Ámbito científico tecnolóxico - edu.xunta.gal · 2.2.1 Efectos da calor sobre as substancias ......

Educación secundaria para persoas adultas

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Ámbito científico tecnolóxico Educación a distancia semipresencial

Módulo 1

Unidade didáctica 5

A materia

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Índice

1. Introdución........................................ .........................................................................3

1.1 Descrición da unidade didáctica ................................................................................... 3 1.2 Coñecementos previos ................................................................................................. 3 1.3 Suxestións para a motivación e o estudo...................................................................... 3

2. Secuencia de contidos e actividades ................ ......................................................4

2.1 A materia e as súas propiedades. Magnitudes e unidades ........................................... 4 2.1.1 Lonxitude............................................................................................................................................................6 2.1.2 Superficie ...........................................................................................................................................................8 2.1.3 Masa...................................................................................................................................................................9 2.1.4 Temperatura.....................................................................................................................................................10 2.1.5 Tempo ..............................................................................................................................................................10 2.1.6 Volume .............................................................................................................................................................10 2.1.7 Densidade ........................................................................................................................................................12

2.2 Estados da materia..................................................................................................... 14 2.2.1 Efectos da calor sobre as substancias.............................................................................................................16

2.3 Clasificación da materia. Substancias puras e mesturas ............................................ 19 2.4 A atmosfera terrestre .................................................................................................. 20

2.4.1 Estrutura da atmosfera.....................................................................................................................................20 2.4.2 Fenómenos atmosféricos .................................................................................................................................21 2.4.3 Clima e tempo atmosférico...............................................................................................................................23 2.4.4 A importancia da atmosfera. O impacto da contaminación..............................................................................24

3. Resumo de contidos ................................. ..............................................................28

4. Actividades complementarias........................ ........................................................29

5. Exercicios de autoavaliación ....................... ..........................................................31

6. Solucionarios...................................... .....................................................................33

6.1 Solucións das actividades propostas .......................................................................... 33 6.2 Solucións das actividades complementarias............................................................... 39 6.3 Solucións dos exercicios de autoavaliación ................................................................ 42

7. Glosario........................................... .........................................................................44

8. Bibliografía e recursos............................ ................................................................46

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1. Introdución

1.1 Descrición da unidade didáctica

A palabra materia é un termo moi xeral; calquera cousa en calquera parte do universo, desde a estrela máis afastada ata o máis pequeno lixo de po, está composta por materia. Todo o que nos arrodea e podemos percibir cos nosos sentidos está formado por materia. A mesa que temos diante, o bolígrafo con que escribimos, a auga que bebemos e o aire que respiramos son materia.

Nesta unidade trátase a materia, e nela analízanse as súas propiedades e a súa diversi-dade, canto aos seus estados e a diferenza entre mestura e substancia pura. Ligando co an-terior, explícase a atmosfera terrestre resaltando que a súa estrutura e a súa composición a fan idónea para a vida; séguese cos compoñentes básicos do tempo atmosférico e, para fi-nalizar, analízase o impacto que as actividades humanas están a provocar nela, e as súas consecuencias.

1.2 Coñecementos previos � A materia posúe masa e volume.

� A materia pode atoparse en tres estados: sólido, líquido e gasoso.

� A atmosfera terrestre é a capa de gases ca envolven.

� Na atmosfera teñen lugar os fenómenos meteorolóxicos.

� O tempo atmosférico está determinado pola temperatura, a precipitación e o vento.

� A contaminación atmosférica está a provocar cambios imprevisibles no clima.

1.3 Suxestións para a motivación e o estudo � Coñecer o que é a materia.

� Recoñecer as propiedades xerais da materia: lonxitude, masa, volume, temperatura...

� Coñecer as unidades en que se miden as propiedades xerais e as súas relacións.

� Indicar as características dos estados da materia: sólido, líquido e gasoso.

� Recoñecer os cambios de estado da materia.

� Identificar as diferenzas entre substancias puras e mesturadas.

� Coñecer a composición e capas da atmosfera terrestre que a fan idónea para a vida.

� Coñecer os factores que condicionan o tempo atmosférico os instrumentos adecuados para a súa medida.

� Interpretar un mapa meteorolóxico.

� Establecer a diferenza entre tempo e clima.

� Coñecer a incidencia da contaminación atmosférica no cambio climático, no medio e na saúde das persoas.

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2. Secuencia de contidos e actividades

2.1 A materia e as súas propiedades. Magnitudes e unidades

Podemos definir a materia como todo o que ten masa e que ocupa un espazo, é dicir, que ten volume. A materia pódese atopar en tres estados: sólido, líquido e gasoso.

É doado comprobarmos que os sólidos e os líquidos teñen masa e volume, pero, e os gases? Os gases, aínda que son lixeiros, tamén posúen masa e volume. Se pesamos nunha balanza precisa un globo inflado, observaremos que ocupa un maior volume e pesa máis que un globo baleiro. Outro exem-plo: a bombona de butano pesa máis chea que baleira.

Todos os corpos, por estaren feitos de materia, teñen características comúns. Chamarémo-las propiedades xerais, como a lonxitude, a superficie, o volume, a masa, a densidade ou a temperatura. Estas propiedades pódense medir, e exprésanse mediante unha cantidade. Neste caso estamos utilizando magnitudes físicas. As magnitudes físicas son propiedades da materia que se poden medir.

Sistema Internacional de Unidades (SI)

O número que expresa a medida pode ser diferente se cambia a unidade de medida. Cada un pode elixir o seu patrón de medida (unidade). Para unificar criterios, en ciencia utilíza-se o Sistema Internacional de Unidades (SI).

Magnitudes fundamentais e derivadas

A lonxitude, a masa, o tempo e a temperatura considéranse magnitudes fundamentais, ao non depender de outras. Pero a maioría son magnitudes derivadas: obtéñense a partir das fundamentais, aplicando relacións matemáticas. Por exemplo, a superficie é unha magni-tude derivada obtida de multiplicar dúas lonxitudes (largura por altura), e a velocidade é derivada, ao obterse de dividir unha lonxitude entre o tempo empregado en percorrela.

Magnitudes fundamentais Lonxitude Masa Tempo Temperatura

�� Unidades (SI) Metro Quilogramo Segundo Kelvin

�� Símbolo (SI) m kg s K

Actividade resolta

Ao mergullarmos un tubo “baleiro” ou un vaso cara a abaixo nun recipiente con auga, a auga non pode entrar porque o tubo está cheo de aire, e o aire ocupa o seu propio volume (para que a auga poida entrar no tubo teríamos que abrirlle unha saída ao aire na parte superior).

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Actividades propostas

S1. Dos seguintes termos, cales se refiren a algo material e cales a algo inmaterial?

�� Dor de cabeza �� Aire

�� Roupa �� Sede

�� Auga �� Area

�� Envexa �� Alegría

�� Libro �� Sur

�� Beleza

�� Osíxeno

S2. Se estivese a medir a largura da súa mesa.

�� Que instrumento utilizaría ?

�� Que propiedade xeral está a medir?

�� Que unidades outras unidades de medida pode-ría utilizar para facer a actividade?

�� En que unidades tería que expresar a medida se utilizase o SI?

S3. Procure no texto o significado de magnitude e unidade.

�� Magnitude

�� Unidade

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S4. Indique en cada caso se trata dunha unidade ou dunha magnitude:

�� Metros �� Quilogramo

�� Temperatura �� Volume

�� Hora

�� Densidade

2.1.1 Lonxitude

�� A lonxitude é a distancia entre dous puntos. �� O instrumento de medida é unha cinta métrica

graduada.

A unidade do sistema internacional é o metro (m). Para facilitar a expresión de lonxitudes grandes ou pequenas utilízanse os múltiplos e os submúltiplos do metro, engadindo uns prefixos tomados do grego e do latín. O valor das unidades vai de dez en dez, o mesmo que o noso sistema de numeración, o que facilita o cambio de unidades.

Os símbolos non son abreviaturas, débeos pór tal e como están aquí (en singular, sen puntos, etc.). Para expresar unha medida debe empregar unha soa unidade: podemos dicir mido 1,70 m, ou tamén mido 170 cm, pero se aconsella non dicir mido 1 m e 70 cm.

Unidades e símbolos Equivalencia en metros Unidades e símbolos Equivalencia en metros

�� Quilómetro (km) 1000 m �� Decímetro (dm) 0,1 m

�� Hectómetro (hm) 100 m �� Centímetro (cm) 0,01 m

�� Decámetro (dam) 10 m �� Milímetro (mm) 0,001 m

�� Metro 1 m

Se queremos pasar dunha unidade maior a outra menor teremos que multiplicar por un 1 seguido de tantos ceros como lugares nos despracemos cara a abaixo na escala lineal.

�� Deca significa multiplicar a unidade por dez 1 x 10 = 10

�� Hecto significa multiplicar a unidade por cen 1 x 100 = 102

�� Quilo significa multiplicar a unidade por mil 1 x 1000 = 103

Se queremos pasar dunha unidade menor a outra maior teremos que dividir por un 1 se-guido de tantos ceros como lugares nos despracemos cara a arriba na escala lineal.

�� Deci significa dividir a unidade en dez partes 1/10 = 0,1

�� Centi significa dividir a unidade en cen partes 1/100 = 0,01

�� Mili significa dividir a unidade en mil partes 1/1000 = 0,001

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Actividades resoltas

Exprese 2 km en metros.

