobre el nivel del mar, tienen problemas para respirar?

05) ¿Por qué una bolsa de papas fritas que se adquiere en los negocios, a nivel del mar se aprecia más deformada, en cambio a grandes alturas como el Lago Chungará se aprecia más inflada?

06) ¿Por qué un desodorante aerosol tiene la indicación: no exponer a temperaturas mayores de 50 °C?

07) ¿Por qué los globos inflados en un patio cuando se celebra un cumpleaños en determinada época del año se revientan sin ninguna causa aparente?

08) ¿Por qué en una olla a presión la cocción de los porotos es más rápida que en un olla común?

09) ¿Por qué los globos inflados con Helio ascienden y se revientan a cierta altura?

10) ¿Qué peligro para los pasajeros tenían los dirigibles de la época de 1920?

11) ¿Por qué mucha gente piensa que los gases sólo existen encerrados en los recipientes como el gas licuado y no en nuestro entorno? Si tiene dudas de la respuesta te sugerimos entrevistar gente de la calle , para ello formula dos preguntas que te permitan obtener información.

12) ¿Qué peligro encierra la situación de dejar libremente emanar gas del balón de la casa en un recinto cerrado?

13) ¿Por qué en la Tierra podemos beber sin ningún problema un refresco mediante una

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bombilla, en cambio en la Luna en las mismas condiciones no lo podemos realizar?

14) En Chile te has percatado que en algunos centro de comida (restaurant) los avisos de sector de fumadores y no fumadores. ¿Consideras correcta esta medida a la luz de la protección y el respeto a la salud humana?

15) Si la atmósfera, “aplasta al ser humano”, ¿por qué no la sentimos?

16) ¿Por qué es peligroso agujerear el casco de un avión en vuelo?

17) Se prende fuego con algunos trozos de papel en el interior de una botella de boca ancha.

Enseguida se ubica un huevo cocido sin cáscara sobre la botella. ¿Por qué el huevo penetra al interior de la botella? Explique.

II) Selección múltiple

01) ¿Cuál de las siguientes magnitudes no es una propiedad de un gas encerrado?

A) VolumenB) MasaC) FuerzaD) Densidad

02) 10 Pascales se interpreta como:

A) Por cada 10m2 se ejerce una fuerza de 10N.B) Por cada 1 m2 se ejerce una fuerza de 10N.C) Por cada 10 m2 se ejerce una fuerza de 1N.D) Por cada 1 m2 se ejerce una fuerza de 1N.

03) ¿Con qué instrumento medimos la presión atmosférica?

A) Termómetro B) Barómetro C) Anemómetro D) Manómetro

04) Dos cuerpos A y B de diferente naturaleza y tamaño se colocan en una superficie con arena, se observa que el cuerpo A se hunde más que el B. Esto se interpreta correctamente señalando que:

A) El cuerpo A tiene mayor peso que el B.B) El cuerpo A es más denso que el B.C) El cuerpo A ejerce mayor presión.D) El cuerpo A tiene mayor área de contacto con la superficie que el cuerpo B.

05) Un cuerpo A de peso 10N y de área 2m2. Otro cuerpo B de peso 5N y área 1m2 se colocan sobre una misma superficie, qué relación existe entre sus presiones ejercidas?

A) La presión A es el doble que la de B.B) La presión de A es la mitad que la de B.C) La presión de A es igual a la de B.D) La presión de A y B son diferentes.

06) Los ladrillos A y B son idénticos, se colocan sobre una superficie como lo muestra la figura. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones es verdadera?

A) A ejerce más fuerza que B.B) A ejerce menos fuerza que B.

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C) A ejerce más presión que B. A BD) A y B ejercen la misma presión.

07) Una masa de aire se encuentra herméticamente encerrada en un recipiente, al aplicarle calor al extremo inferior del envase, se afirma que:I) Las moléculas del gas disminuirán de velocidad.II) La presión del gas aumenta.III) El volumen del gas no se modifica.Es (son) verdadera(s):

A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo II y III D) Sólo I y II

08) Para modificar el volumen de una gas encerrado en un recipiente, se puede lograr:I) Disminuyendo su temperatura.II) Aumentando la presión.III) Aumentando la temperatura.Es (son) verdadera(s):

A) Sólo IB) Sólo IIIC) Sólo I y IID) I II y III

09) Según el modelo corpuscular de la materia, ésta es discontinua porque:

A) los átomos están en constante movimiento. B) los átomos de los gases chocan entre sí. C) existen espacios vacíos entre las moléculas. D) no existen espacios entre las moléculas de un cuerpo sólido.

10) La presión atmosférica en la cima de una montaña de 6000 metros:

A) Será igual que la presión a los 0 metros. B) Será mayor que la presión a 3000 metros C) Será menor que la presión a 3000 metros. D) No variará.

11) En una máquina hidráulica , sobre el pistón de área 2 m2 se ejerce una fuerza de 10 N., ¿Qué fuerza se ejerce sobre el otro pistón de área 20m2?

A) 5 NB) 20 NC) 50 ND) 100 N

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