Proyecto 'e-NanoCiencia'. Temas - El mundo en que vivimos
140
Transcript of Proyecto 'e-NanoCiencia'. Temas - El mundo en que vivimos
ÍNDICE GENERAL
EL
M
UN
DO
EN
QU
E V
IVIM
OS
EL AGUA Y EL CLIMA
LOS GASES
EL CAMBIO CLIMÁTICO
3
79
115
EL AGUA Y EL CLIMA
Paqui Romero Muñoz
4
_ e-NanoCiencia
INTRODUCCIÓN
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
“Sin duda, el agua es un compuesto indispensable, fundamental y único para
que haya vida en este planeta.
En una época donde el consumo del agua no para de crecer y los recursos
hídricos continúan siendo limitados, es doblemente importante, entender y
valorar un compuesto fundamental para nuestra especie.
El agua es la pieza clave de la vida porque no sólo la necesitamos para vivir sino
que nosotros, el ser humano, somos agua en más de un 65%.
La cantidad de agua que hay en nuestro planeta es muy grande, unos mil
trescientos billones de litros. El reino del agua se denomina hidrosfera y está
formado por agua oceánica en su mayor parte pero también por el agua de los
ríos, lagos, aguas subterráneas y el vapor de agua que hay en toda la atmósfera.
La superficie de nuestro planeta está compuesta por agua en un 60%, es decir,
sería más coherente denominar a nuestro planeta “Agua” que “Tierra”.
Esta enorme cantidad de agua es constante en nuestro planeta y está en un
sistema cerrado y permanente (el ciclo del agua). Es decir, no se puede añadir ni
sacar una gota. Esta cantidad es la misma que se formó hará unos 3.800 millones
de años, el momento en que los océanos adquirieron los volúmenes actuales.
Pero a pesar de que el mundo está lleno de agua, menos del 3% es dulce y
potable para nosotros.. Esto hace que aunque estemos hablando de enormes
cantidades de agua, lo cierto es que 1.100 millones de personas de todo el mundo
sufren sed y no tienen acceso a fuentes seguras de agua potable, y más de 2.400
millones de personas carecen de servicios básicos de saneamiento hídrico
adecuado. Se puede decir, por lo tanto, que hoy en día el problema del agua no
está resuelto.
Debemos mantener las aguas limpias para asegurarnos su disponibilidad, ya
que su contaminación dificulta, encarece su tratamiento y nos perjudica."
Daniel Jiménez Albiac, 2010, “La maleta de la ciencia” Ed Grao
5
_ e-NanoCiencia
ÍNDICE
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
HIELO EN LAS MANOS 7
HIELO DE COLORES 10
PERCEPCIÓN SUBJETIVA DE LA TEMPERATURA 12
EN EL AIRE HAY AGUA 14
CAMBIOS DE ESTADO DEL AGUA: Evaporación y condensación 17
TIEMPO DE EVAPORACIÓN 20
TEMPERATURA Y CAMBIOS DE ESTADO 23
HALLAR EL PUNTO DE ROCÍO 26
HUMEDAD AMBIENTAL Y PUNTO DE ROCÍO 29
EL AIRE CALIENTE ASCIENDE : FORMACIÓN DEL VIENTO 33
EL AIRE CALIENTE OCUPA MAS ESPACIO 36
PRESIÓN ATMOSFÉRICA I : Diferencia de presiones 39
PRESIÓN ATMOSFÉRICA II : Chorritos de agua 42
PRESIÓN ATMOSFÉRICA III : Descenso de temperatura y presión 45
PRESIÓN ATMOSFÉRICA IV : Transportar agua 48
TENSIÓN SUPERFICIAL DEL AGUA 51
DEPURADORA DE AGUA 54
CONSTRUIR INSTRUMENTOS DE MEDIDA 57
CLIMOGRAMAS 61
6
_ e-NanoCiencia
ARTE Y CIENCIA: Esculturas de hielo 63
GRANDES CIENTÍFICOS: Thomas Newcomen y James Watt 65
ANEXO 1: Modelos de veletas 67
ANEXO 2: Registros de recogida de datos del clima 71
REFERENCIAS 78
7
_ e-NanoCiencia
HIELO EN LAS MANOS
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Cubitos de hielo
8
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Sentir como se derrite el hielo: poner un cubito en la mano de cada niño o niña, observar
cómo va apareciendo agua en la mano y disminuyendo el tamaño del cubito.
¿De dónde sale el agua? ¿Por qué el cubito se va haciendo más pequeño? ¿Ha cambiado
la temperatura de mis manos? ¿Por qué?
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : al aumentar la temperatura el hielo se fundirá
VI : aumento de la temperatura
VD : fusión del hielo
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
El calor de las manos y la temperatura ambiente van derritiendo el hielo.
9
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Es posible que aún no hayamos introducido al alumnado en los conceptos básicos de la
teoría molecular. Si es así la explicación será bien sencilla: al sacar el hielo del congelador la temperatura ambiente es más alta y además el calor de nuestras manos, que están a
36º, también hará que el hielo se funda y pase al estado líquido.
Si el alumnado ya tiene conocimiento del comportamiento de los átomos se les puede
explicar que este calor hará que las moléculas de agua que hay en la parte exterior del
hielo se carguen de energía, aumenten la velocidad de sus movimientos , rompan las fuerzas de cohesión que unen las moléculas entre sí y acaben pasando al estado líquido.
10
_ e-NanoCiencia
HIELO DE COLORES
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Colorantes de diferentes colores
- Cubiteras
- Agua templada
- Recipientes transparentes
11
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Qué ocurre si metemos cubitos de hielo en agua caliente?
Para hacer cubitos de hielo de colores: mezclar agua con colorantes de diferentes colores,
meter en cubiteras y dejar congelar en el congelador.
Preparar varios recipientes con agua templada. Poner en cada uno dos o tres cubitos de un
color y ver cómo se va derritiendo. Después añadir otros colores y observar los nuevos
colores que van apareciendo con las mezclas.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : El hielo se derretirá en el agua templada
RECOGIDA DE DATOS
Al meter los cubitos de hielo coloreados, en agua transparente, se puede observar cómo
van deshaciéndose.
CONCLUSIÓN
El hielo al meterlo en el agua templada se derrite.
12
_ e-NanoCiencia
PERCEPCIÓN SUBJETIVA DE LA TEMPERATURA: Importancia del uso de instrumentos de medida
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Cuatro recipientes
- Agua fría, templada o caliente
- Termómetro
13
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Podemos saber la temperatura del agua metiendo la mano en los recipientes?
Preparar cuatro recipientes: dos con agua templada, uno con fría y otro con caliente. Meter
primero durante más de 15 segundos una mano en fría y otra en caliente. Meter después en
agua templada; la mano que viene del frío le parecerá que la templada está caliente y la
mano que venga de la caliente, la templada le parecerá fría.
Comentar lo subjetivo de las percepciones humanas y la necesidad de utilizar un
instrumento de medida objetivo para OBTENER DATOS FIABLES Y RIGUROSOS.
Medir en cada recipiente con un termómetro para comprobar su verdadera temperatura.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : las percepciones subjetivas a veces no son precisas
VI : temperatura del agua VD : exactitud de nuestra apreciación
RECOGIDA DE DATOS
Anotar las apreciaciones del alumnado y después comparar con los resultados del
termómetro.
CONCLUSIÓN
Para obtener datos precisos no nos podemos fiar de lo que nuestros sentidos nos indiquen.
Debemos utilizar, siempre que se pueda, instrumentos de medida que midan magnitudes
lo más exacto posible.
14
_ e-NanoCiencia
EN EL AIRE HAY AGUA
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Espejito
-Secador de pelo, bolsa con agua caliente u otra fuente de calor
-Lata de refresco
-Frigorífico u otra fuente de frío
15
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Por qué si echamos el aliento contra el cristal de un espejo aparece vaho?
Empañar el espejo con el aliento ¿qué ha pasado?, ¿de dónde sale ese agua?, ¿de qué forma
viaja el agua por el aire? Que ellos lancen hipótesis. Anotar.