Solución �� De km a m desprazamos tres lugares cara a abaixo; é dicir, multiplicamos por 1000.

– 2 km = 2 � 1000 = 2000 m

Exprese en metros 40 cm.

Solución �� De cm a m desprazamos dous lugares cara a arriba, e daquela dividimos entre 100.

– 40 cm = 40 / 100 = 0,40 m


S5. Exprese a mesma medida en distintas unidades:

km m dm cm mm

325

127

13

9

5000

S6. Que múltiplo e submúltiplo do metro usa para expresar o tamaño destes corpos:

Corpos Múltiplo e submúltiplo Corpos Múltiplo e submúltiplo

�� Balea (30 m)

�� Bacteria

(0,00005 m)

�� Mesa (0,75 m)

�� Lapis

(0,15 m)

�� Montaña (3500 m)

�� Home

(1,80 m)

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2.1.2 Superficie

�� É unha magnitude que expresa a extensión dun corpo en dúas dimensións, o longo e o largo.

�� O instrumento de medida é a cinta métrica.

A unidade de superficie no sistema internacional é o metro cadrado (m2). O valor dos múl-tiplos e dos submúltiplos da superficie vai de cen en cen.

Múltiplos e submúltiplos do metro cadrado

�� Quilómetro cadrado km2 km2 = 1 000 000 m2

�� Hectómetro cadrado hm2 1 hm2 = 10 000 m2

�� Decámetro cadrado dam2 1 dam2 = 100 m2

1m2 = 0,01 dam2= 0,0001 hm2 = 0,000001 km2

�� Decímetro cadrado dm2 1 dm2=0,01 m2

�� Centímetro cadrado cm2 1 cm2 = 0,0001 m2

�� Milímetro cadrado mm2 1mm2 = 0,00001 m2

1 m2 = 100 dm2 = 10 000 cm2 = 1 000 000 mm2


S7. A superficie é unha magnitude fundamental ou derivada?

S8. Calcule a superficie dun campo de deportes de 20 m de largo e 65 de longo.

S9. Calcule a superficie en m2 e en hectáreas dun terreo cadrado de 500 m de lado.

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2.1.3 Masa

�� A masa é a magnitude que expresa a cantidade de materia que ten un corpo.

�� Mídese empregando balanzas. �� A unidade do sistema internacional é o quilogramo (kg).

Unidades e símbolos Equivalencia en quilogramos Unidades e símbolos Equivalencia en quilogramos

�� Quilogramo (kg) 1000g �� Decigramos (dg) 0, 1g

�� Hectogramos (hg) 100g �� Centígramos (cg) 0,01g

�� Decagramos (dag) 10g �� Miligramos (mg) 0,001g

�� Gramos 1g

Non se debe confundir masa e peso, xa que o peso é a forza con que a Terra atrae os cor-pos. Así, por exemplo, unha maleta que na Terra ten unha masa de 30 kg tamén ten na Lúa a mesma masa (pense que a maleta é a mesma). Porén, na Lúa o seu peso ha ser menor, xa que a Lúa é máis pequena que a Terra e, xa que logo, a súa gravidade tamén é menor. Co-mo resultado ... sería ben doado levarmos a maleta na Lúa!

Actividade resolta

A cantos gramos equivalen cinco quilogramos?

Solución �� Un quilogramo equivale a 1000 gramos; daquela, 5 kg equivalen a 5000 g.


S10. Converta 2,5 gramos en:

�� mg �� dag �� kg

S11. Para expresar a masa de grandes obxectos utilizamos a unidade chamada tone-lada, que equivale a 1000 kg. Cantos quilogramos terá un camión cuxa masa é de 2,5 toneladas?

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2.1.4 Temperatura

�� A temperatura é a magnitude que indica o estado térmico dun corpo. �� O seu instrumento de medida é o termómetro.

A unidade de medida que utilizamos habitualmente é a escala de graos celsius ou centí-grados (ºC), que lle asigna o valor cero (0º C) ao xeo fundíndose, e o valor cen (100º C), á auga fervendo.

O sistema internacional, utiliza a escala Kelvin. O cambio de graos celsius a kelvins (e viceversa) facémolo coa relación:

TK = TC + 273

Actividade proposta

S12. Converta as seguintes temperaturas a escala celsius:

�� 285 K �� 254 K

2.1.5 Tempo

Aínda que non é doado definilo, podemos dicir que o tempo é unha magnitude que mide o transcorrer dos acontecementos. A unidade de medida no sistema internacional é o segun-do (s). Tamén utilizamos outras unidades para medir o tempo; entre elas, as máis comúns son os minutos, as horas, os días e os anos.

1 min = 60 s 1 h = 60 min

Actividade proposta

S13. Indique os segundos que ten unha hora, e un día?

2.1.6 Volume

É a cantidade de espazo que ocupa un corpo. En sólidos regulares, como un prisma, calcú-lase o volume multiplicando a lonxitude das súas tres dimensións (longo, largo e alto). A unidade é o resultado de multiplicar as tres lonxitudes. Como cada unha delas se expresa en metros (m), no sistema internacional o volume medirase en metros cúbicos (m3). O va-lor dos múltiplos e submúltiplos do volume vai de mil en mil.

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Múltiplos e submúltiplos do metro cúbico

�� Quilómetro cúbico (km3) km3 = 1 000 000 000 m3

�� Hectómetro cúbico (hm3) 1 hm3 = 1 000 000 m3

�� Decámetro cúbico (dam3) 1 dam3 = 1000 m3

1m3 = 0,001 dam3= 0,000001 hm3 = 0,000000001 km3

�� Decímetro cúbico (dm3) 1 dm3=0,001 m3

�� Centímetro cúbico (cm3) 1 cm3 = 0,000 001 m3

�� Milímetro cúbico (mm3) 1 mm3 = 0,000 000 001 m3

1m3 = 1000 dm3 = 1 000 000 cm3 = 1000 000 000 mm3

Malia ser o metro cúbico a unidade de volume, é probable que estea máis familiarizado co litro (l ou L), unha unidade relacionada coa capacidade, que indica o volume de líquido nun recipiente.

Unidades e símbolos Equivalencia en litros Unidades e símbolos Equivalencia en litros

�� Quilolitro kL 1000L �� Decilitro dL 0, 1L

�� Hectolitro hL 100L �� Centílitro cL 0,01L

�� Decalitro daL 10L �� Mililitro mL 0,001L

�� Litro L 1L

Relación entre medidas de volume e de capacidade

1 m3 = 1 kL= 1 000 L

1 dm3 = 1 L

1 cm3 = 1 m L = 0,001 L

Se os sólidos son de formas irregular, calcúlase o volume mergullándoos nun líqui-do e mídese o volume do líquido que desprazan. O volume dos líquidos mídese empregando recipientes graduados, como a probeta.

Actividade resolta

Calcule o volume dun depósito de auga de medidas 10 m x 15 m x 5 m. Transforme o volume obtido en dm3 e cm3?

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Solución

�� O volume calcúlase multiplicando as tres lonxitudes do depósito. V = 10 m . 15 m . 5 m = 750 m3

�� Para pasarmos a dm3 e a cm3 cómpre multiplicarmos por 1 000 e 1 000 000 respectivamente. Así 750 m3 equivalen a 750 000 dm3 e a 750 000 000 cm3


S14. Cal será o volume dunha rocha, se temos un volume inicial nunha probeta de 5 mL e ao mergullarmos a rocha o volume na probeta pasa a 7 mL?

S15. Un cuarto mide 4 m de longo, 3 m de largo e 2,5 m de alto. Calcule o volume de aire que hai dentro do cuarto.

2.1.7 Densidade

É a magnitude que mide, en certo modo, o “concentrada” que está a masa nun corpo. Por exemplo, o chumbo ten densidade maior que a da madeira. Isto quere dicir que, se colle-mos dúas bólas de igual volume de chumbo e de madeira, a de chumbo ha ter unha masa maior. A densidade dunha substancia é unha magnitude derivada e expresa a relación entre a masa e o volume dun corpo. Exprésase matematicamente mediante esta fórmula:

volume

masadensidade =

Ou utilizando estes símbolos: V

md =

O valor da densidade dunha substancia non depende do tamaño da mostra que se utiliza; a densidade dunha pebida de ouro é a mesma que a densidade dun lingote de ouro.

Para cada substancia, a cantidade de masa que cabe nun volume concreto é única, e por iso a densidade é unha propiedade específica da materia

Xa que no SI a masa se expresa en kg e o volume en m3, a unidade da densidade nese sistema é kg/m3. Outras unidades moi usadas son os g/cm3 (1 g/cm3 = 1000 kg/ m3).

A densidade dos sólidos é, en xeral, maior que a dos líquidos, e a dos líquidos é maior que a dos gases. Velaquí algúns exemplos de densidades en distintos materiais:

�� Materia Auga mar Gasolina Chumbo Mercurio Ouro Xeo Auga Alcohol Osíxeno

�� Densidade kg/ m3 1030 900 11300 13600 19300 920 1000 790 1,13

Actividades resoltas

Cales das substancias da táboa anterior flotan na auga?

