Prácticas Laboratorio FyQ 4º ESO

4LAS PRCTICAS

PARA EL ALUMNO DE ESTE

CUADERNO SE ENCUENTRAN

DISPONIBLES A LAVENTA

As es el cuaderno de laboratorio

Se trata de 14 prcticas relacionadas con los contenidos de las unidades. Cada una se desarrolla en una doble pgi-na fotocopiable para que el alumno la utilice como guin para realizarla.

Prcticas para el alumno

11 Prcticas de laboratorioPrcticas de laboratorio 10

Pgina

foto

copia

ble

APELLIDOS: .............................................................................................................. NOMBRE: ................................................................................

FECHA: .................................................................................................. CURSO: ................................... GRUPO: .........................................

PARA EL ALUMNO PARA EL ALUMNO

3 CLCULO DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

FUNDAMENTO TERICO

Las fuerzas de rozamiento son de sentido contrario al movimiento y, en general, son las causantesde la disipacin de parte de la energa mecnica en calor. Podramos decir que sin ellas sera im-posible la automocin. Las principales cualidades del rozamiento son:

Depende de la naturaleza de la superficie de los materiales que entran en contacto (coeficientede rozamiento, ).

Depende, tambin, de la fuerza normal, N, perpendicular a la superficie de contacto, que presio-na un cuerpo contra el otro.

No depende del tamao del rea de contacto.

La fuerza de rozamiento viene dada por la siguiente expresin: fffr N

Dependiendo del movimiento, la fuerza de rozamiento afecta de distintas formas:

MATERIAL NECESARIO

Rampa acanalada, de plstico o aluminio,de 100 cm de longitud (aproximadamente).

Taco de madera con soporte para pesas yanchura ligeramente inferior a la de larampa.

Balanza.

Pesas.

Cinta adhesiva.

Regla graduada en decmetros, centme-tros y milmetros.

Cronmetro.

Un soporte, nueces y pinzas.

PROCEDIMIENTO

Monta el material como se muestra en la imagen y realiza los pasos indicados.

a) Con ayuda de la regla, grada la rampa en tramos iguales (5 cm), directamente sobre esta o pe-gando la regla en la rampa con cinta adhesiva.

b) Pesa el taco y anota su masa (m0). m0 ..................... g

c) Vara el ngulo y la altura hasta apreciar, usando el cronmetro, que el taco desciende con ve-locidad constante (emplea tiempos iguales en tramos iguales). Mide la longitud (L) y la altura (h)del plano inclinado.

En estas condiciones Px fffr , que en valor absoluto queda Px f r N.

Segn la figura (2): m0 g sen m0 g cos tg .

d) Repite la experiencia colocando sobre el taco diferentes masas (m1, m2, m3) y volviendo a cali-brar, en cada caso, el sistema.

e) Con los datos obtenidos, completa la siguiente tabla de valores.

hL

sen cos

1. De qu depende el valor del coeficiente de rozamiento?

2. Afecta la masa al coeficiente de rozamiento? Y a la fuerza de rozamiento?

3. Influye el tamao de la superficie de contacto en el valor del coeficiente de rozamiento?

CUEST IONES

Pgina

foto

copia

ble

Masa (g) m0 m1 m2 m3 m4

Altura (cm) h0 h1 h2 h3 h4

Longitud (cm) L0 L1 L2 L3 L4

tg Lh 0 1 2 3 4

Prcticas de laboratorio 38

PARA EL PROFESOR

3 CLCULO DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTOINTRODUCCIN

Con esta experiencia, el alumno debe aprender que la fuerza de rozamiento: Solo est ausente en el vaco. Siempre se opone al movimiento. Produce un gasto de energa en forma de calor. Es la responsable de que exista automocin. Depende de la fuerza perpendicular que presiona el cuerpo contra el plano y de la naturaleza de lassuperficies en contacto.

Es independiente del tamao del rea de contacto.

PROCEDIMIENTO Y SUGERENCIAS DIDCTICAS

Para lograr que la velocidad de descenso sea constante, utilizamos un plano que permita variar el n-gulo de inclinacin. As, podremos calibrar el montaje y conseguir la velocidad uniforme.

Para comprobar la independencia del roza-miento con el tamao del rea de contacto, sepuede repetir la experiencia colocando el tacosobre sus diferentes caras y calibrando, denuevo, el sistema.

Podra simplificarse el estudio, arrastrando el taco so-bre un plano horizontal e intercalando un dinammetroentre este y la fuerza de arrastre. Repitiendo la expe-riencia con diferentes masas se podra comprobar cmoel coeficiente de rozamiento no depende de las mismas.La dificultad en este caso estriba en conseguir una ve-locidad constante (a 0) para que la fuerza de arrastresea igual a la de rozamiento:

Fma 0 Farrastre frozamiento 0 Farrastre frozamiento

1. El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto, as comodel estado en que se encuentren sus superficies.

2. La masa no afecta al coeficiente de rozamiento.

S influye en el valor de la fuerza de rozamiento, pues cuanto mayor sea la masa de un ob-jeto, tanto mayor ser su peso y por tanto, su componente sobre la superficie de apoyo (fuer-za de accin). Asimismo, tambin ser mayor la fuerza, denominada normal, que la superfi-cie de apoyo ejerza sobre el objeto (fuerza de reaccin).

3. El coeficiente de rozamiento es prcticamente independiente del rea de la superficie de con-tacto.

SOLUC IN DE LAS CUEST IONES

kDatos personalesdel alumno

kJustificacin tericade la prctica

kEnumeracin del materialnecesario para larealizacin de la prctica

kDescripcin de los pasosnecesarios para la realizacinde la prctica

kPropuesta de actividades paraprofundizar en los resultadosy en el fundamento terico dela prctica

En ellas se dan pautas para un mayor aprovechamiento didctico de cada prctica.

Orientaciones para el profesor

kInformacin adicionalsobre los fundamentostericos de la prctica

kSolucin a las actividadesplanteadas en la hoja delalumno

kPautas que ayudan alprofesor a sacar mayorpartido didctico a laprctica

Estas experiencias estn diseadas parasorprender a los alumnos, con el objeti-vo de despertar en ellos inters sobre loscontenidos de la unidad con la que estnrelacionadas.

En ningn caso pretenden servir de ex-cusa para explicar o introducir conteni-dos, puesto que en la mayora de los ca-sos exceden el nivel exigible a este curso.

Estas experiencias se pueden realizar enel aula o en el laboratorio en el momen-to en el que el profesor estime ms opor-tuno.

Experiencias sorprendentes

55 Prcticas de laboratorioPrcticas de laboratorio 54

Experiencias sorprendentes

LAS FUERZAS LAS FUERZAS

LA INERCIA

ASabemos que tenemos un huevo crudo y uno cocido, cmopodemos distinguirlos?

a) Coge uno de ellos al azar, ponlo longitudinalmente sobre unasuperficie lisa y hazlo girar sobre su eje, impulsndolo conlas manos desde sus extremos, efectuando un par de fuer-zas. Repite la experiencia con el otro huevo y observa lo queocurre.

b) Uno de los huevos efecta giros uniformes y, si lo tocas suavemente con el dedo, se detendrfcilmente. El otro describe giros con un ritmo irregular, tan pronto parece que se detiene comoque se acelera y, si lo tocas con el dedo, se frenar pero volver a recuperar su movimiento alretirarlo, pues la inercia obliga a que el movimiento se perpete. Si los abres, comprobars queel primero es el que est cocido.

PESO VARIABLE

Nuestro peso no siempre es el mismo y existen diversas situaciones cotidianasen las que este hecho se pone de manifiesto. Dentro de un ascensor, una balan-za nos indicar ms o menos peso de lo que realmente es.

a) Psate cuando el ascensor todava est quieto, memoriza el dato y aprieta unbotn para ascender a otro piso. Observa que, al comenzar el movimiento, au-mentar nuestro peso, luego volver a su valor real (el que indicaba antes demoverte) y, finalmente, disminuir, cuando vaya frenando antes de llegar a sudestino.

b) La balanza indica en todo momento la fuerza que realiza, y coincide con nues-tro peso cuando estamos quietos o cuando nos movemos con velocidad uni-forme. Pero, al iniciar el movimiento, tiene aceleracin positiva y la balanzaefecta una fuerza mayor. Al finalizar, la aceleracin es negativa y la fuerza in-ferior a nuestro peso.

EQUILIBRIO DIVERTIDO

Con un poco de imaginacin se pueden crear situa-ciones de equilibrio que adems supongan un mo-mento de diversin o entretenimiento. Un ejemplo escrear una estructura estable utilizando un grupo deocho o diez alumnos de estatura parecida.

a) Todos deben colocarse en crculo, uno detrs deotro. A la seal de ya, cada uno dobla las pier-nas y se sienta en las rodillas del que tiene detrs.Es importante que todos se agachen al mismo tiem-po, por lo que deben estar correctamente coordi-nados.

b) Se crea una estructura estable en la que nadie se cae, ya que el peso de cada uno es sosteni-do por las rodillas del de detrs, como si estuviera apoyado en una silla. Todas las fuerzas seanulan entre s y estn en equilibrio, por lo que no hay ningn movimiento.

La experiencia permite tratar temas transversales para la no discriminacin, as comodebatir sobre la necesidad demantener buenas relaciones sociales.

EQUILIBRIO SORPRENDENTE

Existen curiosos equilibrios de objetos cuyo nico secreto con-siste en que la vertical que pasa por el centro de gravedad caedentro de la base de sustentacin.

a) Toma un tenedor de cuatro puntas y una cuchara, ambos delmismo tamao (lo ms apropiado es que sean de la mismavajilla). Une los extremos de los cubiertos intercalando laspuntas del tenedor, como muestra la figura (las dos puntasinteriores en la cara cncava de la cuchara y las exteriores,en la cara convexa).

b) Introduce un palillo plano entre las puntas del tenedor, de-jando dos a cada lado, y colcalo lo ms prximo posible alextremo de la cuchara. Guindote por la imagen, apoya el pa-lillo en el borde de un taco de madera o de un vaso y buscael punto donde el sistema se mantiene en equilibrio.