A los pocos segundos el vaho desaparece ¿por qué?
Calentamos el espejito con un secador de pelo y echamos el aliento sobre él. ¿Por qué no se
forma vaho ahora? ¿Qué ha cambiado? Claro, la temperatura de la superficie del espejo
afecta a la formación de vaho.
¿Qué pasará si en vez de calentarla la enfriamos? Podemos enfriar el mismo espejo y
también se ve muy bien si sacamos una lata de refresco del frigorífico, enseguida se forma
vaho sin que nadie le haga nada ¿por qué?
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el espejo se empañará al echarle el aliento
VI : temperatura del espejo y del aliento
VD : formación de vaho sobre el cristal
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa. Ir anotando las respuestas del alumnado en una pizarra.
El cristal se empaña cuando le echo el aliento caliente sobre una superficie más fría. Si la
superficie está caliente, le cuesta más salir el vaho. Si la superficie está más fría que el aire
de la habitación, se forma vaho solo.
16
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
Se forma vaho cuando el aire que rodea al espejo está a más temperatura que éste.
EXPLICACIÓN
Si dirijo el aliento sobre un espejo, el vaho en éste dependerá de la humedad de la
habitación y la temperatura del aire que sale de mis pulmones, El vaho evaporará pronto
del espejo porque el aire que echo está más saturado de humedad que el ambiente.
Para ver el vaho, o niebla, se necesitan muchas moléculas de agua pues el fotón sólo actúa
cuando choca con moléculas igual o mayores que él, o en gran número. La molécula de
agua es muy pequeña. Se necesitan 5000 capas moleculares para ver el vaho.
17
_ e-NanoCiencia
CAMBIOS DE ESTADO DEL AGUA: Evaporación y condensación
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Calentador de agua
- Agua y hielo
- Cristal o plástico que tape el calentador
18
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Es lo mismo el agua que el hielo? ¿las dos cosas son agua? ¿En qué otro estado puede estar
el agua? ¿Por qué cambia de estado?
Calentar agua y observar cómo el líquido se convierte en vapor ¿a dónde irá ese vapor?
Poner un cristal cerca y observar la condensación. Poner después hielo sobre el cristal y
observar de nuevo la condensación.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el agua cuando se calienta mucho se transforma en vapor
VI : temperatura
VD : estado del agua
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
El agua se convierte en gas cuando se calienta lo suficiente. Al enfriarse se condensa.
19
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Por efecto del calor, las moléculas de agua, en estado líquido, comienzan a moverse cada
vez más rápido y rompen la fuerza de cohesión, soltándose entre sí. Cuando alcanzan una
temperatura se separan y comienza la evaporación.
Al llegar al cristal se enfrían, pierden energía y se vuelven a juntar produciéndose la
condensación.
“La Tierra, ¡un planeta donde el agua se mueve!
Este movimiento hídrico tan antiguo es constante, sin freno y fundamental para la vida del
planeta. El papel del Sol es primordial para la formación de las nubes y, por lo tanto, para
el movimiento del agua en nuestro planeta. Gracias a esta estrella se produce el proceso de
evaporación del agua, sin él el ciclo no existiría. Diariamente, el Sol evapora un billón de
toneladas de agua. En la superficie del mar, océanos… la acción del Sol provoca que el aire
que se encuentra en este nivel contenga el vapor de agua que se va formando en la
superficie: como se calienta por la acción del Sol, empieza a elevarse y, poco a poco se
forman las nubes.
Así pues, la acción del Sol es fundamental en este proceso. Se produce de forma gratuita y
sin desperdicio de materias primas, consumo energético ni impacto medioambiental, como
en el caso de la desalinizadoras.
Sin duda, el Sol es la fuente de energía más ecológica que existe y aprovecharla es la
manera más económica y limpia de hacer mover el agua. Las nubes son los principales
protagonistas de su transporte. Igual que los ríos y la lluvia, son los primeros que la
transportan con la ayuda del viento.
Es interesante destacar que no toda el agua se mueve tan rápidamente como podríamos
pensar, ya que depende del lugar donde esté. Por ejemplo en un glacial, el agua suele estar
por término medio entre 20 y 100 años. En cambio en un río puede estar de 2 a 6 meses y en
los lagos de 50 a 100 años. El mayor tiempo medio de residencia que experimenta el agua
en un lugar determinado es en las aguas subterráneas, donde puede permanecer unos
10.000 años.” Daniel Jiménez Albiac, 2010, “La maleta de la ciencia” Ed Grao
20
_ e-NanoCiencia
TIEMPO DE EVAPORACIÓN
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Balanza
- Dos trozos de igual tamaño de papel de cocina
- Agua
- Alcohol
- Cronómetro
21
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
En una balanza poner a un lado un papel mojado en agua y en el otro extremo otro papel
mojado en alcohol, éste se evaporará antes y la balanza se inclinará del lado del papel
mojado en agua.
¿Cuál se evaporará antes?
Medir el tiempo que tarda en secarse cada papel.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis 1 : el agua se evapora más rápido Hipótesis 2 : el alcohol se evapora más rápido
VI : tipo de líquido a evaporar
VD : tiempo de evaporación
RECOGIDA DE DATOS
TIEMPO DE
EVAPORACIÓN
AGUA
ALCOHOL
CONCLUSIÓN
El alcohol se evapora más rápido.
22
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Se evaporará primero el alcohol porque en el aire hay agua en forma de vapor, mientras
que alcohol no hay, así que la presión de vapor ejercida por alcohol gaseoso sobre el alcohol liquido (que es la que determina la cantidad y velocidad con la que se evapora
una sustancia liquida y se llega a un estado de equilibrio de fases) va a ser mucho menor
que la ejercida por el vapor sobre el agua, lo que ocasiona una mayor velocidad de
evaporación para el alcohol.
La presión de vapor la ejercen los gases y si no hay alcohol en forma gaseosa, en un principio el fenómeno de la evaporación se dará en forma mucho más rápido en éste que
en el agua, ya que en el aire hay agua que desde el principio ejerce una presión sobre el
líquido y ralentiza el proceso.
23
_ e-NanoCiencia
LA TEMPERATURA AFECTA A LA EVAPORACIÓN Y A LA CONDENSACIÓN
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Loseta de cerámica o cristal
- Agua caliente y fría
- Papel de cocina
- Cronómetro
24
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Mojar un trozo de una superficie con el papel empapado en agua caliente y otro con agua
fría. Medir la temperatura de las dos aguas y el tiempo que tarde en evaporar cada una.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el agua a mayor temperatura evapora antes
VI : temperatura del agua
VD : tiempo de evaporación
RECOGIDA DE DATOS
TEMPERATURA DEL AGUA TIEMPO DE EVAPORACIÓN
CONCLUSIÓN
El agua caliente evapora antes.
25
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Cuando en un líquido una molécula (al calentarse) tiene más energía que la de al lado,
aquélla se desprende y se evapora. Su energía supera la fuerza de cohesión que la
mantiene unida a otras moléculas de la misma sustancia.
En el agua caliente las moléculas están cargadas de más energía y rompen más fácilmente
la fuerza de cohesión, por eso evaporan antes.
La evaporación y la condensación son efectos naturales y constantes, si no, no habría agua
en el planeta porque no se produciría el ciclo del agua. Hay variables como el frío, el calor
y la humedad ambiental, que lo aceleran o lo retardan.
26
_ e-NanoCiencia
HALLAR EL PUNTO DE ROCÍO
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Vaso metálico
- Termómetro
- Cronómetro o reloj
- Hielo
- Agua
- Varita para remover
27
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿De qué variable depende el que el agua se evapore o se condense?
A estas alturas el alumnado tendrá claro que será de lo caliente o lo frío que esté la superficie, es decir, de su temperatura. Afortunadamente la temperatura se puede medir y,
además, contamos con un instrumento para medirla: ¡ el termómetro!
En un vaso de metal (se ve mejor el vaho) se pone agua. Se mide la temperatura y se anota.