Solución �� Ao xuntarmos substancias inmiscibles (que non se mesturan) de densidades diferentes, as menos densas flotan sobre as de maior densidade. Xa que logo, flotarán na auga a gasolina, o xeo, o alcohol e o osíxeno.

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S16. Onde é mais doado flotar, no mar ou nun río. Por que?

S17. Se lle preguntan que pesa máis, 1kg de palla ou un de chumbo, seguro que non “pica”, pero cal ten máis densidade? Razoe a súa resposta.

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2.3 Clasificación da materia. Substancias puras e mesturas

Se nos fixamos na materia que nos arrodea veremos que, ademais do seu estado físico, o seu aspecto externo presenta diferenzas que nos permiten dar unha clasificación.

Sistemas homoxéneos e heteroxéneos Nunha rocha aprécianse a simple vista partes moi diferenciadas. Pola contra, se miramos auga de mar vemos que ten un aspecto uniforme e non se poden distinguir a simple vista os compoñentes que contén.

�� No primeiro caso falamos de sistema heteroxéneo. �� No segundo caso falamos de sistema homoxéneo. Sistema heteroxéneo

( rocha) Sistema homoxéneo.

( auga de mar)

Esta clasificación depende da escala da observación. Algunhas substancias que parecen homoxéneas, ao observármolas ao microscopio resultan ser heteroxéneas.

Por outra banda, isto non é suficiente para clasificarmos a materia, xa que non podemos incluír no mesmo grupo os sistemas homoxéneos formados por unha única substancia e os que, malia presentaren aspecto uniforme, están formados por varias substancias.

Para comprobarmos se un sistema homoxéneo está formado por unha ou máis substan-cias empregamos procedementos físicos que permiten separar os compoñentes do sistema. Por exemplo, para determinar se a auga do mar é pura ou presenta outras substancias di-solvidas, podemos encher un recipiente con ela e quentalo ata que a auga evapore. Despois comprobamos se tras a evaporación ficaron restos dalgunha outra substancia no recipiente.

�� Substancias puras: son sistemas materiais, xeralmente homoxéneos, dos que non se poden separar substancias mediante procedementos físicos. Identifícanse polas súas propiedades específicas, como a temperatura a que cambia de estado.

�� Mesturas: son sistemas materiais dos que se poden separar substancias utilizando algún procedemento físico. As mesturas poden ser homoxéneas e heteroxéneas.

Os principais métodos de separación de mesturas son: filtraxe (separa líquidos de sólidos), decantación (separa líquidos de sólidos ou líquidos de distinta densidade) e destilación.


S23. Clasifique agora as seguintes substancias en puras e mesturas:

Sangue Limoada Aire Osíxeno

S24. Clasifique as substancias en mesturas homoxéneas e heteroxéneas.

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3. Resumo de contidos

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4. Actividades complementarias S33. Que é materia?

S34. Un poste da liña telefónica mide 3 m e 12 cm. Cantos dm mide?

S35. Ordene de maior a menor as seguintes medidas:

5,2 m2 0,72 dam2 540 dm2 70000 cm2

S36. Indique a cantos kelvins equivalen 25 ºC

S37. O volume dun tubo de pasta dentífrica é de 75 mL. A cantos cm3 equivale?

S38. Que unidades de tempo son equivalentes aos seguintes exemplos:

3600 s 365 d 24 h 0,001 s

S39. España é o terceiro país do mundo en produción vinícola tras Francia e Italia, cun total de 45 000 000 hectolitros. Exprese esta cantidade en litros.

S40. Indique o significado destas magnitudes e o seu instrumento de medida.

Magnitude Significado Instrumento de medida

�� Lonxitude

�� Masa

�� Volume

�� Densidade

S41. Relacione as seguintes columnas, colocando a letra no lugar adecuado:

a �� 30 cm �� Temperatura ambiental.

b �� 63 kg �� Tempo que dura un partido de fútbol .

c �� 250 g �� Volume dunha botella de auga.

d �� 600 km �� Masa dun paquete de sal.

e �� 0,5 cm3 �� Lonxitude dun cabelo.

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f �� 1,5 l �� Volume dunha pinga de auga.

g �� 7800 kg/m3 �� Distancia entre dúas cidades.

h �� 4 500 s �� Densidade do aceiro.

i �� 25 ºC �� Masa dunha persoa.

S42. Complete a seguinte táboa:

Estado Disposición partículas Forma Volume Poden fluír

�� Sólido

�� Líquido

�� Gasoso

S43. A auga ao conxelarse ocupa un maior volume. Que lle ocorre á súa densidade?

S44. Cando un corpo se dilata, aumentan as súas partículas de tamaño?

S45. En que capa da atmosfera se atopa o ozono? Cal é a súa función?

S46. Que son as nubes? Como se forman?

S47. Que diferenza existe entre o tempo atmosférico e o clima?

S48. Indique o que miden cada un destes instrumentos meteorolóxicos:

�� Termómetro

�� Anemómetro

�� Catavento

�� Pluviómetro

�� Barómetro

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5. Exercicios de autoavaliación

1. Que non é certo acerca da materia:

� É todo aquilo que ten masa e volume.

� Pode estar en estado sólido ou líquido, pero non gasoso.

� Ten propiedades que se poden medir.

� Os seres vivos son materia.

2. Indique a magnitude que se calcula por unha relación matemática a partir doutras:

� A masa.

� O tempo.

� A densidade.

� A temperatura.

3. 40 cm equivalen a:

� 0,40 km.

� 4000 mm.

� 4 m.

� 0,40 m.

4. Os gases:

� Non teñen forma propia e teñen volume variable.

� Non teñen forma propia e teñen volume fixo.

� Teñen forma propia e volume variable.

� Teñen forma propia e volume fixo.

5. Os sólidos:

� Están formados por partículas que se moven sempre e baten unhas con outras.

� Poden comprimirse diminuíndo de volume.

� Son todos moi duros.

� Están formados por partículas moi próximas e ordenadas.

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6. O paso de gas a líquido é:

� Vaporización.

� Sublimación.

� Condensación.

� Fusión.

7. O sangue é un exemplo de:

� Substancia pura.

� Mestura homoxénea..

� Sistema heteroxéneo.

� Ningunha das anteriores.

8. O efecto invernadoiro natural débese a:

� O ozono.

� O vapor de auga e o dióxido de carbono.

� O osíxeno.

� Non hai efecto invernadoiro natural.

9. Cal non é un fenómeno meteorolóxico:

� O vento.

� A presión atmosférica.

� A sarabia.

� A altitude.

10. Nun mapa meteorolóxico, unha liña azul con triángulos representa:

� Unha zona de baixas presións.

� Unha fronte cálida.

� Unha fronte fría.

� Unha zona de anticiclóns.

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6. Solucionarios

6.1 Solucións das actividades propostas

S1. Destes termos, indique cales se refiren a algo material e cales a algo inmaterial:

�� Dor de cabeza Inmaterial �� Aire Material

�� Roupa Material �� Sede Inmaterial

�� Auga Material �� Area Material

�� Envexa Inmaterial �� Alegría Inmaterial

�� Libro Material �� Sur Inmaterial

�� Beleza Inmaterial

�� Osíxeno Material

S2. Se estivese a medir a largura da súa mesa.

�� Que instrumento utilizaría ? Unha regra ou unha cinta métrica.

�� Que propiedade xeral está a medir? A lonxitude

�� En que unidades tería que expresar a medida se no SI? Metro

�� Que outras unidades de medida podería utilizar? Centímetros, milímetros

S3. Procure no texto o significado de “magnitude” e “unidade”.

�� Magnitude Son propiedade da materia que se poden medir.

�� Unidade Cantidade que expresa a medida

S4. Indique en cada caso se trata dunha unidade ou dunha magnitude:

�� Metros Unidade �� Quilogramo Unidade

�� Temperatura Magnitude �� Volume Magnitude

�� Hora Unidade

�� Densidade Magnitude

S5. Exprese a mesma medida en distintas unidades:

km m dm cm mm

0,000325 0,325 3,25 32,5 325

0,00127 1,27 12,7 127 1270

0,013 13 130 1300 13000

0,009 0,9 9 90 900

5 000 5 000 000 50 000 000 500 000 000 5 000 000 000

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S6. Que múltiplo e submúltiplo do metro usa para expresar o tamaño destes corpos:

Múltiplo e submúltiplo Múltiplo e submúltiplo

�� Balea (30 m) 3 dam �� Bacteria (0,00005 m) 0,05 mm

�� Mesa (0,75 m) 75 cm �� Lapis (0,15 m) 15 cm

�� Montaña (3500 m) 3,5 km �� Home (1,80 m) 180 cm

S7. A superficie é unha magnitude fundamental ou derivada.

A superficie é unha magnitude derivada por que se obtén de multiplicar dúas lonxitudes

S8. Calcule a superficie dun campo de deportes de 20 m de longo e 65 de largo.

Para calcular a superficie do campo hai que multiplicar o longo e largo do cuarto; S = 20m . 65 m = 1 300 m2; O campo de deportes terá unha superficie de 1 300m2.

S9. Calcule a superficie en m2 e en hectáreas dun terreo cadrado de 500m de lado.