Para proyectar edificios y puentes, las leyes de la esttica son fundamentales. Con estaexperiencia se pueden tratar temas relacionados con la ingeniera y la arquitectura, ascomo su directa relacin con el consumo y elmedioambiente.

PARA EL PROFESOR

La experiencia trabaja contenidos transversales sobre la educacin para el consumoy permite discutir sobre los hbitos de alimentacin.

Experiencias como esta permiten descubrir cmo se transmite elmovimiento deun objeto a otro y la gran importancia que tiene para la industria. Se puede relacionarcon contenidos sobre la educacin para el consumo.

kDescripcin dela experiencia

kFotografaso dibujosrelacionadoscon laexperiencia

INTRODUCCIN

Seguridad en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

PRCTICAS PARA EL ALUMNO

1. Estudio del movimiento rectilneo uniforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Estudio del movimiento rectilneo uniformemente acelerado. La tirolina . . . . . . 8

3. Clculo del coeficiente de rozamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4. Equilibrio en mquinas simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5. Fabricacin de un aermetro de Baum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

6. Determinacin de la aceleracin de la gravedad con el pndulo simple . . . . . . 16

7. Transformaciones energticas. La pila Daniell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

8. Trabajo y transferencia de energa. El plano inclinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

9. Calor latente de cambio de estado y calor especfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

10. Determinacin del indice de refraccin de cualquier lquido respecto al aire . . 24

11. Determinacin del tipo de enlace qumico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

12. Leyes fundamentales de combinacin qumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

13. Volumetras de neutralizacin cido-base en disolucin acuosa . . . . . . . . . . . . 30

14. Representacin de cadenas carbonadas y grupos funcionales mediante modelos . 32

PARA EL PROFESOR

Sugerencias y soluciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Experiencias sorprendentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

ndice

Prcticas de laboratorio


SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Las mesas de trabajo de los laboratoriosescolares deben estar despejadas y solodebe encontrarse en ellas el material quese est utilizando.

Hay que controlar el funcionamiento de losaparatos conforme a las indicaciones delprofesor.

Es importante extremar las precaucionescon el uso de mecheros de gas. El encen-dido y apagado debe ser supervisado por elprofesor.

Asimismo, si el mechero lo permite, el pro-fesor supervisar previamente la calidad dela llama para que el suministro de oxgenosea el adecuado y no se produzcan malascombustiones con el consiguiente despren-dimiento de gases txicos.

Cuando la situacin lo requiera, y siempre se-gn el criterio del profesor, se debe trabajarcon la proteccin adecuada.

El uso de gafas o guantes evita posibles sal-picaduras de agentes irritantes o corrosivos,como los cidos o las bases.

Cuando exista riesgo de emitir gases al am-biente, los experimentos se realizarn bajocampanas extractoras.

5 Prcticas de laboratorio

Es importante conocer los pictogramas de peligrosidad de los diversos productos qumicos.

No es correcto tocar los productos qumicos con la mano,aunque sean inocuos. Hay que utilizar las esptulas ylos recipientes adecuados para ello y, despus de ma-nejarlos, lavarse las manos cuidadosamente.

Nunca se deben probar los productos qumicos. Si hayque olerlos, no se har directamente sino dirigiendo conla mano una pequea parte de los vapores a la nariz.

Cualquier montaje elctrico requiere la supervisin delprofesor antes de su puesta en funcionamiento.

Como norma general y aunque casi siempre se trabajacon tensiones no peligrosas, no se deben tocar los ca-bles o terminales elctricos.




PARA EL ALUMNO

1 ESTUDIO DEL MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORME

FUNDAMENTO TERICO

Vamos a estudiar uno de los movimientos ms simples que se dan, con bastante frecuencia, en lavida cotidiana. Se trata de un movimiento rectilneo uniforme producido por un motor elctrico, so-bre un carrito enganchado a l.

Para realzar dicho estudio utilizaremos los conocimientos adquiridos en la unidad sobre movimientouniforme, en el que el mvil recorre el mismo espacio en intervalos de tiempo iguales.

v

st

cte

Basndonos en una serie de datos, comprobaremos que dicho movimiento se realiza con velocidadconstante, tanto en su direccin como en su magnitud.

MATERIAL NECESARIO

Carrito, riel, cinta de papel.

Motor elctrico con reductor y polea.

Eje de rotacin, cronovibrador.

Fuente de alimentacin.

Pginafotocopiable


Pginafotocopiable

PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

Monta el material como se muestra en la imagen, siguiendo los pasos indicados.

a) Fija la cinta de papel al carrito con cinta adhesiva y hazlo pasar por las guas del cronovibradorprocurando que deslice sin dobleces. El disco de papel de calco se sita de forma que la cara decarbn mire hacia la cinta.

b) Fija un hilo de nailon al otro extremo del carrito y hazlo pasar por el orificio que tiene el vsta-go de la polea de rotacin que es movida por el motor elctrico, de forma que al girar el motor,enrolle el hilo en el vstago del eje de rotacin y haga avanzar el carrito y la cinta.

c) Mantn algo tensa la cinta y pon en marcha el motor y el cronovibrador a la vez. Al avanzar lacinta, el cronovibrador deja un rastro sobre ella. Cuando hayas obtenido un rastro de unos 20 cm,detn ambos instrumentos.

d) El cronovibrador produce 50 marcas por segundo, por tanto, el tiempo transcurrido entre la rea-

lizacin de dos marcas sobre la cinta es 0,02 s.

e) Seala un origen sobre una marca al principio del rastro obtenido sobre la cinta. Para facilitarel recuento y la realizacin de la grfica s-t es mejor considerar el tiempo transcurrido entre5 marcas sobre la cinta, que ser 0,02 5 0,1 s. Esos puntos (cada 5 marcas) se sealan conel lpiz sobre la cinta.

f) Mide las distancias, si, de estas seales con el origen elegido y completa la siguiente tabla.

150

1. Representa, en papel milimetrado, la grfica s-t correspondiente al movimiento y deter-mina si el movimiento de la cinta es uniforme.

2. Calcula su velocidad a partir de la grfica y representa la grfica v-t.

CUEST IONES

ti (s) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

si (m)




PARA EL ALUMNO

2 ESTUDIO DEL MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORMEMENTEACELERADO. LA TIROLINA

FUNDAMENTO TERICO

Un cuerpo que vara su velocidad posee un movimiento acelerado. La aceleracin es la variacin dela velocidad en la unidad de tiempo y se mide, en el SI, en m/s2. La velocidad puede cambiar, bienporque solo cambie de mdulo manteniendo su trayectoria rectilnea, o bien porque cambie su di-reccin, como por ejemplo, en el movimiento circular. Si la velocidad vara su mdulo de forma cons-tante, el movimiento se considera uniformemente acelerado.

a cte

Un ejemplo de movimiento uniformemente acelerado con trayectoria rectilnea es el descenso poruna tirolina. Para su estudio conviene tomar una serie de datos y trabajar sobre ellos de modo quepermitan emitir hiptesis contrastables. Este movimiento se ajusta a las siguientes ecuaciones:

v v0 at s s0 v0t at2

MATERIAL NECESARIO

Dos soportes.

3 4 metros de hilo de nailon (o similar).

Portapesas con varias pesas.

4 5 cronmetros por equipo.

Cinta mtrica.

Rotulador indeleble.

12

vf - v0tf - t0

vt

Pginafotocopiable


Pginafotocopiable

PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

a) Realiza un montaje como el de la figura, colocando el hilo que va a hacer de tirolina de formaque la inclinacin sea de 10 aproximadamente y no aumente demasiado la velocidad de cada.

b) Marca en el hilo, con ayuda de la cinta mtrica y el rotulador indeleble, intervalos regulares de50 cm.

c) Cada uno de los miembros del grupo toma un cronmetro y se sita frente a una seal del hilopara observar el paso del portapesas.

d) Un miembro del grupo har una seal para que todos pongan en marcha el cronmetro a la vez.Para evitar los errores de medida, es recomendable realizar varias medidas de los tiempos enlos que el portapesas pasa por cada seal y utilizar como dato correcto el valor medio.

1. Completa la siguiente tabla.

2. Realiza las grficas s-t y v-t.

3. Calcula el valor de la aceleracin a partir de la grfica v-t. Dibuja la grfica a-t.

CUEST IONES

Distancia Medidas de tiempos (s) Velocidad en eldel inicio (m) t1 t2 t3 t4 t5 tm intervalo (m/s)

s1

s2

s3

s4

s5

s6 s6tm

s5tm

s4tm

s3tm

s2tm

s1tm




PARA EL ALUMNO

3 CLCULO DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

FUNDAMENTO TERICO

Las fuerzas de rozamiento son de sentido contrario al movimiento y, en general, son las causantesde la disipacin de parte de la energa mecnica en calor. Podramos decir que sin ellas sera im-posible la automocin. Las principales cualidades del rozamiento son:

Depende de la naturaleza de la superficie de los materiales que entran en contacto (coeficientede rozamiento, ).

Depende, tambin, de la fuerza normal, N, perpendicular a la superficie de contacto, que presio-na un cuerpo contra el otro.

No depende del tamao del rea de contacto.

La fuerza de rozamiento viene dada por la siguiente expresin: fffr N

Dependiendo del movimiento, la fuerza de rozamiento afecta de distintas formas:

MATERIAL NECESARIO


Taco de madera con soporte para pesas yanchura ligeramente inferior a la de larampa.

Balanza.

Pesas.

Cinta adhesiva.

Regla graduada en decmetros, centme-tros y milmetros.

Cronmetro.


Pginafotocopiable


Pginafotocopiable

PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

Monta el material como se muestra en la imagen y realiza los pasos indicados.

a) Con ayuda de la regla, grada la rampa en tramos iguales (5 cm), directamente sobre esta o pe-gando la regla en la rampa con cinta adhesiva.

b) Pesa el taco y anota su masa (m0). m0 ..................... g

c) Vara el ngulo y la altura hasta apreciar, usando el cronmetro, que el taco desciende con ve-locidad constante (emplea tiempos iguales en tramos iguales). Mide la longitud (L) y la altura (h)del plano inclinado.