Se echa hielo y se mueve rápidamente de arriba abajo, esto es importante pues si no, se
enfriará antes la capa de arriba que la de abajo y el resultado estará alterado. Cuando
comience a salir vaho en el vaso, se saca rápidamente el termómetro y se ve la temperatura.
También se mide el tiempo desde que entra el hielo y empieza el vaho. Se anotan estos
datos también en la tabla de registro.
¿Qué le ha ocurrido al vaso? Si tocamos el vaso por fuera ¿qué es eso blanco que ha
aparecido? ¿ De dónde ha salido ese agua?
Para demostrar que no ha salido de dentro del vaso, repetimos con un vaso transparente y
agua coloreada.
Limpiamos el vaho con un pañuelo blanco y vemos que no se mancha con el color del agua.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el vaho se produce por la condensación de las moléculas de agua que hay en el aire
VI : Temperatura del agua
VD : punto de rocío o temperatura a la que aparece el vaho
RECOGIDA DE DATOS
Realizar una tabla con las diferentes temperaturas iniciales, los tiempos y las temperaturas
28
_ e-NanoCiencia
a las que se inicia el punto de rocío.
TEMPERATURA INICIAL DEL AGUA PUNTO de ROCÍO (Temperatura a la
que aparece el vaho) TIEMPO TRANSCURRIDO
CONCLUSIÓN
Cuando pongo hielo en el agua la temperatura de ésta desciende y se forma vaho en el exterior del vaso. El punto de rocío es la temperatura a la que aparece el vaho en el vaso.
EXPLICACIÓN
Esta temperatura es el punto de rocío, es decir, la temperatura a la que las moléculas de
agua empiezan a pasar de estado gaseoso a líquido.
Con la superficie a mayor temperatura que la que corresponde al punto de rocío el agua se
evapora.
Con la superficie a menor temperatura que la que corresponde al punto de rocío el agua se
condensa.
Este fenómeno es fundamental para que se produzcan los cambios necesarios de
evaporación y condensación necesarios para el ciclo del agua en nuestro planeta.
Las moléculas de agua que hay en el aire se adhieren al bote que hace de centro de
condensación. De esas moléculas, el número de ellas que se condensará dependerá de la
temperatura de la superficie del recipiente, cuanto más fría esté más se condensarán.
Cuando el número de moléculas que se condensan es mayor que el número de las que se
mantienen gaseosas, se producirá el punto de rocío.
Para ver el vaho, o niebla, se necesitan muchas moléculas de agua pues el fotón sólo actúa
cuando choca con moléculas igual o mayores que él, o en gran número. La molécula de
agua es muy pequeña. Se necesitan 5000 capas moleculares para ver el vaho.
29
_ e-NanoCiencia
HUMEDAD AMBIENTAL Y PUNTO DE ROCÍO
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Todos los materiales del experimento anterior
- Recipiente grande transparente y una cartulina
- Pulverizador con agua
- Higrómetro
- Moléculas de agua (H2O) hechas con goma eva o cartulina y foto del vaso metálico
- Pizarra magnética
30
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Por qué la temperatura de rocío varía de un lugar a otro y de un día para otro? ¿Qué otra
variable puede estar interviniendo?
Pensamos que si en el aire hubiera muchas moléculas de agua, la condensación sería más
rápida, no se necesitará bajar mucho la temperatura.
Medimos la humedad ambiental, es decir, la cantidad de moléculas de agua que hay en
aire que nos rodea. Para eso usamos otro instrumento de medida llamado higrómetro (se
puede adquirir en tiendas de jardinería a bajo coste).
Hacemos el experimento anterior y anotamos la temperatura de punto de rocío y la
humedad ambiental.
A continuación repetiremos el experimento pero con una mayor humedad ambiental.
Dentro del recipiente transparente vamos a pulverizar agua para que aumente la
humedad. Ponemos dentro el higrómetro y comprobamos que la humedad ya ha subido, se
apunta en la tabla de registro de datos.
Ponemos en el interior del recipiente el vaso. Movemos (con la cartulina que hemos puesto
debajo de la caja) y estamos atentos para ver cuando aparece el vaho en el vaso. Lo
sacamos inmediatamente y ahora la temperatura de rocío, ¿es?
Efectivamente al aumentar la humedad, la temperatura de rocío es más alta.
Se puede mientras tanto ir representando en la pizarra magnética, con las moléculas de
goma, aumentando el número de ellas y adhiriéndose a la foto del vaso.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : a mayor humedad ambiental, menor descenso de temperatura se necesita para
el punto de rocío
VI : humedad ambiental
VD : punto de rocío o temperatura a la que aparece la condensación
31
_ e-NanoCiencia
RECOGIDA DE DATOS
TEMPERATURA INICIAL DEL AGUA % HUMEDAD AMBIENTAL PUNTO de ROCÍO (Temperatura a la
que aparece el vaho)
CONCLUSIÓN
La condensación depende de al menos dos variables: la temperatura y el grado de
humedad.
Si está muy húmedo no hace falta enfriar mucho para que aparezca vaho, pero si está muy
seco hay que bajar mucho la temperatura del aparato para lograr que las pocas
moléculas se condensen.
EXPLICACIÓN
En el punto de rocío el número de moléculas de agua que llegan a la superficie de la
cubitera dependerá de la humedad absoluta del aire, a más humedad mas moléculas tocan
la superficie.
Esta investigación ha servido para saber la forma precisa en la que ocurre el fenómeno de
la aparición de rocío. ¿Se podrían explicar otros fenómenos con lo que hemos aprendido?
Podemos explicar por ejemplo por qué la ropa tendida se seca. Porque se encuentra a
mayor temperatura que la del punto de rocío y por eso se evapora el agua.
Los botes fríos de refresco se encuentran a menor temperatura que la de rocío y por ello el
vapor de agua se condensa en su superficie.
32
_ e-NanoCiencia
La cantidad de vapor de agua en el aire se denomina humedad. La cantidad de vapor de
agua que el aire puede retener depende de la temperatura. El aire caliente puede retener
más vapor de agua mientras que el aire frío puede retener un poco menos.
33
_ e-NanoCiencia
EL AIRE CALIENTE ASCIENDE. FORMACIÓN DEL VIENTO
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Papel de seda de diferentes colores
- Hilo grueso
- Fuente de calor: velas, radiador, bombilla, calentador (SIN AIRE)
34
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Por qué los globos aerostáticos o los farolillos chinos, suben al cielo sin necesidad de
motor? ¿Por qué el humo de una hoguera siempre va en dirección ascendente?
Recortar en espiral unas tiras de papel seda de distintos colores, grapar un extremo al hilo
y sujetar éste al cuello de unas botellas. Poner debajo una bombilla encendida u otra
fuente de calor.
Cuidar que no haya corrientes de aire en el aula, alterarían el resultado del experimento.
Si colgamos otras tiras lejos de la lámpara, y sin movimiento a su alrededor, ¿se moverán?
No, ¿si apagamos la lámpara durante un ratito se seguirán moviendo? Sí, pero poco a poco
se detienen.
Medir con un termómetro la temperatura del aire encima de la lámpara y la temperatura
en otros lugares del aula en los que hayamos colocado otras tiras de papel pero sin fuente
de calor.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el aire caliente asciende
VI : temperatura del aire
VD : movimiento del aire
RECOGIDA DE DATOS
LUGAR EN EL QUE SE REGISTRA LA
TEMPERATURA TEMPERATURA
35
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
Al calentarse el aire que hay alrededor de los papelillos, éstos se mueven.
EXPLICACIÓN
El aire caliente asciende haciendo mover las tiras de papel ¿por qué se mueve el papel? ¿se
mueve siempre igual?
Con el calor las moléculas se cargan de energía y se mueven más rápido y se separan más.
Esto hace que ocupe más volumen y sea menos denso, por eso asciende.
El viento se forma por los cambios de temperatura del aire.
Al igual que las corrientes de agua de los océanos, en la atmósfera hay corrientes de aire
que se mueven de un lugar a otro. El aire se mueve constantemente alrededor de la Tierra.