�� Primeiro calculamos a superficie do terreo en m2; S= 500m . 500m = 250 000 m2 �� A continuación pasamos os metros cadrados a hectáreas, sabendo cunha hectárea, corresponde a 1 hm2 = 10 000

m2 �� Por último temos que dividir os 250 000 m2 entre 10 000. �� O terreo terá unha superficie de 25 ha.

S10. Converta 2,5 gramos en:

�� mg 2 500 mg �� dag 0,25 dag �� kg 0,0025 kg

S11. Para expresar a masa de grandes obxectos utilizamos a unidade chamada “to-nelada” que equivale a 1000 kg. Cantos quilogramos terá un camión cuxa masa é de 2,5 toneladas?

Para pasar a masa de 2,5 a quilogramos debemos multiplicar por 1000, xa que unha tonelada ten 1000 kg; 2,5 .1000 = 2500 kg. Daquela, 2,5 toneladas corresponden a 2500 quilogramos.

S12. Converta as seguintes temperaturas a escala celsius:

�� 285 K Tc = Tk – 273

Tc = 285- 273 = 12 ºC �� 254 K

Tc = Tk – 273 Tc = 254 - 273 = - 19 ºC

S13. Indique os segundos que ten unha hora, e un día?

�� Para saber os segundos que ten unha hora primeiro debemos indicar os minutos que ten unha hora e a continua-ción multiplicar polos segundos que ten cada minuto; 60 minutos . 60 segundos = 3600 segundos.

Así un día terá 3600 segundos.

�� Para saber os segundos que ten un día, temos que multiplicar o número de horas dun día polo número de segun-dos dunha hora; 3600 segundos . 24 horas =86 400

Polo tanto un día terá 86 400 segundos.

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S14. Cal será o volume dunha rocha, se temos un volume inicial nunha probeta de 5 mL e ao mergullar a rocha o volume na probeta pasa a 7 mL?

O volume da rocha será a diferenza entre o volume da probeta con a rocha mergullada e o volume da probeta sen a rocha; é dicir V= 7 ml – 5 ml = 2 ml O volume da rocha será de 2 ml.

S15. Un cuarto mide 4 m de longo, 3 m de largo e 2,5 m de alto. Calcule o volume de aire que hai dentro do cuarto.

Para calcular o volume de aire hai que multiplicar o longo, ancho e largo do cuarto; V= 4m . 3 m . 2,5 m = 30 m3 O volume de aire do cuarto é de 30 m3

S16. Onde é mais doado flotar, no mar ou nun río. Por que?

É máis doado flotar no mar, por que a auga salgada é de maior densidade.

S17. Se lle preguntan que pesa máis, 1kg de palla ou un de chumbo, seguro que non “pica”, pero cal ten máis densidade? Razoe a resposta.

A densidade é a relación entre a masa dun corpo e o volume que ocupa; V

md =

A densidade é inversamente proporcional ao volume. Ten unha maior densidade o chumbo, xa que 1 kg de chumbo ocupa menos volume ca mesma masa de palla.

S18. Indique se son certas as seguintes afirmacións:

Afirmación V / F

�� Os líquidos teñen forma definida F

�� As partículas dos gases non se moven F

�� Os gases non ocupan espazo F

�� As partículas dos líquidos gozan de grande mobilidade V

�� Os líquidos e os gases móvense con dificultade polo interior das tubaxes F

S19. Nunha habitación pechada, co aire en repouso, o fume dun cigarro acaba ocu-pando toda a habitación. Explique este feito.

As partículas que forman o fume, ao estaren en estado gasoso, móvense independentemente unhas das outras, e expándense, é dicir, ocupan todo o espazo que poden, repartíndose na habitación de xeito uniforme.

S20. Cando mexemos unha bombona de butano, parece que no seu interior se move un líquido, pero ao abrir a chave de saída só sae gas. Pode explicalo?

As partículas do butano na bombona, ao atopárense moi comprimidas gozan de pouca liberdade de movemento, manténdose en estado líquido, pero ao abrir a chave as partículas expándense e flúen ocupando todo o espazo que poden e pasan ao estado gasoso.

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S21. No anterior esquema, os pasos represéntanse con frechas vermellas e azuis. Cales remiten a cambios producidos por quecemento e cales por arrefriamento?

As frechas vermellas representan cambios por quecemento, entanto que as azuis por arrefriamento.

S22. Indique os cambios de estado que se producen nos seguintes fenómenos:

�� A roupa seca, ao sol Vaporización

�� Cando a lava arrefría, pasa a rocha sólida Solidificación

�� Un vaso con auga que sacamos do frigorífico, ao cabo dun rato está mollado por fóra Condensación

�� Ao abrir un frasco de perfume apréciase o aroma en todo o cuarto Vaporización

�� O vapor de auga das nubes que produce as choivas Condensación

�� O desxeo das montañas Fusión

�� Un espello que se empapa ao botarlle o alento Condensación

S23. Clasifique agora as seguintes substancias en puras e mesturas:

�� Sangue Mestura. �� Aire Mestura.

�� Limoada Mestura. �� Osíxeno Pura.

S24. Clasifique as substancias en mesturas homoxéneas e heteroxéneas.

Mestura homoxénea.

Mestura heteroxénea.

Mestura heteroxénea.

Mestura homoxénea.

S25. Onde hai máis presión atmosférica, no cumio dunha montaña ou a nivel do mar?

Haberá máis presión atmosférica no nivel do mar.

S26. Como se fai o vento? Cal é a orixe da enerxía que permite o seu movemento?

�� O vento faise polo movemento das masas de aire debido a diferenzas de temperatura.

�� A enerxía que lle dá orixe ao seu movemento é o sol.

S27. De que depende que as precipitacións sexan de chuvia, de sarabia ou de neve.

O tipo de precipitacións depende da temperatura do aire nas nubes.

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6.2 Solucións das actividades complementarias

S33. Que é materia?

A materia é todo o que ten masa e volume.

S34. Un poste da liña telefónica mide 3 m e 12 cm. Cantos dm mide?

31,2 dm

S35. Ordene de maior a menor as seguintes medidas:

5,2 m2 0,72 dam2 540 dm2 70000 cm2

0,72 dam2 70000 cm2 540 dm2 5,2 m2

S36. Indique a cantos kelvins equivalen 25 ºC

298 K

S37. O volume dun tubo de pasta dentífrica é de 75 mL. A cantos cm3 equivale?

75 cm3

S38. Que unidades de tempo son equivalentes aos seguintes exemplos:

�� 3600 s X �� 365 d �� 24 h X �� 0,001 s

S39. España é o terceiro país do mundo en produción vinícola tras Francia e Italia, cun total de 45 000 000 hectolitros. Exprese esta cantidade en litros.

4 500 000 000 L

S40. Indique o significado destas magnitudes e o seu instrumento de medida.

Magnitude Significado Instrumento de medida Unidade SI

�� Lonxitude Distancia entre dous puntos. Cinta métrica graduada. m

�� Masa Cantidade de materia que ten un corpo. balanza kg

�� Volume Espazo que ocupa un corpo

En sólidos regulares, multiplicando a lonxitude das súas tres dimensións.

Nos líquidos empregando recipientes graduados.

m3

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�� Densidade expresa a relación entre a masa e o volume dun corpo

Calculase a masa e o volume por separado e logo se dividen

kg/ m3

S41. Relacione as seguintes columnas, colocando a letra no lugar adecuado:

a �� 30 cm i �� Temperatura ambiental

b �� 63 kg h �� Tempo que dura un partido de fútbol

c �� 250 g f �� Volume dunha botella de auga

d �� 600 km c �� Masa dun paquete de sal

e �� 0,5 cm3 a �� Lonxitude dun cabelo

f �� 1,5 l e �� Volume dunha pinga de auga

g �� 7800 kg/m3 d �� Distancia entre dúas cidades

h �� 5 400 s g �� Densidade do aceiro

i �� 25 ºC b �� Masa dunha persoa

S42. Complete a seguinte táboa:

Estado Disposición partículas Forma Volume Poden fluír

�� Sólido Moi próximas entre si e fortemente unidas Fixa Fixo Non

�� Líquido Próximas aínda que teñen mobilidade Variable Variable Si

�� Gasoso Moi separadas Variable Variable Si

S43. A auga ao conxelarse ocupa un maior volume, que lle ocorre á súa densidade?

A densidade da auga conxelada é menor que a da auga líquida, xa que o volume é inversamente proporcional á densidade.

S44. Cando un corpo se dilata, aumentan as súas partículas de tamaño?

Non, as partículas que o forman vibran con máis intensidade e necesitan máis espazo para se mover.

S45. En que capa da atmosfera se atopa o ozono? Cal é a súa función?

Estratosfera. A súa función é filtrar as radiacións ultravioletas.

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S46. Que son as nubes? Como se forman?

É a condensación de vapor de auga da atmosfera. Fórmanse cando o aire quente e húmido ascende e, ao alcanzar as capas altas da troposfera, arrefría.

S47. Que diferenza existe entre o tempo atmosférico e o clima?

O tempo atmosférico é o estado da atmosfera nun momento e nun lugar determinado, entanto que o clima son os fenómenos meteorolóxicos que caracterizan unha determinada rexión durante un longo período.

S48. Indique o que miden cada un destes instrumentos meteorolóxicos:

�� Termómetro A temperatura

�� Anemómetro A velocidade do vento

�� Catavento A dirección do vento

�� Pluviómetro As precipitacións.