En estas condiciones Px fffr , que en valor absoluto queda Px f r N.

Segn la figura (2): m0 g sen m0 g cos tg .

d) Repite la experiencia colocando sobre el taco diferentes masas (m1, m2, m3) y volviendo a cali-brar, en cada caso, el sistema.

e) Con los datos obtenidos, completa la siguiente tabla de valores.

hL

sen cos

1. De qu depende el valor del coeficiente de rozamiento?

2. Afecta la masa al coeficiente de rozamiento? Y a la fuerza de rozamiento?

3. Influye el tamao de la superficie de contacto en el valor del coeficiente de rozamiento?

CUEST IONES

Masa (g) m0 m1 m2 m3 m4

Altura (cm) h0 h1 h2 h3 h4

Longitud (cm) L0 L1 L2 L3 L4

tg Lh 0 1 2 3 4




PARA EL ALUMNO

4 EQUILIBRIO EN MQUINAS SIMPLES

FUNDAMENTO TERICO

Para que exista equilibrio entre fuerzas concurrentes en un punto, la suma vectorial de las fuerzasdebe ser cero: F 0.

Observa la siguiente figura:

Para que el sistema est en equilibrio debe cumplirse que T m2 g (1).

La descomposicin de la fuerza T da lugar a las siguientes expresiones:

Tx 0

m1g T cosSustituyendo la expresin (1): m1g T cos m1g m2g cos , de donde queda:

m1 2 m2 cos (2)

MATERIAL NECESARIO

Dos poleas iguales.

Cuerda o hilo resistente (nailon).

Pesas y portapesas.

Pesas problema (sin calibrar).

Balanza.

Transportador de ngulos y regla (o cin-ta mtrica).

Soportes, nueces y pinzas.

2

2

12

2

12

Ty T cos

2Ty m1g

L

12

Pginafotocopiable

2


Pginafotocopiable

PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

Monta el material como se indica en la imagen y realiza los siguientes pasos:

a) Tras colocar las poleas y el hilo, se cuelgan las pesas exteriores de igual masa (m2), de formaque queden en equilibrio (para ello, debes cuidar que las poleas estn, exactamente, a la mis-ma altura).

b) Mide el punto medio del tramo de hilo entre poleas, donde colgars, con sumo cuidado, la pesaproblema, m1, (no debe ser excesiva para evitar que eleve las otras dos hasta arriba).

c) Una vez el sistema quede esttico, mide el ngulo con el transportador de ngulos y calculala masa, m1, segn la ecuacin (2).

m1

d) Realiza la experiencia con otras pesas problema y comprueba su masa, posteriormente, con labalanza.

m1

m1

m1

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

................g................

................g................

................g................

................g

1. Compara el valor de m1 obtenido en la experiencia con el que marca la balanza.

2. Qu nombre reciben las fuerzas que actan sobre la polea? Qu utilidad tiene la polea?

3. Mide el radio de la polea (r) y calcula el momento de fuerza al que est sometida, tantoen el centro como en un punto extremo, cuando se cuelga la masa m2.

CUEST IONES


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PARA EL ALUMNO

5 FABRICACIN DE UN AERMETRO DE BAUM

FUNDAMENTO TERICO

Un aermetro no es otra cosa que un dens-metro especializado para medir concentra-ciones en forma rpida e indicativa en diso-luciones.Habitualmente, se miden las concentra-ciones en porcentaje de (masa de solu-to/volumen de disolucin).

Concretamente, el aermetro de Baumse grada para determinar, aproximada-mente, las concentraciones de sal en sa-linas, sueros, etc. Tradicionalmente se uti-lizaba en la preparacin de jarabes.

Se basa, como todos los densmetros, en el principio de Pascal, el de Arqumedes y, en resumen,en el principio fundamental de la hidrosttica.

A medida que aumenta la concentracin de la disolucin (y por tanto, la densidad) se pasa por su-cesivos estados de equilibrio en los cuales se ha mantenido constante la relacin P E; y como elpeso es constante, se cumplir que, Vdesalojado ddisolucin cte. As pues, un aumento de concentracinimplica un aumento de la densidad y una disminucin del volumen desalojado.

MATERIAL NECESARIO

Densmetro de laboratorio (para lquidos ms densos que el agua). Probeta de 500 mL. Cuatro vasos de precipitados de 1 L. Varilla de vidrio. Rotulador indeleble. Sal comn (1,5 kg) y agua destilada. Balanza. Regla graduada.

La presin ejercida en un puntode un lquido se transmite por len todas las direcciones con la

misma intensidad.

Un cuerpo sumergido en un fluidoexperimenta un empuje igual al pesodel volumen de fluido que desplaza,

P E.

La presin en un lquido es igualal producto de la profundidad,de la densidad del lquido y de

la aceleracin de la gravedad, g;p d g h.

hE = Vdg

P = mg

PROCEDIMIENTO

Realiza los siguientes pasos:

a) Marca los cuatro vasos de precipitados a 500 mL con el rotulador y agua destilada (medida conla probeta) y numralos del 1 al 4.

b) Vaca los vasos, tralos y en cada uno pesa, respectivamente, 400, 300, 200 y 100 g de sal.

c) Aade agua hasta aproximadamente la mitad de cada vaso, agita hasta que la sal se disuelva yvuelve a aadir agua hasta enrasar con la medida realizada previamente.

d) Llena la probeta con agua destilada cuya concentracin en sal podemos considerar igual a 0. Su-merge el densmetro, deja que se equilibre y marca en l la lnea de flotacin, correspondientea la concentracin 0%.

e) De la disolucin 1, calcula numricamente la concentracin porcentual, masa de soluto/volumende disolucin (% m/V):

c1 100 80%

f) Sumerge el densmetro, deja que se equilibre y marca en l la lnea de flotacin, correspondientea la concentracin 80%. Esta marca quedar por debajo respecto a la de concentracin 0%, puesel densmetro se habr elevado.

g) Con ayuda de la regla, divide el tramo comprendido entre 0 y 80%, en cuatro segmentos igua-les, marcando en el densmetro, de arriba abajo, las concentraciones del 20, 40 y 60% respecti-vamente.

h) Sumerge el densmetro en las tres disoluciones restantes y comprueba que las marcas realiza-das coinciden con las respectivas disoluciones, c2 (60%), c3 (40%) y c4 (20%).

400 (g de sal)500 (cm3 de disolucin)


Pginafotocopiable

PARA EL ALUMNO

1. Calcula numricamente las concentraciones c2, c3 y c4 y compara su valor con el obtenidoexperimentalmente.

2. Prepara una nueva disolucin aadiendo una cantidad desconocida de sal y, con el aer-metro fabricado, mide su concentracin.

3. Se podra utilizar este aermetro para calcular la concentracin de otro compuesto dife-rente de la sal comn?

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

6 DETERMINACIN DE LA ACELERACIN DE LA GRAVEDADCON EL PNDULO SIMPLE

FUNDAMENTO TERICO

El pndulo simple se define como una partcula de masa, m, suspendida de un punto O por un hiloinextensible de longitud L y de masa despreciable, que hacemos oscilar dentro de un ngulo mxi-mo muy pequeo.

El pndulo describe una trayectoria circular, concretamente un arcode una circunferencia de radio L. Estudiaremos su movimiento enla direccin tangencial y en la direccin normal.

Las fuerzas que actan sobre la partcula de masa m son dos, elpeso mg y la tensin T del hilo.

Al separar el pndulo de su posicin de equilibrio se descomponeel peso en la accin simultnea de dos componentes: En la direccin tangencial, mgsen En la direccin radial, mgcos.

El rozamiento puede considerarse prcticamente nulo, por lo que el pndulo no se para y el movi-miento se repite cada cierto tiempo, dando lugar a un movimiento peridico donde el tiempo quetarda en recorrer una oscilacin completa (perodo, T) viene dado por la expresin:

T 2LgDespejando g obtenemos el valor de la aceleracin de la gravedad: g .

MATERIAL NECESARIO

Bola con gancho grande.

Bola con gancho pequea.

Trpode con varilla.

Nuez tridimensional.

Mordaza con varilla.

Hilo.

Cronmetro digital.

Cinta mtrica.

42LT2

Pginafotocopiable

mg sen

L

mg

mg cos

v = 0

0

T

mg


Pginafotocopiable

PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

a) Mide la longitud del pndulo como suma de la cuer-da ms el radio de la bola.

L

b) Haz oscilar el pndulo en un plano con una ampli-tud muy pequea, sin que en ningn momento elpndulo roce. Anota el valor del ngulo .

c) Mide el perodo del pndulo con el cronmetro. Re-aliza la medicin 10 veces o, para tener mayor pre-cisin en el valor del perodo, mide el tiempo quetardan en realizarse 10 perodos completos del pn-dulo y divide el resultado.

T

d) Determina el valor de g utilizando la expresin:

T 2Lg g g

e) Repite los pasos anteriores, manteniendo el ngulo mximo de oscilacin y cambiando la lon-gitud de la cuerda (toma 5 valores). Anota longitudes y perodos.

L2 T2

L3 T3

L4 T4

L5 T5

f) Repite los pasos, para la longitud L inicial y el ngulo mximo de oscilacin , cambiando la bola.Anota longitud y perodo.

42LT2

................ s................m

................ s................m

................ s................m

................ s................m

................m/s2

................ s

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

................m

1. Qu valor de g has obtenido experimentalmente? Consulta tu libro de texto y calclalonumricamente.

2. Influye la longitud del hilo en el valor obtenido experimentalmente? Y la masa?

3. Descompn el peso en tres puntos diferentes de la trayectoria; entre el punto ms ele-vado y la posicin de equilibrio. Qu observas respecto a las componentes radial y tan-gencial?