Este aire en movimiento se denomina viento.
Los vientos surgen cuando se producen diferencias en la presión de aire en distintos
lugares. En zonas de alta presión (aire que baja), el aire a nivel del suelo se dispersa y se
aleja de la alta presión. En zonas donde hay baja presión (aire que sube), el aire a nivel del
suelo se mueve hacia el centro de baja presión para reemplazar al aire que sube. Esto es lo
que hace que el aire se mueva y que aparezcan los vientos.
Si una zona de alta presión está muy cerca de otra de baja presión se forman vientos fuertes
porque se produce una circulación natural de aire. La fuerza del viento aumentará a
medida que aumente la diferencia de presión.
36
_ e-NanoCiencia
EL AIRE CALIENTE OCUPA MÁS ESPACIO
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Latas de refresco
- Globos
- Cañitas
- Mechero
37
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
¿Cómo podemos demostrar que realmente el aire ocupa más espacio, aumenta su volumen,
cuando se calienta?
Meter una lata de refresco vacía en el congelador. Al rato se saca y se le encaja un globo
sobre la tapa. Pegar el extremo de una cañita con fixo sobre el globo. Si se aplica fuego en la
base de la lata, el globo se hincha y la cañita se eleva. Si se pone detrás un papel pautado se
puede medir el movimiento de la cañita y relacionarlo con el tiempo de exposición al calor.
Medir el tiempo en intervalos iguales, por ejemplo cada 10 segundos.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el aire caliente ocupa más espacio e hinchará el globo
VI : tiempo de exposición al calor
VD : elevación de la cañita
RECOGIDA DE DATOS
Se puede poner detrás de la lata un papel pautado e ir marcando donde señala la cañita
en los diferentes momentos.
TIEMPO DE EXPOSICIÓN AL
CALOR POSICIÓN DE LA CAÑITA
38
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
Al calentar la lata el aire que hay dentro de ella también se calienta y se expande por lo
que el globo se hincha y el extremo de la cañita sube.
EXPLICACIÓN
Las moléculas al cargarse de energía con el calor, se mueven más rápido y se expanden,
presionando e hinchando el globo.
39
_ e-NanoCiencia
PRESIÓN ATMOSFÉRICA I : Diferencia de presiones
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Un vaso de agua
- Un trozo de una lámina de plástico fino
- Agua para llenar el vaso
40
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Llenamos un vaso con agua hasta rebosar, si queda algo de aire en el vaso no
obtendremos éxito en el experimento.
Una vez que el vaso esté lleno, colocamos una tapa de plástico sobre la boca del mismo y
lo giramos hasta colocarlo boca abajo. Presionamos la tapadera contra el vaso durante unos quince segundos aproximadamente.
Cuando soltemos la tapadera podremos comprobar que no se cae. A menos que
realicemos un movimiento brusco la tapadera no se soltará.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el plástico que hace de tapadera no se caerá al volcar el vaso boca abajo
VI 1: peso del agua
VI 2 : presión atmosférica
VD : sujeción de la tapadera
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
La tapadera no se cae. La presión atmosférica es igual que la fuerza del peso del agua.
41
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Esto se ha producido porque el agua que hay dentro del vaso está ejerciendo una fuerza
hacia abajo, debido a su peso, pero, al mismo tiempo, la presión atmosférica está ejerciendo
una fuerza hacia arriba (en realidad en todas direcciones). Esta es igual que el peso del
agua, por lo que la tapadera no se cae. Si fuese mayor, la tapa se metería dentro del vaso.
42
_ e-NanoCiencia
PRESIÓN ATMOSFÉRICA II : Chorritos de agua
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Botella de plástico agujereada y con tapón de rosca
- Agua
- Recipiente para recoger el agua que cae
43
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Hacer pequeños orificios en el fondo de una botella. Llenar de agua. Cuando se cierra el
tapón el agua no sale, al aflojar un poco el tapón el agua sale por los orificios.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el agua saldrá por los orificios
VI 1 : presión dentro del bote
VI 2 : presión atmosférica fuera del bote
VD : salida del agua
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
Al abrir el tapón el agua sale por los agujeritos. Al cerrar el agua deja de salir.
44
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Al mantener la botella con el tapón puesto, la presión interna sobre el agujero (la presión
ejercida por el aire contenido en la botella más la presión ejercida por la columna de agua
que hay por encima del agujero) es igual a la presión externa (la presión atmosférica). Por
esto no sale agua por el agujero.
Si quitamos el tapón, permitiendo que el aire (y la presión atmosférica) entre por la parte
superior de la botella, se rompe el equilibrio anterior. La presión interna sobre el agujero
(la presión atmosférica en el interior de la botella más la presión ejercida por la columna de
agua sobre el agujero) será ahora superior a la presión externa (la presión atmosférica). Esta
diferencia de presión impulsa el agua fuera de la botella.
45
_ e-NanoCiencia
PRESIÓN ATMOSFÉRICA III : Descenso de temperatura y de presión
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Una velita
- Una botella de vidrio de cuello ancho
- Un plato hondo con agua
- Colorante alimenticio
46
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Poner suficiente agua en el plato hondo, si está coloreada se verá mejor. Colocar la velita
sobre el agua. Encender con cuidado. Cuando la llama se vea estable, cubrirla con la
botella boca abajo.
¿Qué pasará con la llama? ¿Y el agua, se verá afectada por apagarse la llama?
También se puede hacer calentando previamente el aire del interior de la botella y
poniéndola directamente sobre el agua.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis 1 : la llama se apagará por falta de oxígeno
Hipótesis 2 : el nivel del agua dentro de la botella subirá al apagarse la llama
VI : diferencia de presión entre el interior y el exterior de la botella
VD : ascenso del nivel de agua dentro de la botella
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
La vela se apaga y después el nivel de agua dentro de la botella sube.
47
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
La vela seguirá encendida por unos segundos, porque tiene poca disponibilidad
de oxígeno, atrapado en el aire dentro de la botella. Ese gas es necesario para
la combustión, la cual produce otros gases.
Simultáneamente la vela encendida calienta el gas atrapado, lo que provoca que el gas se
expanda. Al apagarse la vela por falta de oxígeno, la temperatura baja rápidamente y el
volumen de gases y la presión de los mismos se reduce, esto provoca que la presión
atmosférica externa empuje el agua del plato y ésta suba de nivel hasta que se igualen las
presiones.
En la naturaleza ocurre lo mismo, la presión del aire también puede cambiar con la
temperatura. El aire caliente se eleva y la presión disminuye. Por otro lado, el aire frío baja
y la presión atmosférica aumenta. De ahí derivan los términos “presión baja” y “presión
alta”.
Una de las reglas generales del pronóstico del tiempo es que cuando hay presión baja se
pueden formar tormentas. La presión alta, en general, se asocia con el buen clima.
48
_ e-NanoCiencia
PRESIÓN ATMOSFÉRICA IV : Transportar agua
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Dos vasos para cada niño o niña
- Cañitas
- Agua
- Jarrita medidora
49
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Hacer un concurso para ver quien traslada más agua en un tiempo dado. Cada niño y
niña tiene un vaso con la misma cantidad de agua y una cañita. A cierta distancia tendrán un vaso vacío para cada uno. A una señal llenan la cañita, la tapan por la parte
superior y la trasladan hasta el vaso vacío, al soltar el dedo el agua cae.
Repetir tantas veces como les permita el tiempo dado. Medir qué vaso se ha llenado más.
Hacerlo en pequeño grupos.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el agua de la cañita no caerá si tapo el extremo superior de ésta
VI : diferencia de presiones interior y exterior a la cañita VD : no caída del agua
RECOGIDA DE DATOS
Volcar el agua de cada vaso en la jarrita medidora y comprobar la cantidad recogida por
cada niño o niña.
CONCLUSIÓN
Podemos trasladar agua con una cañita El agua no se cae de la cañita si tapamos el
extremo superior.