�� Barómetro A presión atmosférica

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6.3 Solucións dos exercicios de autoavaliación

1. Que non é certo acerca da materia:

� É todo aquilo que ten masa e volume.

� Pode estar en estado sólido ou líquido, pero non gasoso.

� Ten propiedades que se poden medir.

� Os seres vivos son materia.

2. Indique a magnitude que se calcula por unha relación matemática a partir doutras:

� A masa.

� O tempo.

� A densidade.

� A temperatura.

3. 40 cm. equivalen a:

� 0,40 km.

� 4000 mm.

� 4 m.

� 0,40 m.

4. Os gases:

� Non teñen forma propia e teñen volume variable.

� Non teñen forma propia e teñen volume fixo.

� Teñen forma propia e volume variable.

� Teñen forma propia e volume fixo.

5. Os sólidos:

� Están formados por partículas que se moven sempre e baten unhas con outras.

� Poden comprimirse diminuíndo de volume.

� Son todos moi duros.

� Están formados por partículas moi próximas e ordenadas.

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6. O paso de gas a líquido é:

� Vaporización..

� Sublimación.

� Condensación.

� Fusión.

7. O sangue é un exemplo de:

� Substancia pura.

� Mestura homoxénea.

� Sistema heteroxéneo.

� Ningunha das anteriores.

8. O efecto invernadoiro natural débese a:

� O ozono.

� O vapor de auga e o dióxido de carbono.

� O osíxeno.

� Non hai efecto invernadoiro natural.

9. Cal non é un fenómeno meteorolóxico:

� O vento.

� A presión atmosférica.

� A sarabia.

� A altitude.

10. Nun mapa meteorolóxico, unha liña azul con triángulos representa:

� Unha zona de baixas presións.

� Unha fronte cálida.

� Unha fronte fría.

� Unha zona de anticiclóns.

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7. Glosario

A �� Axitación térmica Movemento desordenado das partículas que forman un corpo.

C �� Cambio de estado Proceso en que unha substancia pasa dun estado a outro, conservando a súa identidade.

�� Contaminación Alteración dunha substancia, un organismo ou un medio por acumulación de compostos prexudiciais.

D �� Densidade Propiedade característica da materia que indique a relación entre a masa e o volume dun corpo ou sistema material.

�� Desenvolvemento

sustentable Aquel que cumpre as necesidades da xeración actual sen comprometer a capacidade das xeracións futuras para satisfacer as súas propias necesidades.

�� Destilación Operación consistente en separar un ou máis líquidos volátiles (que pasan a vapor) doutras substancias non volátiles mediante evaporación e posterior condensación.

�� Dilatación Proceso de aumento do volume que experimenta a materia ao aumentar a temperatura.

E �� Efecto invernadoiro Elevación da temperatura nas capas baixas da atmosfera.

�� Estado da materia Cada unha das formas, sólida, líquida ou gasosa en que se presenta a materia. Tamén pode denominarse estado de agregación ou estado físico.

F �� Fluído Substancia en estado líquido ou gasoso.

G �� Gravidade Propiedade universal da materia segundo a cal todos os corpos materiais se atraen.

M �� Masa Propiedade xeral que mide a cantidade de materia dun corpo ou sistema material.

�� Materia Todo aquilo que ocupa un lugar no espazo e ten masa.

�� Meteorito Corpo planetario menor que procedente do espazo cae sobre a Terra.

P �� Plancto Conxunto de pequenos organismos que viven flotando nas augas de mares e lagos.

O �� Presión atmosférica Presión que exerce a atmosfera sobre todos os corpos inmersos nela.

�� Propiedade

característica Propiedade da materia que permite diferenciar substancias entre elas.

�� Propiedade xeral Propiedade da materia que non permite diferenciar substancias entre elas.

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S �� Sistema material É unha porción da materia que se illa para o seu estudo.

�� Sublimación Cambio de sólido a gasoso sen pasar polo estado líquido. Tamén se lle denomina sublima-ción ao proceso inverso.

�� Substancia Clase de materia caracterizada por unha propiedades específicas, como a densidade ou a temperatura de fusión e ebulición.

T �� Temperatura Magnitude física que caracteriza o nivel de axitación térmica dun corpo.

V �� Volume Espazo que ocupa un corpo.

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2.6 Sustancias puras y mezclas

Una mezcla está formada por varias sustancias puras diferentes. Se dividen en mezclas

homogéneas y heterogéneas.

� Mezclas homogéneas: son las que tienen un aspecto uniforme (todo igual), y no se

pueden diferenciar a simple vista ni con una lupa las sustancias que la componen. Las

propiedades de la mezcla (color, sabor, densidad, temperaturas de fusión y ebullición,

etc.) son las mismas en todo su volumen, en todos los puntos de la mezcla homogénea.

� Mezclas heterogéneas: no presentan un aspecto uniforme a simple vista, observamos

facialmente que están hechas de varias sustancias diferentes.

Actividades resueltas

Encontramos en nuestra casa lo siguiente: una botella con un refresco de naranja, papel de aluminio, algodón, leche, agua mineral, aceite puro de oliva, azúcar, sal, un cuchillo de acero y gel de ducha. Clasifique estas sustancias en puras o en mezclas.

Solución

�� Papel de aluminio: sustancia pura. Solo tiene aluminio, es una única sustancia.

�� Algodón: sustancia pura. Está formado por celulosa pura.

�� Azúcar: sustancia pura.

�� Sal: es cloruro sódico, Na Cl, sustancia única.

�� Refresco de naranja: es una mezcla. Tiene agua, azúcar, colorantes y otras sustancias.

�� Leche: es una mezcla. Tiene varias sustancias (grasas, proteínas, agua, lactosa…)

�� Agua mineral: mezcla. Tiene agua y varias sales minerales.

�� Aceite de oliva: es una mezcla de varias sustancias; cuando se dice que es “aceite puro de oliva” quiere decir que se fabrica exclusivamente con aceitunas, pero tiene varios compuestos distintos.

�� Cuchillo de acero: es una mezcla formada por hierro (componente mayoritario) y carbono.

�� Gel de ducha: mezcla (lea los componentes en la etiqueta del gel, va a ver que son numerosos).

Observe las imágenes y clasifique cada una como mezcla homogénea o heterogénea.

Granito

Agua de mar

Leche

Queso

Heterogénea Homogénea Homogénea Heterogénea


S19. Observamos en uno vaso un líquido de color amarillo intenso de aspecto unifor-me. Pasadas cuatro horas miramos de nuevo y ahora el líquido es incoloro, y un sólido amarillo se depositó en el fondo. ¿Qué tipo de mezcla había inicialmente en el vaso?

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2.7 Técnicas de separación de mezclas

¿Cómo podemos separar las sustancias que forman una mezcla? Muchas veces las sepa-

ramos usando procedimientos físicos, dependiendo de las propiedades de las sustancias

mezcladas. Veamos estas técnicas.

� Cribado. Es útil para separar sólidos mezclados que tengan granos de distinto tamaño.

Por ejemplo, podemos separar la arena fina mezclada con grava, el café de los posos, o

el zumo de naranja de la pulpa.

� Filtrado. Se usa para separar un sólido insoluble mezclado con un líquido; las partícu-

las sólidas quedan retenidas en el filtro y el líquido pasa a través de él.

� Decantación. Si un sólido es insoluble en el líquido y está depositado en el fondo del

recipiente, lo podemos separar inclinando el vaso y derramando el líquido en otro reci-

piente; los sólidos quedarán en el vaso original. Podemos así separar, por ejemplo, agua

y arena, la sal de limaduras de hierro si antes disolvemos la sal.

La decantación también se usa para separar los líquidos inmiscibles (que no se mezclan

entre sí), como agua y aceite. Se hace con un embudo de decantación, como el de la fi-

gura de abajo.

� Cristalización. Esta técnica es adecuada cuando un sólido se ha disuelto en un líquido;

evaporando el líquido el sólido quedará en el fondo del recipiente. Si la evaporación es

lenta el sólido formará cristales con formas geométricas. Este procedimiento se usa, por

ejemplo, para extraer la sal del agua del mar.

� Destilación. Permite separar los líquidos de una mezcla si hierven a temperaturas bas-

tante diferentes. Al calentar la mezcla se evapora antes la sustancia que hierve a tempe-

ratura más baja. El vapor desprendido se enfría, se condensa a líquido y se recoge apar-

te. Observe cómo se hace en la figura que tiene abajo.

Cristalización

Cribadora

Embudo de decantación

Destilación

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� Cromatografía. Cuando los líquidos de una mezcla tienen diferente solubilidad en un

disolvente o afinidad por un substrato, podemos separarlos mediante cromatografía.

Las hay de varios tipos: en papel, en columna... Aquí veremos la más sencilla: la cro-

matografía en papel, en una de las actividades siguientes.

� Separación magnética. Está indicada cuando uno de los componentes de la mezcla es

un metal ferromagnético (hierro, cobalto, níquel, etc.). Se pueden separar estos metales

simplemente pasando un imán por la mezcla. Por ejemplo, podemos separar así limadu-

ras de hierro mezcladas con limaduras de aluminio.

Actividades prácticas

�� Filtrado. Mezcle tierra y agua en un vaso, remueva y espere a que se decanten los granos más gruesos. Luego filtre el líquido con un papel del filtro (vale el de las cafe-teras).