CUEST IONES


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PARA EL ALUMNO

7 TRANSFORMACIONES ENERGTICAS. LA PILA DANIELL

FUNDAMENTO TERICO

Al sumergir una lmina de cinc en una disolucin acuosa de CuSO4 puede observarse que la diso-lucin va perdiendo su color azul (debido a los iones Cu2) y que en la lmina de cinc va deposi-tndose cobre metlico.

En la cubeta tiene lugar la siguiente reaccin:

CuSO4 (disolucin) Zn (slido) ZnSO4 (disolucin) Cu (slido)

En realidad tienen lugar dos procesos simultneos, pero diferentes, provocadospor la transmisin de electrones de un metal a otro. El proceso se denomina deoxidacin-reduccin y se representa por las siguiente semirreacciones: Oxidacin: Zn (slido) Zn2 (disuelto) 2e

Reduccin: Cu2 (disuelto) 2e Zn (slido)

Si separamos ambos metales en cubetas diferentes, podemos hacer pasar los electrones por unconductor externo y transformar la energa qumica en energa elctrica.

MATERIAL NECESARIO

Dos vasos de precipitados de 250 mL y uno de 100 mL. Tubo de vidrio en forma de U (para puente salino). Cables de conexin con pinzas de cocodrilo. Galvanmetro 0-5 V. Algodn. Placas de Zn y de Cu. Disolucin de sulfato de cobre (II), 1 mol/l. Disolucin de sulfato de cinc, 1 mol/l. Disolucin saturada de cloruro de potasio.


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PROCEDIMIENTO

a) Realiza los clculos necesarios y prepa-ra 200 cm3 de disolucin de CuSO4 y200 cm3 de disolucin de ZnSO4.

b) Prepara la disolucin saturada de KCl enel vaso de 100 mL. Echa agua destiladay aade la sal, agitando, hasta que em-piece a precipitar.

c) Pesa las placas de Cu y de Zn (asegra-te de que estn secas y limpias). Anotalos datos.

mCu (inicial)

mZn (inicial)

d) Echa la disolucin de CuSO4 en uno de los vasos de 250 mL e introduce la placa de Cu. En elotro vaso echa la disolucin preparada de ZnSO4 e introduce la placa de Zn.

e) Conecta el galvanmetro, con el polo negativo a la placa de Zn (nodo) y el positivo a la de Cu(ctodo).

f) Llena el tubo en U con la disolucin de KCl y tapa sus extremos con algodn.

g) Introduce dicho tubo invertido en ambas disoluciones como muestra la imagen.

h) Observa atentamente y apunta lo que sucede durante el experimento. Anota el valor de la fuer-za electromotriz (E) observada en el galvanmetro.

E

i) Al finalizar, deja secar completamente las placas, psalas de nuevo y anota los resultados.

mCu (final)

mZn (final) ................g

................g

................V

................g

................g

PARA EL ALUMNO

1. Qu has observado durante el experimento? Puedes relacionarlo con algn tipo de trans-formacin energtica?

2. Investiga la posibilidad de realizar la transformacin inversa. Qu nombre recibe?

3. Indica aplicaciones prcticas de la transformacin energtica que has realizado.

4. Qu ha ocurrido con la masa de las lminas? Tiene esto alguna relacin con la dura-cin de una pila?

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

8 TRABAJO Y TRANSFERENCIA DE ENERGA. EL PLANO INCLINADO

FUNDAMENTO TERICO

Frecuentemente, la energa transferida mediante trabajo se acumula en forma de energa poten-cial. Un ejemplo es la subida de un cuerpo por un plano inclinado (mquina simple) a una veloci-dad constante. La fuerza necesaria para ello es menor que el peso.

Realmente, las mquinas no crean ningn trabajo, sino que aprovechan las fuerzas aplicadas.

En ausencia de rozamiento, toda la energa transferida al cuerpo mediante trabajo, se transformaen energa potencial:

W1 F1h Ph mgh EP

Al ascender por un plano inclinado, tambin sin rozamiento, el trabajo realizado es el mismo, puesW EP Fx, sin embargo la fuerza aplicada sobre el objeto ser menor. Pero inevitablementeaparece una fuerza de rozamiento (fr) entre las superficies que estn en contacto, por lo que paraalcanzar la misma altura, el trabajo a realizar debe ser mayor que el terico, ya que una parte sedisipa en forma de calor: W EP Wr (calor).

W2 F2x (Px fr) x (mgsen mgcos) x

Habr que aplicar una fuerza algo mayor que si no existiera rozamiento, para vencer dicha fuerzay la componente del peso paralela al plano. An as, siempre ser menor que el peso del objeto.

MATERIAL NECESARIO



Dinammetro.

Taco de madera con gancho para arrastrarlocon el dinammetro.

Cinta mtrica.

Transportador de ngulos.

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N = P2F = P + f

P = mg

y

P = mg senX

P = mg cosy r

X r

1F = P = mg

h

(1) (2)

f

x


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PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

Realiza el montaje de la figura y lleva a cabo los pasos indicados.

a) Determina el peso (P) del taco de madera con el dinammetro. P

b) Con la cinta mtrica determina la altura (h) y la longitud del plano (x).

h x

c) Mide el ngulo () con el transportador de ngulos.

d) Engancha el dinammetro al taco de madera e inicia el ascenso tirando suavemente de l conuna fuerza constante. Mide la fuerza (F2) que has utilizado.

F2

e) Con los datos obtenidos, calcula las siguientes magnitudes:

La masa del taco: F1 P mg

El trabajo realizado en el caso (1): W1 mgh

La variacin de energa potencial en el caso (1): EP (1) W1 La componente Px del peso en el caso (2): Px mgsen

La fuerza de rozamiento en el caso (2): fr F2 Px El coeficiente de rozamiento en el caso (2): fr mgcos

El trabajo realizado en el caso (2): W2 F2 x

El trabajo disipado como calor en el caso (2): Wr (calor) fr x

La variacin de energa potencial en el caso (1): EP (2) W1 Wr (calor)

................N

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

................m................m

................N

1. En qu caso se ha realizado ms fuerza?

2. Para ambos casos, qu factores afectan positivamente al ascenso del bloque? Culesnegativamente?

3. En qu se ha transformado la energa transferida en cada caso? Ha variado por igualla energa potencial?

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

9 CALOR LATENTE DE CAMBIO DE ESTADO Y CALOR ESPECFICO

FUNDAMENTO TERICO

En los cambios de estado, el calor aportado para dicho fenmeno no se manifiesta con un cambiode temperatura, pues esta permanece constante.

Este calor se denomina calor latente de cambio de estado (L) y se define como la cantidad de ca-lor que hay que aportar a un kilogramo de sustancia para que esta cambie de estado. En el SI semide en Jkg1. Para el agua Lfusin 334000 Jkg1 y Lvaporizacin 2272000 Jkg1.

Calor aportado para un cambio de estado: Q m (kg) L (Jkg1).

Cuando no hay cambio de estado, el calor aportado se traduce en un aumento de temperatura y vaacompaado de una dilatacin (aumento de volumen). Este fenmeno se utiliza en los termmetrosde mercurio (Hg) en los que se mide la dilatacin de este metal dentro de un capilar rodeado de vi-drio ptico.

El calor aportado se denomina calor especfico y se define como la cantidad de calor necesaria paraque un kilogramo de sustancia vare su temperatura en un grado Kelvin. En el SI se mide en Jkg1K1.Para el agua, Ce 4180 Jkg1K1.

Calor aportado para una variacin de temperatura: Q m (kg) Ce (Jkg1K1) T (K).

MATERIAL NECESARIO

Termmetro de mercurio de 0 a 100 C.

Matraz erlenmeyer de 1000 cm3.

Calefactor con motor para agitador magntico.

Balanza.

Probeta graduada.

Hielo.

Agua destilada.

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PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

Realiza los pasos indicados a continuacin.

a) Tara, en la balanza, el erlenmeyer con el agitador e introduce unos cubitos de hielo del conge-lador.

b) Pesa de nuevo el conjunto y anota la masa de hielo (mh) introducida.

mh

c) Mide con la probeta una cantidad de agua destilada (d 1 g/mL), calcula su masa (ma) yantala.

ma

d) Aade el agua en el matraz erlenmeyer y comienza a agitar, de forma que coexistan las faseshielo-agua. Introduce el termmetro y anota la temperatura que marca (deber ser de 0 C mien-tras haya hielo). Mantn el termmetro dentro durante todo el proceso.

T1

e) Pon el matraz sobre el calefactor y agita hasta que el hielo se funda. Puedes aportar calor sua-vemente para acelerar el proceso y comprobar cmo la temperatura no vara durante el cambiode estado.

f) Tras la fusin, contina calentando y observa cmo sube la temperatura. Cuando el agua co-mience a hervir anota su temperatura, que rondar los 100 C (depende de la presin atmos-frica).

T2 ......................C

......................C

......................kg

......................kg

1. Calcula el calor aportado para llevar a cabo la fusin del hielo, para aumentar la tempe-ratura desde el punto de fusin hasta el de ebullicin y para evaporar toda el agua.

2. Representa grficamente la variacin de temperatura frente al calor aportado durante todoel proceso.

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

10 DETERMINACIN DEL NDICE DE REFRACCIN DE CUALQUIERLQUIDO RESPECTO AL AIRE

FUNDAMENTO TERICO

Las ondas tienen una velocidad de propagacin distinta en cada medio. Si un haz de luz incide enla superficie de separacin entre dos medios, segn la direccin normal (perpendicular), cambiarsu velocidad, pero no se desviar. Sin embargo, si incide con un ngulo diferente, al cambiar de me-dio la luz se refracta.

El ndice de refraccin relativo de un medio 2 respecto de un medio 1 se define como el cocientede la velocidad de propagacin en el medio 1 y la velocidad de propagacin en el medio 2.

Si n2 n1, al pasar la luz del medio 1 al 2, esta se desva acercndose a la normal y viceversa. Se-gn la ley de Snell se pueden relacionar los ngulos incidente y refractado con los ndices de re-fraccin relativos y las velocidades de propagacin.