50
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
El agua de la cañita no cae cuando está tapado por la parte superior debido a que la
presión interna sobre el agujero es menor a la presión externa, la presión atmosférica.
51
_ e-NanoCiencia
TENSIÓN SUPERFICIAL DEL AGUA
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Cuentagotas
- Moneda
- Clips
- Vaso
- Triangulitos de cartulina o goma eva
- Jabón líquido
52
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
-Si dejamos caer con el cuentagotas una gota de agua sobre la moneda ¿qué ocurrirá?
Cuando vean que no se derrama podemos plantear el reto ¿cuántas gotas podremos poner sobre la moneda antes de que se derramen? ¿qué forma van haciendo las gotas sobre la
moneda?
-¿Si metemos clips en este vaso completamente lleno, ¿qué ocurrirá?, ¿se derramará el
agua?, ¿los clips flotarán o se hundirán? En un vaso lleno hasta el filo, ir poniendo con cuidado varios clips de uno en uno y
horizontalmente. Es mejor si los ponemos sobre el filo del vaso y desde ahí los deslizamos
hacia el agua.
-Después ponemos triangulitos de cartulina como si fueran barquitos.
¿Cómo podemos hacer que ese barquito navegue sin necesidad de tocarlo? Tocamos el agua con el dedo lleno de jabón justo detrás del barquito, éste saldrá disparado.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis 1 : las gotas sobre la moneda no se derramarán
Hipótesis 2 : los clips permanecerán sobre la superficie
VI 1 : cantidad de gotas vertida sobre la moneda
VD 1 : formación de una “bola” de agua sobre la moneda
VI 2 : cantidad de clips sobre el agua VD 2 : no derrame del agua
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
53
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
- Las gotas de agua se van quedando sobre la moneda formando una superficie convexa.
Con cuidado pueden llegar a 100 las gotas que se quedan en una moneda de 20
céntimos.
-Los clips se mantienen sobre la superficie creando hendiduras cóncavas. -Los trocitos de cartulina se mueven al romper la tensión superficial con el jabón.
EXPLICACIÓN
Las moléculas que forman el agua se atraen mutuamente y tienden a permanecer unidas
mediante fuerzas de cohesión. Las moléculas de la superficie, al no tener otras por encima
que las atraigan, se unen más fuertemente, formando una especie de película o capa elástica capaz de sostener un cuerpo ligero aunque sea más denso que el agua.
La fuerza que mantiene unidas a las moléculas de agua de la superficie se llama tensión
superficial.
¿Por qué no se derrama el agua al añadir los clips?
Debido a la tensión superficial la superficie del agua no es plana sino curva formando un
menisco, que puede ser cóncavo como el del agua o convexo como el del mercurio, ya que las partículas de las que están hechos los cuerpos se atraen entre sí. Cuando un líquido toca
las paredes de un recipiente, ¿cuál “tira” más fuerte, las partículas del recipiente sobre el
líquido o las del líquido entre ellas?. Si “gana el recipiente”, se forma una superficie
ligeramente cóncava; si “gana el líquido”, convexa.
Cóncavo Convexo
Al añadir los clips la superficie del agua pasa de ser cóncava a convexa por eso somos
capaces de añadir tantos ya que se gana mucho espacio.
Al añadir la gota de jabón se rompe la tensión superficial y el triángulo de cartulina sale
disparado, parecido a cuando soltamos una goma estirada. La tensión superficial también es responsable de la formación de las gotas de lluvia, de las
burbujas de jabón o de la elevación de líquidos por un capilar.
Ver también en el tema Los Gases el experimento “Juegos con pompas de jabón”.
54
_ e-NanoCiencia
DEPURADORA DE AGUA
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Una tabla sobre la que apoyar y cuatro varillas de 1 m.
- Taladro y cola
- Piedras y arenas de cuatro calibres diferentes y una bolsa de tela para lavarlas
- Cinco botellas grandes de plástico vacías
- Trocitos de tela fina
- Globos - Un recipiente transparente y grande donde caerá el agua limpia
55
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
El agua no se destruye, sólo cambia de estado y de lugar ¿habías pensado que el agua
que sale del grifo es la misma que bebían los dinosaurios hace millones de años? Y si el agua del planeta es siempre la misma ¿cómo sale tan limpia y sin microbios por el
grifo de tu casa?
Vamos a construir una depuradora de agua.
Se lava cada arena en una bolsa de tela para eliminar tierra y suciedad.
Hacer cuatro agujeros en la tabla, encajar y encolar las cuatro varillas (midiendo las
distancias para que las botellas queden bien encajadas). Hacer un quinto orificio en el
centro de los otros cuatro.
Hacer varios agujeros en los tapones de las botellas y un agujero más grande en la base de
la botella, llenar cada una de un tamaño de arena, y tapar (si a una de ellas se le pone una
capa de carbón mineral, el efecto será aún mayor) . En dos botellas (las que luego se llenen con las dos arenas más finas) taparemos la boca de la botella con una tela fina y después le
enroscamos su tapón, de esta forma no se colaran granitos de arena a la siguiente botella.
Introducir un globo en la boquilla de cada botella para que haga de embudo, y realizar un
pequeño corte en el extremo para que salga el agua.
Colocar la tabla con las varillas sobre un recipiente grande y transparente sobre el que
caerá el agua ya depurada.
Colocar la botella con la arena más fina boca abajo introduciendo el globo por el orificio
de la madera que ha quedado entre las cuatro varillas. A continuación colocar las
siguientes botellas unas sobre otras, terminando con la que contiene las piedras más
gruesas. Cada globo se irá introduciendo en el orificio que hemos hecho en la base de la
siguiente botella. La última botella se le quita toda la base para poder echar por ahí el
agua sucia. Sujetar las botellas a las varillas con gomillas.
Se le echará por encima agua turbia mezclada con hojas de árboles, palitos, papeles de
aluminio arrugados… Para que las arenas de las botellas no se ensucien cada vez que
realizamos la actividad, se recomienda enturbiar el agua con arena de la más fina pero
limpia de tierra y otras impurezas. Así los niños observarán que cae agua “sucia” y sale
limpia. De igual modo los residuos sólidos que añadamos (hojas, palitos etc.) también deben
estar limpios, aunque se quedarán en la primera botella, la de piedrecitas más gruesas.
56
_ e-NanoCiencia
No echar mucha agua de una vez, podría derramarse pues el filtrado es lento.
Aclarar al alumnado que este proceso sólo depura, no potabiliza. Para eso las aguas deben
ser tratadas químicamente para eliminar los gérmenes.
EXPLICACIÓN
“A pesar de que el mundo está lleno de agua, menos del 3% es dulce y potable para nosotros. La mayor parte de ésta se encuentra en las capas de hielo. Sólo el 0, 036% está en los lagos, ríos y embalses y el 0,001% de vapor de agua en las nubes. Esto hace que aunque estemos hablando de enormes cantidades de agua, lo cierto es que 1.100 millones de personas de todo el mundo- es decir, el 18% de la población mundial- sufren sed y no tienen acceso a fuentes seguras de agua potable, y más de 2.400 millones de personas carecen de servicios básicos de saneamiento hídrico adecuado. Se puede decir, por lo tanto, que hoy en día el problema del agua no está resuelto. Es cierto que disponemos de medios para conseguir agua potable, como las potabilizadoras, desaladora, ósmosis inversa… Pero la realidad es que debemos mantener las aguas limpias para asegurarnos su disponibilidad, ya que su contaminación dificulta, encarece su tratamiento y nos perjudica.”
Daniel Jiménez Albiac, 2010, “La maleta de la ciencia” Ed Grao
57
_ e-NanoCiencia
CONSTRUIR NUESTROS INSTRUMENTOS DE MEDIDA : pluviómetro, anemómetro, veleta y barómetro
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
-Botellas y vasos de plástico
-Cañitas -Embudos
-Globos
-Plastilina, rotulador permanente, pegamento caliente, cartulinas , globo, cinta adhesiva
58
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
-PLUVIÓMETRO: se coloca un embudo dentro de una botella a la que le hemos quitado la
parte superior. En vez de una botella podemos usar un vaso medidor, si no es así tendremos
que marcar con el rotulador la escala de medida en ml. El embudo debe estar bien derecho
para que la superficie de caída del agua no disminuya.