�� Cristalización. Disuelva 150 g de sulfato de cobre pentahidrato, CuSO4.5H2O, en 150 mL de agua muy caliente. Si no se disuelve todo el sulfato, decante el líquido en un vaso de boca ancha. Déjelo en reposo y espere a que se vaya evaporando el agua (levará horas o días). En el fondo irán formándose cristales azules de sulfato de co-bre.

�� Cromatografía en papel. En una tira de papel de filtro de 5 cm x 10 cm aproximada-mente dibuje un punto grueso (un círculo) con un rotulador negro. Meta la tira de pa-pel dentro de un vaso con una disolución de agua y etanol de modo que se moje solo la parte inferior del papel; el punto negro debe quedar por encima del líquido. La diso-lución subirá por capilaridad por el papel y arrastrará a los componentes de la tinta del rotulador, separándolos ya que unos avanzarán más que otros.

Actividad propuesta

S20. ¿Qué métodos emplearía para separar las sustancias componentes en las mez-clas siguientes:

�� Gasolina y agua

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2.10 Rincón de lectura

Una mezcla peligrosa: el tabaco

El tabaco es un producto vegetal obtenido de las hojas de varias plantas del género Nicotiana, en concreto Nicotiana taba-cum. El tabaco está compuesto por el alcaloide nicotina, que está en la hoja de la planta en proporciones variables, entre el 1 % y el 12 %. El resto es el alquitrán, sustancia oscura y resinosa compuesta por varias sustancias químicas, muchas de ellas generadas por la combustión del cigarro, como cianuro de hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxido de nitrógeno, amoníaco, etc.

Según la OMS (Organización Mundial de la Salud) hay en el mundo más de 1.100 millones de fumadores y fumadoras, que consumen una media diaria de 14 cigarros, lo que representa un total de 5.6 billones de cigarros cada año.

Actualmente el modo de consumo más habitual es la inhalación de los productos de combustión del tabaco. En el extre-mo del cigarro que se está quemando se alcanzan temperaturas altísimas.

Los cigarros modernos tienen mucho más que tabaco. Contienen nicotina, que es una droga altamente adictiva, y ade-más se mezclan cientos de aditivos que van desde edulcorantes hasta compuestos amoniacales. Aunque las compañías tabaqueras generalmente alegan que muchos de los aditivos que usan están aprobados para el consumo humano, sus propiedades químicas se alteran cuando son sometidos a las altas temperaturas que se alcanzan en el extremo, haciéndo-los potencialmente tóxicos o activos farmacológicamente.

Aditivos como el amoníaco elevan el nivel del pH del humo del cigarro, generando altos niveles de nicotina "libre" que se absorbe más rápidamente en el organismo humano. Se añaden edulcorantes y sabores artificiales que enmascaran el des-agradable sabor del tabaco haciéndolo más agradable para los niños y para los que se inician en su consumo. El mentol y otros se usan con la finalidad de adormecer la garganta de modo que los fumadores no sientan los efectos irritantes del humo.

Recientemente las industrias tabaqueras fueron obligadas a publicar los ingredientes de los cigarros. Esas interminables listas (http://www.altadis.com/es/corporate/documents/20061231-Ingtab_07_RYO-Es.pdf) evidencian los aditivos que se les añaden a las más de veinte sustancias tóxicas y cancerígenas que se liberan de forma natural al quemar el cigarro.

Algunos ingredientes peligrosos son:

�� Acetaldehido. Trabaja en sinergia con la nicotina con el fin de incrementar la adicción.

�� Acetona. Disolvente tóxico.

�� Amoníaco. Facilita la absorción de la nicotina.

�� Cadmio. Cancerígeno.

�� Monóxido de carbono. Tóxico, impide la llegada de oxígeno a la sangre.

�� Cacao. Edulcorante y broncodilatador, permite inhalar el humo más profundamente.

�� Formaldehido. Posible cancerígeno.

�� Nitrosaminas. Cancerigenas.

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2.5 Estados de agregación de la materia

Si observamos alrededor de nosotros encontramos que la materia puede estar en tres esta-

dos: sólido, líquido y gaseoso. A estas tres formas de presentarse la materia las llamamos

estados de agregación de la materia. La razón del término "agregación" la veremos en la

siguiente unidad didáctica.

En cada uno de estos estados la materia posee propiedades diferentes; revisamos a con-

tinuación algunas de ellas.

� Sólido. La mayoría de los objetos que utilizamos son sólidos: herramientas, muebles,

libros, ropa, electrodomésticos, etc. Tienen forma fija, aunque haciendo fuerza en ellos

puedan deformarse; si los comprimimos casi no disminuyen de volumen (excepto que

tengan huecos o poros con aire en su interior). No se difunden y no pueden fluir.

� Líquido. No tienen forma fija, se adaptan a la forma del recipiente donde estén metidos

(vaso, botella, etc.). No son compresibles: si los comprimimos casi no diminuyen de

volumen. Son fluidos, es decir, pueden resbalar sobre una superficie o moverse fácil-

mente por el interior de tubos. Tampoco se difunden.

� Gaseoso. No tienen forma fija ni volumen constante. Los gases se expanden por todo el

volumen del recipiente que los contiene: se difunden. También son fluidos como los lí-

quidos.

En el cuadro siguiente recogemos las propiedades de los gases, sólidos y líquidos.

Estados de agregación de la materia

Sólido Líquido Gaseoso

�� Volumen Fijo Fijo Variable

�� Forma Tienen forma propia No tienen forma propia No tienen forma propia

�� Compresibilidad No disminuyen de volumen No disminuyen de volumen Cambian de volumen

�� Difusión No se difunden No se difunden Se difunden

Actividades propuestas

S17. Podemos encontrar muchas sustancias en los tres estados: el agua es el caso más conocido, ya que puede ser sólida (hielo o nieve), líquida y gaseosa (vapor). ¿Conoce otras sustancias que puedan estar en dos o tres estados de agrega-ción?

S18. Diga si son verdaderas o falsas estas afirmaciones. Explique sus respuestas.

� a) Como un sólido tiene forma fija, entonces no puede cambiar de forma.

� b) Los líquidos y los gases se mueven con dificultad por el interior de los tu-

bos.

� c) Los líquidos y los gases se difunden por el recipiente en el que están conte-

nidos.

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2. Secuencia de contenidos y activida-des

2.1 Características de los gases: presión, volumen y temperatura

Los gases forman parte de nuestro entorno. El más importante para nosotros es el aire, in-dispensable para respirar y, por lo tanto, vivir, pero utilizamos este y otros gases habitual-mente: cuando inflamos los neumáticos o un globo, en las bombonas de butano o de gas natural, los propelentes en pulverizadores y aerosoles, en los circuitos de los frigoríficos, en las lámparas...

Algunas propiedades de los gases las estudiamos en la unidad didáctica anterior: no tie-nen volumen ni forma fija, son fluidos, se expanden por todo el espacio del recipiente en que están contenidos. A continuación ahondamos en la relación que hay entre la presión que ejerce el gas, el volumen que ocupa y la temperatura.

Volumen de un gas

Como dijimos, los gases se expanden por el recipiente en que están. Así que el volumen del gas es el volumen del recipiente. Recordemos algunas equivalencias entre unidades de volumen:

1 m3 = 1.000 litros

1 dm3 = 1 litro

Gas (óxido de nitrógeno) ex-pandido por todo el recipiente 1 cm3 = 1 mL

Presión de un gas

Ya sabemos que los gases ejercen presión: la presión del aire de los neumáticos, la atmos-férica, la del gas dentro de un globo, etc. La presión de los gases se mide con aparatos que se llaman manómetros. Los manómetros que miden la presión atmosférica suelen llamarse barómetros; el más sencillo es el constituido por un tubo vertical de vidrio con mercurio en su interior.

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Manómetro Barómetro

Hay muchas unidades para medir la presión. Damos las más usadas y sus equivalencias:

1 atm = 760 mm Hg = 101 325 Pa = 1013 mb

...donde atm es atmosfera, mm Hg es milímetro de mercurio, Pa es pascal (la unidad del sistema internacional), y mb es milibar, muy usada en los mapas meteorológicos.

Temperatura de un gas

Los gases, como todos los cuerpos, tienen temperatura, que se mide con un termómetro in-troducido en el recipiente en el que está el gas. Los termómetros que usamos habitualmen-te, como los clínicos, miden la temperatura en grados Celsius o centígrados (ºC). Pero el estudio de los gases requiere que utilicemos la escala del sistema internacional, la escala Kelvin. El cambio de grados Celsius a Kelvin, y viceversa, lo hacemos con la siguiente re-lación:

TK = Tc + 273

¿Cuál es la temperatura más baja (fría) posible? Pues es... ¡cero kelvin, como tenía que ser!


La presión atmosférica en un día de borrasca fuerte puede llegar a ser de 735 mm Hg. ¿Cuántas atmósferas son? ¿Cuántos pascales?

Solución

Multiplicamos la cantidad dada por un “factor de conversión”. Un factor de conversión es una fracción que tiene en el denominador una cantidad con la misma unidad que la que precisamos cambiar, y en el nume-rador la nueva unidad:

1735 0,967

760

1013250,967 97981

1

atmmmHg atm

mmHg

Paatm Pa

atm

⋅ =

⋅ =

¿Cuántos grados centígrados son cero kelvin?