Ley de Snell: .

La velocidad de la luz en el aire es prcticamente iguala la de esta en el vaco y el ndice de refraccin del aire(n0) se toma como unidad.

La ley de Snell, en el caso de que uno de los medios seael aire, queda expresada as:

n

MATERIAL NECESARIO

Cubeta de vidrio de aproximadamente 6 5 30 cm.

Barra soporte.

Limbo cuadrante (medidor de ngulos) solidario con la barrasoporte.

Regla o cinta graduada.

Puntero lser.

Barra articulada para fijar la linterna y acoplarla al soporte.

Cartulina o pao negro.

nn0

sen ipsen rp

sen ipsen rp

v1v2

n2n1

n2n1

v1v2

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00

180

1

0

1

7

0

2

0

1

6

0

3

0

1

5

0

4

0

1

4

0

5

0

1

3

0

6

0

1

2

0

7

0

1

1

0

80

1

00

90

1

0

0

80

1

1

0

7

0

1

2

0

6

0

1

3

0

5

0

1

4

0

4

0

1

5

0

3

0

1

6

02

0

1

7

0

1

0

180

0


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PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

Realiza el montaje segn el siguiente esquema:

a) Con la cubeta vaca fija un ngulo ip y mdelo con el limbo graduado. Enciende el puntero lser yobserva el punto de incidencia D sobre la cinta graduada. Anota la distancia BD.

ip BD

b) Llena la cubeta con agua o el lquido cuyo ndice de refraccin quieras calcular, enrasando en elpunto A.

c) Enciende el puntero de nuevo y observa cmo el rayo se refracta, incidiendo en el punto C. Ano-ta la distancia BC.

BC

d) Calcula con tu calculadora sen ip y sen rp. El valor del ngulo rp lo hallas con tg rp

rp arctg y a continuacin hayas el sen rp.

sen rp

e) Aplicando la ley de Snell, calcula el ndice de refraccin del lquido:

n

BCh

nn0

sen ipsen rp

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

BCh

...................... cm

...................... cm......................

1. Observa el rayo refractado y deduce, sin hacer ningn clculo, en qu medio viaja la luzcon mayor velocidad.

2. A qu llamamos ngulo lmite? Cundo se produce el fenmeno de reflexin total?

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

11 DETERMINACIN DEL TIPO DE ENLACE QUMICO

FUNDAMENTO TERICO

La mayora de las sustancias covalentes son insolubles en agua y no conducen la corriente elctri-ca. Sin embargo, debido a su estructura y a las especiales propiedades del agua como disolvente,los compuestos inicos s se disuelven en ella. Por otra parte, dichos compuestos (inicos), no con-ductores de la electricidad en estado slido, si lo son cuando estn disueltos en agua o fundidos.

En esta prctica se va a investigar experimentalmente la diferente solubilidad en agua y en disol-ventes orgnicos que presentan algunas sustancias para deducir, a partir de estos resultados, eltipo de enlace que presentan. Tambin se realizarn, con el mismo fin, pruebas de conductividadelctrica.

MATERIAL NECESARIO

Vasos de precipitados de 50 mL.

Vidrio de reloj.

Agitador.

Cristalizadores o vasos de precipitados de 250 mL.

Dos lminas de cobre.

Pila de petaca de 4,5 V (u otra fuente de electricidad).

Bombilla de 2,2 V y portabombilla.

Cables y pinzas de cocodrilo.

Disolventes: agua, etanol y tetracloruro de carbono.

Solutos: cloruro sdico, yodo, naftaleno, nitrato potsico, clorato potsico, hidrxido sdico yazcar.

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PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

El experimento consta de dos partes:

Pruebas de conductividad elctrica:

a) Conecta una lmina de cobre a unode los polos de la pila. Conecta laotra lmina al portabombillas, y este,al otro polo de la pila. Para ello uti-liza los cables y las pinzas de coco-drilo y guate por la figura.

b) Hay que probar la conductividad decada producto en estado slido, l-quido (cuando sea posible) o disuel-to en agua (destilada) o disolventeorgnico, segn proceda.

c) Cuando hagas la prueba en estado slido pon cierta cantidad de este sobre un vidrio de re-loj y tcalo con las placas, ya conectadas a la pila y a la bombilla, evitando que se toquen.

d) En estado lquido o en disolucin, vierte cierta cantidad en un vaso de precipitados de 250 mLe introduce las placas de cobre cuidando que no se toquen.

e) Anota en qu casos se ha encendido la bombilla.

2.

Pruebas de solubilidad:

a) Conviene realizar el experimento para cada soluto por separado. Elige uno y toma tantosvasos de precipitados, de 50 mL, como disolventes vayas a utilizar.

b) En cada vaso coloca una pequea canti-dad de cada disolvente y aade media es-ptula del soluto elegido. Observa si sedisuelve o no.

c) En caso de no poder comprobar a simplevista la disolucin, coloca en un vidrio dereloj un poco de lquido, evapora el disol-vente y observa si queda residuo, en cuyocaso sera el soluto no disuelto.

d) Repite la operacin tantas veces como so-lutos tengas que comprobar.

1.

1. Elabora sendas tablas y anota los resultados de los dos experimentos.

2. A partir los datos obtenidos, deduce qu sustancias son inicas y cules son covalentes.

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

12 LEYES FUNDAMENTALES DE COMBINACIN QUMICA

FUNDAMENTO TERICO

La ley de Lavoisier dice que la masa total de las sustancias que intervienen en una reaccin qu-mica se conserva, aunque estas se transformen en otras: mreactivos mproductos.

Naturalmente, esto es comprobable siempre que se opere en condiciones adecuadas y que no exis-ta ninguna prdida de masa (habitual cuando se trabaja con sustancias gaseosas).

La ley de Proust o ley de las proporciones definidas dice que cuando dos o ms elementos se com-binan para formar un determinado compuesto, lo hacen siempre en la misma relacin de peso. Porejemplo, para formar agua, H20, el hidrgeno y el oxgeno se combinan siempre en la proporcin de1 g de H frente a 8 g de O; sin embargo, para formar agua oxigenada, H2O2, lo hacen en la propor-cin de 1 g de H frente a 16 g de O.

Para demostrar ambas leyes, llevaremos a cabo la siguiente reaccin de precipitacin:

BaCl2 Na2SO4 2 NaCl BaSO4

MATERIAL NECESARIO

Dos matraces erlenmeyer de 25 mL.

Embudo de vidrio.

Papel de filtro.

Pinzas.

Tapones.

Cpsula de porcelana.

Mechero tipo Bunsen.

Trpode y rejilla.

Desecador.

Cloruro de bario (BaCl2) y sulfato de sodio (Na2SO4).

Balanza.

Cronmetro.

PROCEDIMIENTO

Comprobacin de la ley de Lavoisier:

a) A partir de las masas atmicas de todos los elementos, datos que puedes encontrar en la ta-bla peridica, calcula las masas moleculares de reactivos y de productos: BaCl2 (208,3), Na2SO4(142), NaCl (58,5) y BaSO4 (233,3). Comprubalo con la informacin que aparece en la etiqueta.

b) A partir de la reaccin ajustada, pesa pequeas cantidades estequiomtricas de ambos re-activos. Por ejemplo: 2,2 g de BaCl2 y 1,5 g de Na2SO4.

c) Tara un erlenmeyer (A) de 25 mL y aade la cantidad exacta de BaCl2. Puedes pesar direc-tamente en el matraz.

1.

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PARA EL ALUMNO

d) Aade poco a poco agua, tpalo y agita suavemente, hasta llegar a la disolucin. Pesa denuevo el matraz con la disolucin preparada.

e) Tara el otro erlenmeyer (B) de 25 mL y pesa en l la cantidad exacta de Na2SO4.f) Con estos datos, calcula la masa de reactivos: mreactivos m(BaCl2) m(Na2SO4).g) Aade cuidadosamente, sin derrames y arrastrando todo el contenido del matraz A en el

matraz B. Agtalo suavemente y tras la reaccin producida, psalo. Este dato corresponde-r a la suma de las masas del matraz, el agua y los productos formados.

h) Calcula la masa de los productos, restando al dato obtenido la masa del matraz B y la delagua: mproductos m(NaCl) m(BaSO4).

i) Comprueba, despreciando errores de manipulacin, que se cumple la ley de Lavoisier:

mreactivos mproductos

Comprobacin de la ley de Proust (para el BaSO4):

a) Prepara un filtro con papel y psalo. Con l, filtra el contenido del matraz B ayudndote conel embudo.

b) Recoge el precipitado con su papel, lavando previamente con agua abundante.c) Psalo a una cpsula de porcelana, previamente tarada. Incinera el contenido hasta la cal-

cinacin completa (anota el tiempo que dura), utilizando mechero, rejilla y trpode. A conti-nuacin introduce la cpsula en el desecador (aydate de unas pinzas).

d) Pesa varias veces la cpsula hasta comprobar que la pesada es constante. Para considerarque se cumple la ley de Proust, este dato debe coincidir con la cantidad estequiomtrica es-perada de BaSO4. En nuestro caso, 2,46 g, correspondientes a:

mBa 2,46 (g BaSO4) 1,45 g Ba

mS 2,46 (g BaSO4) 0,34 g S

mo 2,46 (g BaSO4) 0,50 g O4 16 (g O)

233,3 (g BaSO4)

32 (g S)233,3 (g BaSO4)

137,3 (g Ba)233,3 (g BaSO4)

2.

1. Segn la reaccin, calcula la masa de NaCl que se debe haber obtenido, as como la deNa y Cl. Se cumplir la ley de Lavoisier? Y la de Proust?

2. Dnde se encuentra el NaCl obtenido? Podra recuperarse para comprobar su masa?

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

13 VOLUMETRAS DE NEUTRALIZACIN CIDO-BASEEN DISOLUCIN ACUOSA

FUNDAMENTO TERICO

Los cidos son sustancias que en disolucin acuosa se disocian dando lugar a la aparicin de io-nes hidrgeno, H (aq), mientras que las bases son sustancias que en disolucin acuosa dan lugara la aparicin de iones OH (aq).