Si el alumnado es muy pequeño no necesitaremos hacer más cálculos, simplemente se
anotarán los centímetros que han caído cada día.
Pero para saber la proporción entre lo que ha caído en nuestra botella y la medida estándar
de litros por m2 , sí tendremos que hacer un pequeño cálculo:
(Recogido en : Blog de Ireneu Castillo 9-1-16 http://ireneu.blogspot.com.es/ )
La cantidad de lluvia recogida en una zona se mide en "litros por metro cuadrado", es decir
se contabilizan los litros de agua que se han recogido en forma de lluvia en una superficie
concreta, por convención se utiliza como base un metro cuadrado, o lo que es lo mismo, un
cuadrado el cual todos sus lados miden 1 metro de lado.
Ya tenemos el pluviómetro preparado, pero necesitamos saber el agua que podemos
recoger, de tal forma que necesitamos saber la superficie de la boca del embudo que va a
recoger la lluvia. En este caso, necesitamos saber un poco de matemáticas y, ante todo, la
fórmula del área del círculo, que es la siguiente:
Donde Pi, corresponde a 3'1416, y "r2" al radio de la boca del embudo al cuadrado. El radio de la boca del embudo es, simplemente, la mitad de lo que hace de punta a punta (sin medir los bordes, claro), es decir, su diámetro. Si nuestro embudo tiene un diámetro de 10 cm, su radio será de 5 cm
Ya conociendo estos datos, sabremos la superficie de nuestro colector de lluvias:
Área del embudo= 3.1416 x 25= 78.54 cm2
Ahora ya podemos ponerlo en medio de la terraza, o balcón, o jardín, a poder ser en el sitio más despejado posible. El vaso medidor cogerá el agua que llueva, y como está marcada la capacidad -la escala principal es siempre para líquidos- sabremos cuanto ha recogido
59
_ e-NanoCiencia
durante un tiempo determinado. Supongamos que lo hemos dejado durante la noche, y nuestro "pluviómetro" ha recogido 150 cc. ¿Cuánto ha caído? Sencillo... volvemos a echar mano de las matemáticas, y con una simple regla de 3 lo sabremos:
Si en 78.54 cm2 han caído 150 cc
En 1 m2 (es decir, 10.000 cm2) habrán caído X. Multiplicamos los 10.000 por 150 y lo que nos dé, lo dividimos entre 78.54, y nos da un resultado de 19098.54 cc, que traducido a litros (1 litro= 1000 cc) significa que ha llovido una cantidad de...
19.09 litros por metro cuadrado
-ANEMÓMETRO: este instrumento nos sirve para medir la velocidad en la que sopla el
viento. El clásico molinillo de viento nos puede servir para saber si el viento sopla fuerte:
cortar un cuadrado de cartulina de unos 20 cm, dibujar ambas diagonales pero recortar
sólo 12 cm desde cada esquina; doblar los picos y fijarlos con una chincheta a una cañita
que clavaremos en la tierra o en una maceta de la ventana.
Otro modelo de anemómetro: cruzar dos cañitas en ángulo recto, fijar la unión; en cada
extremo colocar un vasito pequeño; pegar a otra cañita en vertical: En una botella pequeña
hacemos un orificio en su tapón e introducimos por él la cañita, que debe quedar con un
poco de holgura para que gire cuando el viento la empuje. Para que el viento no derribe la
botella, se pone un poco de arena en el fondo de ésta.
-BARÓMETRO: este instrumento sirve para medir la presión atmosférica.
Cortamos una botella grande por la mitad; inflamos a tope el globo para que se estire bien;
cortarlo por la mitad; encajamos en la embocadura, cuidando que quede estirado y fijamos
con cinta adhesiva o gomas elásticas. Pegamos con fixo el extremo de una cañita
horizontalmente y situada en el centro del globo.
Colocamos la botella delante de un folio pegado a la pared y marcamos la altura de la
cañita y al lado un icono del tiempo que hace en ese momento. La cañita subirá o bajará
justo antes de un cambio de tiempo por lo que nos puede ayudar a predecirlo.
Una presión de aire mayor, empuja el globo dentro de la botella y la cañita subirá. Cuando
la presión atmosférica sea menor, el globo se expande y la cañita baja
Tratar de tomar las medidas siempre a la misma temperatura pues el aire caliente se
expande y hace mover también la cañita.
60
_ e-NanoCiencia
-VELETA: nos indica la dirección del viento.
Se selecciona un modelo, se pega sobre cartulina, se recorta y lo pegamos a una cañita. En
una botella pequeña hacemos un orificio en su tapón e introducimos por él la cañita, que
debe quedar con un poco de holgura para que gire cuando el viento la empuje. Para que el
viento no derribe la botella, se pone un poco de arena en el fondo de ésta.
61
_ e-NanoCiencia
CLIMOGRAMAS
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
-Hojas de registro de datos
-Pluviómetro, termómetro, higrómetro, barómetro, veleta y anemómetro
62
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Se registran a diario los datos de aquellos elementos del clima que hayamos elegido, en
función de la edad del alumnado o de cualquier otra circunstancia.
Lógicamente los instrumentos realizados por el alumnado no tienen mucha precisión pero
tienen la ventaja de ver en la práctica la utilidad de su trabajo. La elección entre éstos o los
que se venden en tiendas especializadas dependerá de los objetivos que nos hayamos
propuesto.
Se van anotando los datos en la hoja de registro y mensualmente se hace la media. Con estos valores medios, el alumnado debe realizar gráficas con toda esa información. De este
modo se aprecia mejor las oscilaciones de los elementos del clima local en función de la
estación del año.
Para los más pequeños se pueden usar simplemente pictogramas de los elementos del clima
e ir colocándolos en un calendario.
63
_ e-NanoCiencia
CIENCIA Y ARTE: Esculturas de hielo
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
MATERIALES
- Cartones de leche
- Sal
- Hielo
- Colorante de comida
- Cuenta gotas
64
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Llenar los cartones de leche con agua y dejar que se congelen durante la noche hasta
formar bloques sólidos de hielo.
Una vez que los bloques de hielo están fuera de sus contenedores, ponerlos en un
contenedor de plástico (para recoger el agua del hielo que se derrite). Los niños rocían sal
sobre la parte superior de los bloques de hielo. La sal, al derretir el hielo, va creando
caminos. A continuación echamos gotitas de colorante alimenticio de distintos colores,
para así poder ver mejor los conductos creados por la sal, creando laberintos de colores y formando una obra y escultura de arte.
EXPLICACIÓN
¿Por qué la sal derrite el hielo? Aunque parezca que es así, en realidad lo que hace es
impedir que congele el agua.
En la superficie del bloque de hielo hay un continuo entre las moléculas que tienen la temperatura para solidificarse y las que no y se derriten. Encima del bloque hay una
pequeña capa de moléculas que están en estado líquido. Al echar la sal lo que hace ésta es
romper ese equilibrio y provocar que ninguna de esas moléculas alcance los cero grados
necesarios para congelar, así capa tras capa van quedando en estado líquido y el resultado
es que el bloque se derrite.
¿Cómo actúa la sal?
Existe una fuerza de atracción en el agua (H2O), los „puentes de hidrógeno‟, entre el
oxígeno de una molécula y los hidrógenos de la otra. Cuando la temperatura supera los 0
grados, las moléculas se mueven muy rápido, y estos enlaces no tienen la fuerza suficiente
para unirse del todo, manteniéndose en estado líquido. Sin embargo, por debajo de cero, su velocidad disminuye, formándose puentes de hidrógeno y solidificando.