Solución 273 273 0 273 273ºK C C KT T T T C= + → = − = − = −

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Por lo tanto, la temperatura más fría posible es 273 grados centígrados bajo cero.

Actividad propuesta

S1. ¿Cuántos kelvin (observe que no se dice grados kelvin) son 25 ºC?

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2.2 Relaciones entre presión, volumen y temperatura en un gas

La presión, el volumen y la temperatura de un gas pueden cambiar, aumentando o dismi-nuyendo, pero estos cambios están relacionados entre sí. Vamos a estudiarlos ahora, para ahondar en el conocimiento de los gases.

2.2.1 Variación de la presión de un gas con su volumen

Podemos investigar cómo varía la presión si introducimos gas (vale el aire) dentro de un recipiente con un émbolo móvil (como el pistón en el motor de un coche o una jeringa) conectado a un manómetro, manteniendo constante la temperatura.

Vamos cambiando el volumen del gas a medida que apretemos el émbolo; para cada vo-lumen anotamos la presión que indica el manómetro. En una experiencia se obtuvieron los resultados siguientes:

Ley de Boyle

Ya vemos que cuanto mayor es la presión menor es el volumen: son inversamente propor-cionales. Hay una relación matemática entre volumen y presión, conocida como ley de Boyle:

P.V = constante También expresada como: P1V1 = P2V2

Lo puede comprobar usted con los datos de la tabla anterior. Multiplicando el volumen por la presión, observará que siempre da el mismo resultado: eso es lo que quiere decir "cons-tante".

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Actividad resuelta

Los gases en el pistón de un motor ocupan 1,05 litros estando a 1 atm de presión. El émbolo comprime los gases hasta reducir su volumen a la cuarta parte del inicial. ¿Cuál es la presión de los gases ahora si no varió la temperatura?

Solución

Como la temperatura no cambia, podemos aplicar la ley de Boyle:

1 1 2 2 2 2 2

1,05 1 1,05 41 1,05 4

4 1,05

L atm LPV P V atm L P P P atm

L

⋅ ⋅= → ⋅ = ⋅ → = → =

La presión es cuatro veces mayor que la inicial.

2.2.2 Variación de la presión con la temperatura de un ga s

Todos los niños tienen ahora balones con válvula y bombas para inflarlos. Pero cuando muchos de nosotros éramos niños no teníamos esa tecnología punta, así que para hinchar el balón y jugar... ¡lo poníamos al sol! Y funcionaba durante un tiempo.

Si tenemos un gas dentro de un recipiente de paredes fijas, ocupará siempre el mismo volumen (V constante). Vamos calentando el gas y anotamos las temperaturas y las pre-siones y, después, como antes, representamos los resultados en unos ejes de coordenadas.

Ley de Gay-Lussac

De la gráfica deducimos que la presión es directamente proporcional a la temperatura, que matemáticamente se expresa con la relación siguiente: ley de Gay-Lussac.

P = constante�T

También expresada como: 1 2

1 2

P P

T T=

¡Atención! Para usar esta fórmula, recuerde que la temperatura siempre hay que ponerla en kelvin; si la pone en grados Celsius el resultado dará mal.

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Actividad resuelta

El gas de un depósito está a 20 ºC y tiene 3 atm de presión. Lo dejamos al sol, y su tem-peratura sube a 60 ºC. ¿Cuál es ahora la presión del gas en el depósito?

Solución

Primero pasamos las temperaturas a kelvin:

2.2.3 Variación del volumen del gas con la temperatura

Si tenemos el gas dentro de un recipiente con un émbolo podemos observar cómo va va-riando el volumen al ir aumentando su temperatura, manteniéndose la presión del gas constante:

En una experiencia de laboratorio obtuvimos los datos siguientes:

Ley de Charles

Concluimos que, manteniendo constante la presión sobre el gas, el volumen es directa-mente proporcional a la temperatura del gas, lo que se conoce como ley de Charles:

V = constante�T (temperatura en kelvin)

También expresada como: 1 2

1 2

V V=

T T

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Actividad práctica

Infle poco un globo, que la goma esté floja. Métalo en agua muy caliente. ¿Qué ve?

Actividad resuelta

Un cilindro con un pistón se llena con 25 mL de gasolina gaseosa a 25 ºC. ¿Cuánto ocu-pará, a presión constante, la gasolina cuando esté a 75 ºC?

Solución

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2.3 El modelo cinético de los gases

Durante muchos años los científicos intentaron idear un modelo de cómo está constituida la materia que justificase las propiedades de los gases que acabamos de revisar.

El modelo que propusieron es el llamado "modelo cinético de los gases" o "modelo corpuscular de los gases" (corpúsculo significa "partícula"), que se basa en las siguientes hipótesis:

� Toda la materia (gases, líquidos y sólidos) está constituida por entidades denominadas partículas. Las partículas tienen masa pero son demasiado pequeñas para poder ser ob-servadas.

� Entre las partículas no hay nada, solo espacio vacío. La distancia media entre las partí-culas es mucho mayor en el caso de los gases que en el de los líquidos y sólidos.

� Las partículas están en continuo movimiento. En los gases se mueven libremente en to-das direcciones.

� La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas de un cuer-po. Cuando aumenta la temperatura del sistema, aumenta la energía cinética que por término medio tienen las partículas, por lo que estas se mueven con más rapidez y pue-den separarse más.

Vamos a emplear este modelo para justificar algunas de las propiedades de los gases.

Los gases ejercen presión

Los gases hacen presión debido a los continuos choques de las partículas contra las pare-des del recipiente. Cada choque ejerce un pequeño impulso contra las paredes, la suma de todos estos impulsos constituye la presión.

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Los gases se expanden por todo el volumen disponible

El continuo y caótico movimiento de las partículas hace que acaben llegando a todos los rincones del recipiente.

Los gases se comprimen

Cuando comprimimos con un émbolo el gas, el volumen disminuye porque las distancias entre las partículas se hacen menores, acercándose más unas a otras.

La presión aumenta cuando el volumen disminuye

Al disminuir el volumen del recipiente, las partículas tienen que recorrer menos espacio para chocar contra las paredes, así que chocan con más frecuencia (más veces), con lo que aumenta la presión.

El volumen y la presión aumentan con la temperatura

Con el aumento de la temperatura, las partículas se mueven con mayor velocidad, con lo que chocan contra las paredes más veces y con mayor impulso (más fuerza), y eso hace que aumente el volumen del recipiente porque empuja el émbolo, si la presión externa al gas no cambia. Si el émbolo está fijo y no puede variar el volumen ocupado por el gas, en-tonces lo que aumenta es la presión contra las paredes.

Si la presión externa al gas es constante, el aumento de temperatura produce un aumento del volumen del gas.

Si el émbolo no se mueve, el volumen del gas no cambia y el aumento de temperatura produce un aumento en la

presión del gas.

Actividad resuelta

Por un pequeño agujero en el fondo de un matraz cerrado metemos una pequeña canti-dad de gas de color naranja. Pasados unos minutos, ¿qué aspecto cree que tendrá el matraz? Justifíquelo usando el modelo cinético de los gases.

Solución Las partículas de gas naranja se mueven en todas las direcciones; por lo tanto, habrá algunas que se muevan hacia arriba. De este modo el gas se expandirá de abajo hacia arriba, y así mismo ocurrirá en las demás di-

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recciones, de modo que el gas acabará llegando a todos los puntos del recipiente.


S2. Cuando hinchamos un globo, al cabo de algunos días el globo se deshincha o pierde presión. ¿Será debido a que las partículas de tanto chocar pierden veloci-dad y, por lo tanto, presión?

S3. Cuando un neumático pierde presión, le inyectamos más aire a través de la vál-vula. ¿Cómo podemos justificar el aumento de presión de los neumáticos usan-do el modelo cinético de los gases?

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2.4 Extensión del modelo cinético a los líquidos y los sólidos

Algunos hechos que les ocurren a los líquidos recuerdan el comportamiento de los gases. Si dejamos un terrón de azúcar en el fondo de un vaso con agua y no lo removemos nada, pasado un tiempo toda el agua estará dulce por igual. La difusión del azúcar por el agua recuerda el movimiento de las partículas de los gases. Esto llevó a los científicos a aplicar el modelo cinético a los líquidos y sólidos, añadiendo una nueva hipótesis al modelo. Es la siguiente:

“Entre las partículas hay fuerzas de atracción que tienden a juntarlas. Estas fuerzas disminuyen rápidamente con la distancia entre las partículas, de modo que solo son apre-ciables cuando están bastante próximas”.

Las fuerzas son de atracción si las partículas están muy próximas entre sí, y desapare-cen en cuanto se alejan un poco. Por el contrario, aparecen fuerzas repulsivas cuando se acercan demasiado una a la otra. Observe el esquema siguiente:

Las partículas están muy lejos. No notan fuerza entre ellas.

Las partículas están próximas. Se atraen. Las partículas están demasiado próximas. Se repelen.

¿Cómo están colocadas las partículas en los sólidos y en los líquidos?