Las reacciones que tienen lugar entre cidos y bases son casi instantneas, pues se producen en-tre iones en disolucin, que no requieren ruptura previa de enlaces. Este proceso se conoce comoneutralizacin, ya que cidos y bases reaccionan qumicamente, contrarrestndose mutuamente, porlo que los productos resultantes no tienen ninguna propiedad caracterstica del cido o de la base.Se representan por la ecuacin:

cido base sal agua

Vamos a utilizar un cido y una base fuerte, ya que se disocian completamente en agua. Estos son,cido clorhdrico (HCl) e hidrxido se sodio (NaOH). La reaccin que tiene lugar es:

HCl (aq) NaOH (aq) NaCl (aq) H2O (l)

Mediante la volumetra podemos calcular la concentracin de una disolucin de NaOH a la que he-mos aadido unas gotas de fenolftalena (indicador que da color fucsia en medio bsico), aadien-do gota a gota, con una bureta, una disolucin de HCl de concentracin conocida, hasta la decolo-racin del lquido. Haremos el clculo a partir de la igualdad:

VHCl cHCl VNaOH cNaOH

MATERIAL NECESARIO

Bureta de 50 mL.

Soporte, pinza y nuez.

Matraz erlenmeyer de 250 mL.

Agua destilada.

Disolucin de HCl 0,5 mol/L.

Matraz aforado de 250 mL, embudo, vasode precipitados de 100 mL, pipeta de10 mL y pera de seguridad para prepararla disolucin de HCl.

Lentejas de NaOH.

Fenolftalena.

pH-metro y/o papel de tornasol.

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PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

a) Realiza los clculos pertinentes y prepara250 mL de disolucin de HCl, 0,5 mol/L.

b) Sujeta la bureta al soporte mediante una nuezy una pinza.

c) Homogeneiza la bureta con unos 10 mL de ladisolucin de HCl y tralo. Cuida que no que-de ninguna burbuja en la bureta, y revisa quela llave est suave y perfectamente engrasa-da.

d) Llena la bureta con la disolucin de HCl, en-rasndola (el menisco del lquido tangenteal 0).

e) En el erlenmeyer introduce unas lentejas deNaOH (1 g aproximadamente) y echa agua des-tilada hasta alcanzar un volumen de 50 mL.Aade unas 5 6 gotas de fenolftalena y com-prueba el color fucsia de la disolucin bsica.Coloca un trozo de papel de filtro bajo el ma-traz para observar el viraje de color.

f) Realiza una primera valoracin rpida (agi-tando continuamente y con suavidad el ma-traz) para conocer el volumen aproximado deHCl que se gasta.

g) Posteriormente realiza otra valoracin, vertiendo el lquido rpidamente

hasta unos 2 mL menos que en el caso anterior y prosigue gota a gota hasta observar la deco-loracin. En ese momento finaliza la valoracin.

h) Haz, al menos, tres valoraciones concordantes y obtn el volumen promedio de HCl, dato queutilizars en la ecuacin que te llevar a calcular la concentracin desconocida de NaOH.

VHCl cHCl VNaOH cNaOH

cNaOH ......................mLol

1. Cul es la concentracin de NaOH utilizado?

2. Qu color ha indicado la neutralizacin de la base? Qu pH tendr la disolucin final(puedes utilizar el pH-metro)?

3. Cul es el principal motivo de que la reaccin haya sido tan rpida? Indica otro tipo dereaccin rpida y un tipo de reaccin lenta.

CUEST IONES




PARA EL ALUMNO

14 REPRESENTACIN DE CADENAS CARBONADAS Y GRUPOSFUNCIONALES MEDIANTE MODELOS

FUNDAMENTO TERICO

Los tomos de carbono tienen gran capacidad para formar enlaces; de hecho, forman millones decompuestos qumicos. El tomo de carbono puede compartir uno, dos o tres pares de electronescon otros tomos, formando, respectivamente, enlaces sencillos, dobles o triples. Adems puedendar lugar a la formacin de cadenas abiertas (lineales y ramificadas) o cerradas (cclicas), lo queimplica la posibilidad de formar ismeros (compuestos con la misma frmula molecular, pero dis-tintas estructura y propiedades).

El objetivo de esta prctica es representar, mediante modelos orgnicos didcticos, las distintas es-tructuras moleculares de algunos compuestos orgnicos; principalmente, longitud de enlaces (dis-tancia entre tomos), ngulos que forman, y en general, su estructura espacial.

Vamos a representar los diferentes tipos de enlace (sencillo, doble y triple), as como radicales (dealcanos, de alquenos y de alquinos) y grupos funcionales (cidos carboxlicos, alcoholes, anidas, etc.)

Se va a trabajar con las posibles isomeras, tanto de cadena, como de posicin (de dobles o triplesenlaces) y de funcin (alquenos cicloalcanos o alquinos cicloalquenos).

MATERIAL NECESARIO

Coleccin didctica de modelos orgnicos de bolas y varillas.

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PARA EL ALUMNO

PROCEDIMIENTO

a) Formula los siguientes alcanos escribiendo sus frmulas des-arrollada, semidesarrollada, molecular y emprica. Escoge lasbolas y varillas necesarias y monta su estructura.

Metano. Etano. Propano. Butano. Metilpropano.

b) Formula los siguientes alquenos escribiendo sus frmulas desarrollada, semidesarrollada, mo-lecular y emprica. Escoge las bolas y varillas necesarias y monta su estructura.

Eteno. Propeno. But-1-eno. But-2-eno.

c) Formula los siguientes alquinos escribiendo sus frmulas desarrollada, semidesarrollada, mo-lecular y emprica. Escoge las bolas y varillas necesarias y monta su estructura.

Etino. Propino. But-1-ino. But-2-ino.

d) Formula los siguientes radicales escribiendo sus frmulas desarrollada, semidesarrollada, mo-lecular y emprica. Escoge las bolas y varillas necesarias y monta su estructura.

Etil. Propil. Metiletil (isopropil). Prop-1-enil. Prop-2-inil.

e) Formula los siguientes compuestos con grupo funcional escri-biendo sus frmulas desarrollada, semidesarrollada, molecu-lar y emprica. Escoge las bolas y varillas necesarias y montasu estructura.

Propan-1-ol. cido butanoico. Propan-2-ol. cido etanodioico. Butanal. Dimetilamina Butan-2-ona. Etanoamida

1. Comprueba con qu compuestos has usado exactamente las mismas bolas y escribe susfrmulas semidesarrolladas y moleculares. Explica qu relacin existe entre estos com-puestos.

CUEST IONES

Para el profesor


PARA EL PROFESOR

1 ESTUDIO DEL MOVIMIENTO RECTILNEO Y UNIFORMEINTRODUCCIN

Aunque en esta prctica y en la siguiente, se estudian los movimientos desde un punto de vista cine-mtico, es decir, prescindiendo de las causas que lo producen (fuerzas), es conveniente que el alumnoobserve que estos movimientos en la superficie terrestre no son libres.

Del principio de inercia, todo cuerpo libre de fuerzas, permanece en su estado de reposo o movimien-to rectilneo y uniforme si no hay una causa (fuerza) capaz de modificarlo, deducimos que el mvil tien-de a permanecer en su estado inicial.


El objetivo de esta prctica es estudiar el movimiento rectilneo uniforme a travs de la relacin queexiste entre la velocidad del mvil y la distancia que recorre. Para ello se ha de forzar la trayectoria(rectilnea) y el rgimen (velocidad).

Lograr un movimiento rectilneo es sencillo, pero lograr que la velocidad sea constante resulta algo mscomplicado. Para conseguirlo, utilizamos un motor cuya velocidad angular sea constante, y transmitaigualmente un movimiento con velocidad constante (uniforme).

Para medir el tiempo empleado en recorrer los intervalos de espaciose utiliza un cronovibrador que deja un rastro de puntos sobre la cin-ta que arrastra el carrito. Este produce 50 marcas por segundo, con

lo que entre dos marcas, el tiempo transcurrido es 510 = 0,02 s. Para

facilitar el recuento consideramos el tiempo transcurrido entre 5 mar-cas, que ser 0,02 5 0,1 s.

Es necesario que los alumnos se acostumbren a procesar los datos, elaborando tablas y representan-do grficamente los movimientos estudiados. Para ello proponemos construir grficas s-t y v-t a partirdel rastro del movimiento.

1. El movimiento de la cinta es uniforme. La representacin s-t ha de ser:

2. La velocidad se obtiene dividiendo el espacio recorrido, s, entre el intervalo de tiempo em-

pleado para recorrerlo, t: v

st. La representacin v-t ha de ser:



2 ESTUDIO DEL MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORMEMENTEACELERADO

INTRODUCCIN

En esta prctica se reproducen los experimentos de Galileo sobre el estudio de la cada libre. Para po-der medir con relativa facilidad el tiempo, hacemos que la cada sea un poco amortiguada por mediode un hilo tenso que forma un pequeo ngulo con la horizontal.

El planteamiento de la prctica se debe a que el concepto de velocidad uniforme adquirido durante lostres primeros cursos de la ESO hace que resulte muy complicada la labor del profesor en el aula cuan-do se introduce el concepto de aceleracin. El objetivo de esta prctica es hacer ver al alumno que lavelocidad no siempre es una simple relacin espacio-tiempo.


Es importante hacer comprender a los alumnos que en un laboratorio escolar es imposible medir lavelocidad instantnea y que para llegar a este concepto se deben manejar tablas y grficas. Sin em-bargo, este impedimento no es una dificultad aadida, ya que permite realizar el experimento en con-diciones parecidas a las que tuvo el propio Galileo.

Con los datos recogidos en la tabla, se pretende que los alumnos comprueben por s mismos que elespacio y el tiempo no siempre son magnitudes directamente proporcionales. Hay movimientos en losque su relacin es cuadrtica y por tanto, ms difcil de manejar. Para ello, simplemente hay que rea-lizar una pequea observacin y analizar los datos.