El átomo de oxígeno es de signo negativo y los de hidrógeno, de signo positivo. Cuando la
sal se disuelve en el agua los iones de sodio (positivo) y de cloro (negativo) quedan flotando,
y uno atrae al hidrógeno y el otro al oxígeno, rompiendo los puentes de hidrógeno. Gracias
a esto el agua no se solidifica, y el compuesto resultante tiene una temperatura de
congelación muy inferior al del agua normal, entorno a unos veinte grados bajo cero.
65
_ e-NanoCiencia
GRANDES CIENTÍFICOS: Thomas Newcomen y James Watt
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
Thomas Newcomen
James Watt
66
_ e-NanoCiencia
VIDA Y OBRA
Thomas Newcomen (Dartmouth, Inglaterra, 1663 - Londres, 1729) Inventor inglés. Como
ferretero en su ciudad natal se encontró en inmejorable posición para evaluar los costes
de la extracción del agua de las minas de la región de Cornualles, que por aquel entonces se realizaba gracias al trabajo mecánico de los caballos. Con la ayuda de su socio J.
Calley, trabajó durante años en el diseño de una máquina de bombeo impulsada por
vapor que, a diferencia de la ideada por T. Savery, no estuviera limitada por la presión del
mismo, sino que aprovechara como impulso el vacío creado por la condensación del vapor
en el interior del cilindro del pistón. La primera máquina de Newcomen fue instalada en 1712, y aunque su ratio de conversión de energía calorífica en mecánica era apenas del
uno por ciento, no tuvo rival durante más de medio siglo.
James Watt nació en Greenock, Reino Unido en 1736 y murió en Heathfield Hall, 1819.
Ingeniero escocés. Estudió en la Universidad de Glasgow y posteriormente (1755) en la de
Londres, en la que sólo permaneció un año debido a un empeoramiento de su salud, ya quebradiza desde su infancia.
A su regreso a Glasgow en 1757, abrió una tienda en la universidad dedicada a la venta
de instrumental matemático (reglas, escuadras, compases, etc.) de su propia manufactura.
En la universidad tuvo la oportunidad de entrar en contacto con muchos científicos y de
entablar amistad con Joseph Black, el introductor del concepto de calor latente. En 1764 contrajo matrimonio con su prima Margaret Miller, con la que tuvo seis hijos antes de la
muerte de ésta, nueve años más tarde.
Ese mismo año (1773) observó que las máquinas de vapor Newcomen desaprovechaban
gran cantidad de vapor, y en consecuencia, una alta proporción de calor latente de
cambio de estado, susceptible de ser transformado en trabajo mecánico. En 1766 diseñó
un modelo de condensador separado del cilindro, su primera y más importante invención, que permitió lograr un mayor aprovechamiento del vapor, y mejorar de este modo el
rendimiento económico de la máquina. Esta mejora constituyó un factor determinante en
el avance de la Revolución Industrial.
67
_ e-NanoCiencia
ANEXO 1: Veletas
68
_ e-NanoCiencia
69
_ e-NanoCiencia
70
_ e-NanoCiencia
71
_ e-NanoCiencia
ANEXO 2: Recogida de datos del clima
Tiempo Atmosférico
Nubosidad
Precipitaciones
Viento
Temperatura
72
_ e-NanoCiencia
http://es.dreamstime.com/
73
_ e-NanoCiencia
http://elblogdemarybel.blogspot.com.es/
74
_ e-NanoCiencia
http://www.colorearjunior.com/
75
_ e-NanoCiencia
REGISTRO SEMANAL DEL TIEMPO ATMOSFÉRICO
Fecha Temperatura Humedad Lluvia Fuerza viento Dirección
viento
Nubosidad
76
_ e-NanoCiencia
MES TEMPERATURA MEDIA TOTAL PRECIPITACIONES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
TOTAL AÑO
77
_ e-NanoCiencia
LOS CAMBIOS DEL TIEMPO
El cielo está… Temperatura Viento
Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
78
_ e-NanoCiencia
REFERENCIAS
EL
A
GU
A Y
EL
CLI
MA
FORMACIÓN DEL PROFESORADO
CURSO: El modelo molecular en Infantil y Primaria. Organizado por el
CSIC y la FBBVA en la escuela y el CEP de Castilleja de la Cuesta.
REFERENCIAS DIGITALES PARA EL ALUMNADO
http://es.scribd.com/doc/6941561/100-experimentos-sencillos-de-fisica-y-quimica 100 Experimentos de física
http://extension.illinois.edu/treehouse/ Web muy interesante con
muchos recursos para el profesorado y el alumnado. El audio puede oírse en castellano e inglés.
http://proyectoprofundizalucena.blogspot.com.es/ Blog de Profundiza
http://www.ign.es/ign/flash/mi_amiga_la_tierra/homeTierra.html Web del instituto Geográfico Nacional de España. Juego interactivo para
el alumnado sobre la tierra
www.youtube.com/watch?v=ag9vZoscbSU Ocean Planet, Película
documental que cuenta la historia del planeta. Imágenes espectaculares.
Dura 1 hora y 30 minutos.
REFERENCIAS DIGITALES PARA EL PROFESORADO
www.youtube.com/watch?v=L05p0z_c8Mw Vídeo de las latas saltarinas.
Presión y temperatura
http://www.csic.es/web/guest/portales-de-divulgacion Pagina del
CSIC. Portales de divulgación
https://www.youtube.com/watch?v=Wsba3Z9JEaI Vídeo sobre el hielo
https://www.youtube.com/watch?v=0PAI494zEG0 Vídeo muy
interesante sobre la teoría molecular en los estados de la materia
REFERENCIAS IMÁGENES
Todas las imágenes recogidas en este manual pertenecen al archivo del
CEIP Guadalquivir de Mairena del Aljarafe (Sevilla)
Las imágenes de veletas y recogida de datos del tiempo, están
referenciadas junto a la imagen
Todos los menores que aparecen en las fotos tienen permiso expreso y por escrito de
sus tutores legales para aparecer en ellas.
LOS G
ASES
Paqui Romero Muñoz
_ e-NanoCiencia
80
INTRODUCCIÓN
LO
S G
ASE
S
En 1648, el químico Jan Baptist van Helmont creó el vocablo gas, a partir del
término griego kaos (desorden) para definir las características del anhídrido
carbónico. Esta denominación se extendió luego a todos los cuerpos gaseosos,
también llamados fluidos elásticos, fluidos compresibles o aires, y desde entonces se utiliza para designar uno de los estados de la materia.
A pesar de vivir rodeados de ellos, los niños más pequeños no son conscientes
de su existencia debido a sus características. No se aprecian a simple vista, no
tienen forma definida, no notamos su peso etc.
Al igual que los sólidos y los líquidos, los gases están constituidos por átomos. Pero a diferencia de éstos las moléculas que constituyen un gas casi no son
atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y
muy separadas unas de otras, de modo que son capaces de distribuirse por todo
el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción
entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que
se mueven éstas. Es por esto por lo que los gases no tienen forma definida, adoptan la del
recipiente que los contenga, son fácilmente compresibles y tienen poca
densidad.
En palabras de Evangelista Torricelli (1608-1647), “vivimos en el fondo de un mar de aire”. El aire está compuesto por una mezcla de gases como el oxígeno, nitrógeno, carbono, metano, argón, etc. y es fundamental para nuestra
supervivencia. No solamente para la nutrición a través de la respiración, de
animales y plantas, sino que la capa de aire que conforma la atmósfera nos
protege de las radiaciones del espacio y crea unas condiciones de humedad y
temperatura ideales para la vida en nuestro planeta.
También el hombre ha aprendido desde hace siglos a aprovechar la fuerza del aire como energía para navegar, hacer mover las aspas de los molinos o incluso
volar.
Los experimentos que se proponen a continuación ayudaran a que nuestro
alumnado descubra la existencia de los gases y algunas de sus características
básicas, vivenciando y experimentando con materiales sencillos y divertidos. Se puede iniciar el tema con una serie de preguntas que hagan reflexionar al
alumnado y cuestionarse su conocimiento previo sobre la existencia de los
gases. Recoger sus respuestas.