De acuerdo con la teoría cinético-molecular, toda la materia está formada por partículas en continuo movimiento, entre las que no hay nada, solo espacio vacío. Pero, ¿cómo una misma sustancia puede presentar aspectos tan distintos cuando se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso? Si las partículas son iguales, la única explicación es que en cada estado las partículas se disponen de modo diferente: las partículas de los sólidos se encuentran muy próximas, y las fuerzas de atracción entre ellas son muy intensas. Su único movimiento es el de vibración. Las partículas de los líquidos vibran y forman conglomerados que se des-plazan unos respecto a otros. Las partículas de los gases se encuentran muy separadas en-tre sí, y se mueven a grandes velocidades, prácticamente libres de fuerzas de atracción.

Las partículas en los sólidos están muy próximas, bien ordenadas y fuertemente atraídas entre sí. Vibran de un lado a otro

continuamente pero manteniendo siempre la misma posición en la red cristalina.

En los líquidos las partículas están próxi-mas, pero no tanto como en los sólidos ni

tan ordenadas; se atraen con menos fuerza. Pueden resbalar y moverse alrededor de las

vecinas (pueden fluir), no teniendo una

En los gases las partículas se mueven libremente en todas direcciones.

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forma fija


S4. Utilice el modelo cinético de los líquidos para explicar cómo el terrón de azúcar acaba endulzando el agua de un vaso sin removerla.

S5. Si el mismo terrón lo echamos en agua caliente, el azúcar se expande por el agua en menos tiempo. ¿Por qué?

S6. En una habitación cerrada, con el aire en reposo, el humo de un cigarro acaba ocupando toda la habitación. Explique este hecho a partir del modelo cinético de la materia.

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2.5 Cambios de estado de agregación y modelo cinético de la materia

Podemos también usar el modelo cinético para interpretar los cambios de estado sólido a líquido y a gas.

2.5.1 La fusión: cambio de estado sólido a líquido

En los sólidos las partículas vibran continuamente. Al darles calor, la temperatura aumenta y las partículas vibran con más intensidad. Al llegar a la temperatura de fusión, las partícu-las empiezan a separarse unas de otras rompiendo la red cristalina, y se convierten en un líquido. Durante la fusión toda la energía del calor se usa para separar las partículas; por eso no sube la temperatura en la fusión.

Sólido Comienza la fusión Líquido

2.5.2 La vaporización o ebullición: cambio de estado líqu ido a gas

En los líquidos las partículas vibran y se desplazan, pero aún están muy próximas unas de las otras. Al aumentar la temperatura se mueven más aprisa. Cuando se alcanza la tempe-ratura de ebullición, las partículas se separan del todo: son un gas.

Líquido Gas

Actividad propuesta

S7. Justifique, usando el modelo cinético, lo que les ocurre a las partículas de un só-lido en la sublimación.

3. Resumen de

contenidos Estados de agregación de la materia

Sonsólido,líquidoygas.Laspropiedadesgeneralesdecadaestadoson:

Sustancias puras y mezclas

Lasmezclasdedosomássustanciaspuraspuedenserhomogéneasyheterogéneas.

Técnicas de separación de mezclas

• Cribado.• Filtrado.• Cristalización.• Destilación.• Decantación.• Cromatografía.• Separaciónmagnética.

Disoluciones

Hay nueve tipos posibles de disoluciones según que el soluto y el disolvente sean sólido,líquidoogas.

Concentración de una disolución

Es la proporción relativa del soluto y del disolvente. Entre otras formas, puede expresarsemedianteelporcentajeenmasa,elporcentajeenvolumenyengramosporlitro:

Mezclas

S40. Señale cuáles de las siguientes mezclas pueden ser separadas mediante decantación: vinagre y agua; agua y alcohol; agua y aceite; aceite y vinagre.

S41. En una planta de reciclaje de basura queremos separar los objetos de hierro que están mezclados con los de plástico y papel. ¿Qué podríamos hacer para separarlos?

S42. Tiene una mezcla de agua salada y aceite vegetal. Diseñe una práctica de laboratorio para separar las tres sustancias (agua, sal y aceite).

S43. Indique cuál es el soluto y cuál el disolvente en las disoluciones siguientes:

• Mezclacombustibleparamotos(gasolina+aceite).• Acero(hierro+carbono).• Alcoholdefarmacia.• Airehúmedo.

S44. Un líquido transparente pardo se calienta hasta que hierve. La temperatura de ebullición se mantiene constante en el tiempo mientras dura la ebullición. ¿Se trata de una disolución o de una sustancia pura?

S45. Señale cuáles de las siguientes sustancias son puras y cuáles mezclas: detergente en polvo, refresco de cola, diamante, bronce, agua del grifo, oro y aguardiente.

S46. ¿Qué ocurriría si se enfría una disolución saturada de sulfato de cobre?

S47. Explique qué métodos usaría para separar las sustancias de las mezclas que se citan: aceite, agua y sal; etanol, agua y azúcar; arena, vinagre y sal.

S48. ¿Verdadero o falso?

• Nosepuededisolverungasenagua.........................• Enunadisoluciónacuosaeldisolventetienequeseragua..............................• Todaslasdisolucionescontienenagua..........................

ï Elsolutosedisuelve,eldisolventeno..........................

Concentración de las disoluciones

S49. Preparamos una disolución disolviendo 40 g de cloruro potásico, KCl, en 300 gramos de agua, resultando 330 mL (mililitros) de disolución. Calcule:

• a)elporcentajeenmasadeladisolución.• b)laconcentracióndeladisoluciónexpresadaeng/L.

S50. La receta de una macedonia de frutas precisa un jarabe del 20 % en peso. Ne-cesitamos 300 g de jarabe.

• a)¿Cuántosgramosdeazúcarhayqueemplear?• b)¿Cuántosdeagua?

S51. Razone si son verdaderas o no las afirmaciones siguientes, referidas todas a una disolución acuosa del 20 % en masa:

• 200gdeladisolucióntienen200gdeagua.• En500gdeladisoluciónhay100gdesoluto.• Enunquilogramodeladisoluciónhay800gdeagua.

S52. Halle la concentración de las disoluciones A, B y C con los datos contenidos en la tabla siguiente en g/L y en porcentaje en masa:

S53. Una botella de leche tiene, en su etiqueta, la información que recoge la imagen, referida a 100 mL del leche.

• Expreselaconcentracióndeproteínas,grasasehidratosdecarbonodelalecheeng/L.• ¿Cuántosgramosdecadaunadeesassustanciasingiereunapersonaquebebe550mLdeleche?

S4. Otra marca de leche informa que su concentración en grasas es de 0.030 mg/mL. ¿Cuál de las dos marcas de leche tiene más grasa en su composición, esta o la del ejercicio anterior?

S5. Una botella de agua mineral tiene la información que recoge la imagen.

• ¿Enquéunidadesestánexpresadaslasconcentracionesdelosdiferentessolutos?• ¿Porquédiceenlaetiquetaqueestá"indicadaparaalimentosinfantiles".Sinolosabe,busqueinformaciónenInternetalrespecto.• ¿Cuántosgramosdecalciohayenlabotellaentera?¿Ycuántosdebicarbona-to?• ¿Quésignifica"Residuosecoa180ºC"?• ¿Cuántosgramosdemagnesio(Mg)habráenunmdeesetipodeagua?

3

S56. Rosa y Manolo preparan el biberón para su Xelmiriño. Le añaden seis cucharadas de 3,6 g de leche en polvo a un biberón que contiene 180 g de agua templada.

• a)¿Quéprepararon,unamezclaheterogénea,homogéneaounadisolución?¿Necesitaalgunaotrainformaciónparapodercontestar?• b)Xelmiriñotomó160gdelbiberón.¿Cuántalechetomó?

S57. El grado alcohólico de una bebida es la cantidad de alcohol etílico (etanol) que contiene por cada 100 mL de bebida. En la etiqueta del brandy de la figura indica que su grado alcohólico es del 38 %, y el volumen de la botella 70 cL. Cuantos ml de alcohol hay en la botella de brandy?

•

6. Cuando los fabricantes de aguardiente hacen el aguardiente a partir del bagazo, están ha-ciendo:

• Unadecantación.• Unacromatografía.• Unadestilación.• Unafiltración.•

7. ¿Qué técnica usaría para separar? • Aguayalcohol....................................• Aguayaceite.......................................• Aceiteyalcohol..................................• Arenayserradurasdemadera.............•

8. Calentamos 2 kg de un sólido puro metálico hasta que empieza a fundirse. Si seguimos calentando:

• latemperaturasubirárápidamentemientrasdurelafusión.• latemperaturasubirálentamentemientrasdurelafusión.• latemperaturanosubiráhastaquetodoelsólidoestéfundido.•

9. Una disolución de azúcar en agua de concentración en masa 30 %:

• Tiene30gdeazúcarporcadakgdeagua.• Tiene100gdeaguaporcada30gdeazúcar.• Tiene70gdeaguaporcada30gdeazúcar.• Tiene130gdeaguayazúcar.••

10. Queremos preparar 10 litros de una disolución de Betadine® (bactericida desinfectante). La disolución de Betadine® tiene un 10 % de povidona yodada en alcohol (porcentaje en volumen). Entonces tenemos que mezclar:

• 9litrosdealcoholcon1Ldepovidonayodada.• 10Ldealcoholcon10Ldepovidonayodada.• 10Ldealcoholcon1Ldepovidonayodada.

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