La toma de tiempos se puede realizar de dos formas: encargando a un alumno de las medidas del tiem-po en una posicin fija de la cuerda durante todas las repeticiones o haciendo una rotacin, de mane-ra que vayan tomando la medida del tiempo en cada una de las marcas en cada repeticin del experi-mento. Este hecho puede resultar til para comentar algunos aspectos sobre los errores que se co-meten en todo experimento.

1. Con los datos obtenidos en el experimento.

2. Las representaciones pedidas son del tipo:

3. La aceleracin se obtiene dividiendo la variacin de velocidad, v, entre el intervalo de tiem-

po empleado para modificarla, t: a

vt. La representacin a-t ha de ser:


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3 CLCULO DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTOINTRODUCCIN

Con esta experiencia, el alumno debe aprender que la fuerza de rozamiento: Solo est ausente en el vaco. Siempre se opone al movimiento. Produce un gasto de energa en forma de calor. Es la responsable de que exista automocin. Depende de la fuerza perpendicular que presiona el cuerpo contra el plano y de la naturaleza de las

superficies en contacto. Es independiente del tamao del rea de contacto.


Para lograr que la velocidad de descenso sea constante, utilizamos un plano que permita variar el n-gulo de inclinacin. As, podremos calibrar el montaje y conseguir la velocidad uniforme.

Para comprobar la independencia del roza-miento con el tamao del rea de contacto, sepuede repetir la experiencia colocando el tacosobre sus diferentes caras y calibrando, denuevo, el sistema.

Podra simplificarse el estudio, arrastrando el taco so-bre un plano horizontal e intercalando un dinammetroentre este y la fuerza de arrastre. Repitiendo la expe-riencia con diferentes masas se podra comprobar cmoel coeficiente de rozamiento no depende de las mismas.La dificultad en este caso estriba en conseguir una ve-locidad constante (a 0) para que la fuerza de arrastresea igual a la de rozamiento:

Fm a 0 Farrastre frozamiento 0 Farrastre frozamiento

1. El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto, as comodel estado en que se encuentren sus superficies.

2. La masa no afecta al coeficiente de rozamiento.

S influye en el valor de la fuerza de rozamiento, pues cuanto mayor sea la masa de un ob-jeto, tanto mayor ser su peso y por tanto, su componente sobre la superficie de apoyo (fuer-za de accin). Asimismo, tambin ser mayor la fuerza, denominada normal, que la superfi-cie de apoyo ejerza sobre el objeto (fuerza de reaccin).

3. El coeficiente de rozamiento es prcticamente independiente del rea de la superficie de con-tacto.



4 EQUILIBRIO EN MQUINAS SIMPLESINTRODUCCIN

La composicin de fuerzas resulta el modelo ms prctico e intuitivo dentro del estudio general de losvectores.

Conviene recordar la caractersticas generales de las magnitudes escalares y vectoriales y, como den-tro de estas ltimas, el efecto que producen es distinto segn la direccin y sentido en que actan, yque no dependen exclusivamente de su intensidad (o mdulo).

El carcter vectorial de la fuerza se sustenta en la aceleracin, F ma. Es decir, la fuerza y la ace-leracin tienen la misma direccin y sentido.


Las masas m2 deben ser iguales, y la masa problema (m1) no debe ser excesiva para evitar que elevelas otras dos hasta arriba.

Hay que tener especial cuidado en que la masa problema (m1) que-de en el centro de la cuerda y las masas m2 queden a la mismaaltura, pues el sistema no debe deslizarse ni a derecha ni a iz-quierda.

La tensin (T) de la cuerda ser igual en todos los tramos en quese suponga dividida para su estudio.

La experiencia se puede completar utilizando varias pesas u ob-jetos de masa desconocida y comprobando su masa, posterior-mente, con la balanza.

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1. Sobre un extremo de la polea se aplica una fuerza, P, denominada potencia, que se ejerce enel extremo opuesto y se denomina resistencia, R.

La polea permite ejercer la fuerza necesaria en la direccin ms conveniente.

2. La fuerza ejercida en el extremo de la polea es igual a la fuerza aplicada en el otro extremo,e igual a la tensin del cable. Una vez el sistema est en equilibrio, la tensin es igual al pesode la masa m2, es decir, igual a m2 g.

As, para calcular el momento de fuerza en dicho punto, basta con medir el radio de la polea(r) y resolver la ecuacin:

M F r m2 gr

El momento de fuerza en el centro de la polea es cero, pues r 0, con lo que:

M F r F 0 0



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5 FABRICACIN DE UN AERMETRO DE BAUMINTRODUCCIN

El funcionamiento de un aermetro de Baum est basado en conceptos muy simples de la mecnicade fluidos. Sin embargo, al alumno le resulta relativamente complicado diferenciar conceptos comomasa, peso y presin.

La masa es una magnitud escalar independiente de las fuerzas a las que est sometida y cuyo valor esla constante de proporcionalidad entre la fuerza y la aceleracin que esta produce. Un cuerpo someti-do a diferentes fuerzas, adquiere diferentes aceleraciones:

cte masa (m)

El peso (P) es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos, y estos se ven sometidos a una acelera-cin constante denominada gravedad (g 9,8 m/s2), de direccin vertical y sentido hacia el suelo. Lamasa de un cuerpo es constante en cualquier lugar del universo, su peso no.

P mg

Por ltimo, la presin (p) es una magnitud escalar que relaciona la fuerza aplicada por

unidad de superficie: p . A partir de esta relacin, se demuestra el principio funda-

mental de la hidrosttica:

p SF

mcoluSm. lq. g

VdesalojaSdo dliq. g

S hcolumS. lq. dliq. g hcolum. lq. dlq. g


La preparacin de disoluciones y la expresin de su concentracin en gramos por litro y en porcentajeen masa es un contenido que ya manejan desde el curso anterior. Sin embargo la medida en porcenta-je masa/volumen es un concepto nuevo y poco utilizado pero til, desde el punto de vista del manejo dediferentes unidades de medida. Se puede completar la experiencia calculando las concentraciones en

gramos por litro: c (g/L) mVD

s

((Lg))

.

Tambin se puede calcular el porcentaje en masa, pesando los vasos llenos, previamente tarados

obteniendo as la masa de disolucin: c (% m/m) mm

D

s ((gg)) 100.

Adems, podemos aclarar conceptos ms complejos, como el de peso aparente.

FS

F1a1

F3a3

F2a2

1. Normalmente cada lnea coincidir con la concentracin correspondiente:

c2 503000

(c(mg)

3) 100 60% c3

502000

(c(mg)

3) 100 40% c4

501000

(c(mg)

3) 100 20%

2. Tendr que ser una cantidad de sal comprendida entre 0 y 500 g para que pueda ser medidacon nuestro aermetro.

3. No, puesto que est calibrado especficamente para dicho compuesto.



6 DETERMINACIN DE LA ACELERACIN DE LA GRAVEDAD CONEL PNDULO SIMPLE

INTRODUCCIN

El pndulo simple es una aproximacin del pndulo matemtico cuando el ngulo de oscilacin es muypequeo. Nuestro pndulo consiste en una bola de acero suspendida de un hilo de masa despreciablecon respecto a la masa de la bola. El principal objetivo es medir el perodo en funcin de la longituddel hilo y verificar la ecuacin de la que calcularemos el valor experimental de la aceleracin de la gra-vedad. Aunque tambin analizamos la influencia de la longitud (L) y de la masa (m) en el perodo delpndulo.

T 2LgPodemos aprovechar la experiencia para recordar algunos conceptos relacionados con el movimientoperidico. Tambin se puede repasar la descomposicin de fuerzas concurrentes.


Los movimientos peridicos entraan cierta dificultad para el alumno, por lo que conviene relacionar elmovimiento del pndulo con el movimiento circular. Es importante que comprueben cmo en ambos ca-sos se utiliza el radin, que se define como la medida de un ngulo central de una circunferencia queabarca un arco igual a un radio.

Mediante el uso de dos bolas de diferente masa comprobamos que el perodono depende de la masa que est suspendida. Variando la longitud del hilo de-mostramos cmo esta y el arco recorrido mantienen una relacin constante(para un mismo ngulo mximo de oscilacin):

arco L.

Para optimizar la medida del perodo se puede acoplar al montaje un focoluminoso y un cartn negro con un orificio colimador que coincida con la po-sicin ms elevada de la bola. Iniciando la oscilacin en ese punto, cada vezque el pndulo tape la luz, se habr cumplido una oscilacin completa.

PARA EL PROFESOR

1. Numricamente se calcula: g G 6,67 1011 9,81 m/s2.

2. No. El valor de g debe ser aproximadamente igual en todos los casos, siempre y cuando sehaya realizado el procedimiento correctamente.

3. En la posicin de equilibrio, la componente tangencial es 0, mientras que la componente ra-dial es mxima y coincide con el peso (mg). A medida que el pndulo asciende, la compo-nente tangencial, mg sen, va aumentando, hasta que alcanza la posicin ms elevada, don-de su valor es mximo. A su vez, la componente radial, mg cos, va disminuyendo, alcanzan-do su valor ms pequeo en el punto ms elevado.

5,98 1024

(6,37 106)2MTR2T



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7 TRANSFORMACIONES ENERGTICAS. LA PILA DANIELLINTRODUCCIN

La energa en el universo es constante, aunque presenta diversas formas, transformables unas enotras. Nuestra fuente de energa es el Sol, del que recibimos energa luminosa que se transforma encalorfica, qumica, mecnica, elctrica La unidad de medida en el SI para todos los tipos de ener-ga es el julio, J.

De los diversos modelos de transformacin, uno de los ms asequibles para realizar en el laboratorioes el montaje de una pila Daniell, basada en la reaccin redox de dos metales y la consiguiente gene-racin de corriente elctrica.


Es importante que los alumnos recuerden el procedimiento de preparacin de disoluciones y querepasemos con ellos conceptos relacionados con estas realizando los clculos necesarios para estaprctica.

Podemos demostrar la transferencia energtica conectando una pequea bombilla y observando cmose ilumina. Cambiando de electrodos comprobamos la gran cantidad de posibilidades energticas queofrecen las transformaciones qumicas.

Se puede simplificar el proceso poniendo una disolucin y su electrodoen un vaso poroso (como un tiesto de barro) y este en un vaso mayorque contenga la otra disolucin y su electrodo. El vaso poroso hace lamisma funcin que el puente salino. Es preciso introducir iones cloruroe iones potasio en las disoluciones para neutralizarlas.

La experiencia puede completarse con el experimento de Oersted. Susti-tuimos el galvanmetro por un cable continuo y aproximamos una brjulademostrando cmo la corriente elctrica induce un campo magntico aldesviarse la aguja.

1. En primer lugar, la aguja se desva (tericamente marca 1,1 V) lo que indica un paso de co-rriente elctrica; adems, a simple vista, se puede observar cmo la lmina de cinc se di-suelve parcialmente y desaparece el color azul de la disolucin de CuSO4. Estos hechos de-muestran la transformacin de energa qumica en energa elctrica.

2. S es posible transformar la energa elctrica en energa qumica. El proceso se denominaelectrlisis.

3. Las pilas utilizadas en el funcionamiento de una radio, un juguete, etc. Las bateras de loscoches son otra aplicacin de este tipo de transformacin.

4. La masa de la placa de cinc disminuye, mientras que la de cobre aumenta. Efectivamente, eldesgaste del electrodo de cinc, es una de las causas del agotamiento de la pila.


N S

1. Se ha realizado ms fuerza en el primer caso, pues ha habido que vencer P, mientras que enel segundo hay que vencer Px fr, que dependen del sen y del cos, respectivamente.

2.

3. En el caso (1) se ha transformado completamente en incremento de energa potencial. En elcaso (2) tambin se ha transformado en energa calorfica.

La energa potencial vara igual en ambos casos, pues tanto la masa como la altura y, por su-puesto, la aceleracin de la gravedad, son constantes: EP mgh.


8 TRABAJO Y TRANSFERENCIA DE ENERGA. EL PLANOINCLINADO

INTRODUCCIN

El plano inclinado es muy apropiado para estudiar la transferencia de energa mediante trabajo.

Las fuerzas de rozamiento que siempre actan en sentido contrario al movimiento consumen parte dela energa mecnica en forma de calor, con lo cual el rendimiento de las mquinas en referencia a latransformacin deseada nunca es del 100 %. Esta energa indeseable, lo es no solo por la prdida derendimiento, sino por el deterioro que produce en las piezas (necesidad de utilizar lubricantes).


El experimento es idneo para repasar el proceso de descomposicin defuerzas, de gran utilidad en Fsica. Para ello, podemos modificar varias ve-ces el ngulo del plano y comprobar la influencia de este en el rozamientoy, por tanto, en el aprovechamiento del trabajo.

Para materiales fijados previamente al experimento (plano inclinado y pie-za que vamos a subir) el coeficiente de rozamiento es una constante y lasfuerzas de rozamiento solo dependen de la normal, N, que presiona el cuer-po contra el plano.

La prctica puede completarse calculando el rendimiento de cada plano inclinado mediante la relacinentre el trabajo til y la energa suministrada:

Rendimiento (%) 100Trabajo til

Energa suministrada

PARA EL PROFESOR


Positivamente Negativamente

Ausencia de rozamientoCaso (1) Mayor fuerza a aplicar

Menor desplazamiento

Presencia de rozamientoCaso (2) Menor fuerza a aplicar

Mayor desplazamiento


PARA EL PROFESOR

9 CALOR LATENTE DE CAMBIO DE ESTADO Y CALOR ESPECFICOINTRODUCCIN

La distincin de estos aspectos del calor es muy importante para el alumno que, entre otras manifes-taciones de esta energa, le va a permitir discernir con claridad dos conceptos que tiende a confundir:calor y temperatura.

El calor es el proceso de transferencia de energa de un cuerpo a otro por estar a diferente tempera-tura, y se mide en julios (J). La temperatura es una variable intensiva relacionada directamente con laenerga cintica media de las molculas. En el SI se mide en Kelvin (K):

EC 32 k T (k constante de Boltzmann)

Adems, esta prctica va a servir de base a dos fenmenos fsicos muy importantes, como son la dila-tacin y los cambios de estado. En forma ms simple, las variaciones de temperatura estn directa-mente relacionadas con las dilataciones o contracciones de las sustancias.


Es importante que los alumnos utilicen correctamente el termmetro, cuidando queen todo momento el lbulo est colocado en el centro del volumen de la mezcla.

Deben medir la temperatura de la mezcla de hielo y agua cuando haya transcurridoal menos un minuto desde que se prepara, para asegurar una medida correcta, querondar los 0 C.

Conviene explicarles que, tanto la temperatura de ebullicin como de vaporizacin,dependen de la presin atmosfrica, siendo respectivamente de 0 C y 100 C a la pre-sin de 1 atm. Probablemente, las medidas se desven ligeramente de estos valores.

1. Con los datos y las expresiones facilitadas en el fundamento terico:

Calor aportado para la fusin: Q1 (mh ma)LfCalor aportado para aumentar la temperatura: Q2 (mh ma) CeTCalor aportado para la vaporizacin: Q3 (mh ma)LvCalor total del proceso: QT Q1 Q2 Q3

2. La variacin de temperatura frente al calor da una grfica del tipo:



10 DETERMINACIN DEL NDICE DE REFRACCIN DEL AGUARESPECTO AL AIRE

INTRODUCCIN

La propagacin de las ondas al atravesar y viajar por distintos medios produce una serie de fenme-nos entre los que se encuentran la reflexin, la refraccin y la difraccin.

La reflexin y la refraccin son fenmenos que en general se producen simultneamente cuando lasondas inciden sobre la superficie que separa dos medios de propagacin de las mismas, aunque se sue-len estudiar por separado.


Esta es una prctica en la cual, siendo complejo el estudio cuantitativo, no debe ser propuesto en unnivel elevado a los alumnos. Sin embargo, resulta muy importante el estudio cualitativo.

En lugar del puntero lser, se puede emplear una linterna de foco fino o preparar una normal tapn-dola con una cartulina negra a la que se le ha practicado un pequeo orificio en el centro.

La experiencia se puede repetir variando el ngulo de incidencia y puede completarse determinando elndice de refraccin de diversas sustancias transparentes, como pueden ser alcohol, aceite o diferen-tes disoluciones acuosas de sal con concentraciones varias.

PARA EL PROFESOR

1. Cuando el rayo refractado se aleja de la normal, el rayo luminoso ha pasado de un medio aotro por el que viaja ms deprisa, y si se acerca a la normal es porque en el segundo mediola luz viaja ms despacio.

2. Se llama ngulo lmite al ngulo de incidencia que corresponde a un ngulo de refraccin de90. Para ngulos de incidencia mayores que el ngulo lmite se produce el fenmeno de lareflexin total.



PARA EL PROFESOR

11 DETERMINACIN DEL TIPO DE ENLACE QUMICOINTRODUCCIN

Como se ha visto en la prctica, los compuestos inicos y los covalentes presentan diferente capacidadpara disolverse en agua o en disolventes orgnicos. Esta prueba de solubilidad sirve para diferenciarlas sustancias inicas de las covalentes.

La segunda parte de la prctica muestra otro mtodo para obtener informacin sobre el tipo de enla-ce que presentan algunas sustancias, como es la conductividad elctrica en estado slido, en estado l-quido o en disolucin.

La realizacin por separado de cada uno de los experimentos permite, sin necesidad de posteriores con-firmaciones, decidir sobre la naturaleza de las sustancias. Esto da una idea del gran valor que tienetodo aquello que se enuncia como propiedad de una sustancia. Con ello, el alumno debe comprenderque para que una forma de comportamiento se transforme en propiedad, debe cumplirse sin excepcin,pues su uso posterior puede servir para clasificar otras sustancias que presenten dicho comportamiento.


El experimento consiste en la realizacin de numerosas disoluciones y comprobaciones que pueden des-pistar a los alumnos. Es conveniente dirigirlos, al principio, para evitar que obtengan numerosos datosque no van a saber organizar. Para ello se les puede ayudar diseando las tablas que debern rellenaren las cuestiones propuestas.

1. Las tablas para recopilar los datos pueden ser como las que se muestran a continuacin.

Pruebas de solubilidad

Pruebas de conductividad

2. Sustancias inicas: cloruro sdico, nitrato potsico, clorato potsico e hidrxido sdico.

Sustancias covalentes: yodo, naftaleno y azcar.


Sustancia Slido Lquido Disolucin en agua Disolucin en CCl4

Agua

Etanol

SolutoCloruro sdico Yodo Naftaleno ...

Disolvente


12 LEYES FUNDAMENTALES DE COMBINACIN QUMICAINTRODUCCIN

Las leyes de conservacin de la masa de Lavoisier y de las proporciones definidas de Proust fueron elpunto de partida para el comienzo de la Qumica como ciencia terica y deductiva. Hasta el momento,se trataba de un conjunto de recetas empricas que constituan la alquimia y que haba acumulado lahumanidad con ms secretismo que difusin.

Con esta prctica tratamos que el alumno observe cmo la masa puesta en juego en una reaccin setransforma, pero no se pierde; y de cmo las sustancias utilizadas tienen un comportamiento fijo y pre-visible, nunca arbitrario.


La reaccin utilizada es un proceso de precipitacin basado en la insolubilidad de uno de los productosde la reaccin; en este caso, el sulfato de bario, y la posibilidad de separarlo tras el proceso. Aunqueel concepto de precipitacin todava no lo han estudiado, la reaccin se les facilita, y es muy apropiadapara la comprobacin experimental de las leyes ponderales.

BaCl2 Na2SO4 2 NaCl BaSO4En un laboratorio de Qumica se puede disponer de un material ms o menos completo. Segn las cir-cunstancias, las experi

Prácticas Laboratorio FyQ 4º ESO

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