¿Qué son los gases? ¿Dónde se encuentran? , ¿Ocupan espacio? , ¿Qué forma
tienen? , ¿Qué color tienen? , ¿Qué olor y sabor? , ¿Los gases pesan? , ¿Tienen
fuerza?
_ e-NanoCiencia
81
ÍNDICE
LO
S G
ASE
S
LOS GASES OCUPAN ESPACIO
INFLAR UN GLOBO DENTRO DE UNA BOTELLA
LOS DOS VASOS 85
GLOBO INFLADO DENTRO DEL AGUA 87
APLASTAR UNA BOTELLA VACÍA 90
LOS GASES PESAN 92
FORMA DEL GAS 95
OBSERVAR BURBUJAS EN UNA BOTELLA 95
JUEGOS CON POMPAS DE JABÓN 97
FUERZA DEL AIRE 100
CARRERA DE BOLITAS 100
CARRERA DE GLOBOS 102
BOLSA ENROLLADA 104
EN EL AIRE HAY AGUA 106
GASES QUE COMPONEN EL AIRE 109
GRANDES CIENTÍFICOS: JanBaptist Van Helmont 112
82
82
REFERENCIAS 114
_ e-NanoCiencia
82
LOS GASES OCUPAN ESPACIO: Inflar un globo dentro de una botella
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Botellitas plástico transparente
- Globos
_ e-NanoCiencia
83
PROCEDIMIENTO
Se reparte una botella a cada niño y niña y se les pide que la observen con atención. Se les
pregunta sobre algunas características de la botella y al final sobre si creen que la botella
está llena o vacía. Lógicamente dirán que está vacía.
Se coloca el fondo del globo dentro de la botella y la boca se vuelve hacia atrás en el cuello
de la botella de tal forma que quede totalmente tapada y no pueda entrar ni salir aire de la
misma. Se les pide al alumnado que inflen el globo soplando.
En una de las botellas se puede hacer un agujerito pequeño sin que el niño o niña lo
advierta y ese globo sí que se inflará. Todos creerán que ese niño o niña tiene más fuerza y
soplarán más fuerte. La broma no se descubrirá hasta el final.
Cuando vean que es imposible inflar el globo, se les pide que presionen la botella: el globo
saldrá disparado hacia fuera.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : el globo no se inflará
VI : botella cerrada por el globo VD : el inflado del globo
RECOGIDA DE DATOS
Es imposible inflar el globo, por muy fuerte que se sople. Solo se infla, ligeramente, el que
está en la botellita con el agujero en el fondo.
Cuando aprieto las paredes de la botella, el globo sale para fuera.
_ e-NanoCiencia
84
CONCLUSIÓN
Los globos no se han inflado. Se les deja que propongan causas. Se les vuelve a preguntar
si creen que la botella está vacía.
EXPLICACIÓN
Los gases ocupan todo el espacio que nos rodea. También dentro de la botella hay aire, por
tanto no está vacía sino llena de aire. Cuando soplamos, el aire que hay dentro no deja al
globo inflarse pues ocupa todo el espacio. Solo si hacemos un agujerito a la botella, el aire
irá saliendo por él a medida que nuestro soplo presiona la goma del globo y hace que éste
pueda expandirse, inflarse.
Cuando presionamos los lados de la botella, el aire empuja al globo y lo desplaza hacia
fuera.
_ e-NanoCiencia
85
LOS GASES OCUPAN ESPACIO : Los dos vasos
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Dos vasos de tubo
- Recipiente grande con agua
_ e-NanoCiencia
86
PROCEDIMIENTO
Meter en un recipiente con agua, un vaso vacío y boca abajo y otro lleno. Cuando se
inclina el vaso vacío, la burbuja con aire que sale la hacemos entrar en el lleno. Se puede ver que el nivel de agua del vaso lleno baja. Si se pone colorante en el agua se verá mejor
pero manchará.
HIPÓTESIS
Hipótesis : el aire que ocupa el interior del vaso “vacío” formará una burbuja dentro del
agua y pasará al otro vaso, vaciándolo de agua
RECOGIDA DE DATOS
El vaso vacío acaba llenándose de agua y el lleno acaba vaciándose.
CONCLUSIÓN
Los gases dentro del agua también ocupan un espacio.
EXPLICACIÓN
El vaso “vacío” en realidad no lo está. Si se ha hecho el experimento anterior ya sabrán
que está lleno de aire. Al inclinar este vaso dentro del agua, ésta entra y desplaza el aire
que hay dentro del vaso. Podemos observar la burbuja que sale. Cuando esa burbuja entra
en el vaso lleno, desplaza el agua que contiene y éste se va vaciando.
_ e-NanoCiencia
87
LOS GASES OCUPAN ESPACIO: Globo inflado dentro del agua
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Un recipiente con agua
- Un globo
_ e-NanoCiencia
88
PROCEDIMIENTO
Inflar el globo, presionar la boquilla y sumergir en el agua.
¿Qué pasará si suelto un poquito la boquilla? Ir aflojando la boquilla poco a poco y el globo se irá desinflando a la vez que salen burbujas.
¿Por qué salen esas burbujas? ¿Qué hay dentro de las burbujas?
Si se suelta de golpe el globo saldrá disparado y salpicará bastante agua. Al alumnado
le encanta esta reacción inesperada del globo.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : dentro del globo hay aire, al salir del globo y entrar en contacto con el agua , se
forman burbujas
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
Dentro del globo había aire.
_ e-NanoCiencia
89
EXPLICACIÓN
El aire que hay dentro del globo cuando sale de éste y entra en contacto con el agua,
forma burbujas que asciende por el líquido y al llegar a la superficie estallan (ver
experimentos sobre la forma del los gases).
Cuando soltamos el globo de golpe, éste sale disparado por el efecto de acción-reacción (Ley III de Newton. Ver en el tema Las Fuerzas)
_ e-NanoCiencia
90
LOS GASES OCUPAN ESPACIO: Aplastar una botella vacía
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Botellas de agua de litro vacías
_ e-NanoCiencia
91
PROCEDIMIENTO
¿Crees que el aire ocupa un espacio? Intentar aplastar una botella vacía pero cerrada.
Después intentarlo sin el tapón.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : la botella tapada no se puede aplastar porque el aire que hay en su interior no
lo permite
RECOGIDA DE DATOS
La botella no se puede aplastar, salvo que se le quite el tapón.
CONCLUSIÓN
El aire que hay dentro de la botella ocupa espacio.
EXPLICACIÓN
El interior de la botella contiene aire. Si ésta está cerrada, cuando presionamos, el aire no puede salir y ofrece resistencia por lo que no se comprime. Si quitamos el tapón, la presión
que ejercemos hace que el aire salga al exterior y deje espacio para que las paredes de la
botella cedan.
_ e-NanoCiencia
92
LOS GASES PESAN
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Balanza
- Dos globos
_ e-NanoCiencia
93
PROCEDIMIENTO
¿Creéis que el aire que hay a nuestro alrededor pesa? ¿Notáis sobre vuestras cabezas el peso
del aire que hay en esta habitación?
En una balanza pesar dos globos vacíos. Inflar uno de ellos y volver a pesar.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis: el globo lleno de aire pesará más que el vacío
VI : cantidad de aire metido en el globo
VD : inclinación de la balanza
RECOGIDA DE DATOS
El globo inflado hace que la balanza se incline de ese lado.
CONCLUSIÓN
Los gases del aire que hay dentro del globo inflado pesan.
EXPLICACIÓN
Las moléculas de un gas se encuentran en constante movimiento a gran velocidad, por lo
que chocan elásticamente de forma continua entre sí y contra las paredes del recipiente que
_ e-NanoCiencia
94
las contiene. Por esto y por la gran distancia entre unas moléculas y otras, las fuerzas de
atracción entre ellas son muy pequeñas. Además, el tamaño de las moléculas del gas es muy
pequeño, por lo que el volumen que ocupan es despreciable en comparación con el
volumen total del recipiente. Así que la densidad de un gas es muy baja y su peso también.
Por eso, aunque los sólidos y líquidos pesan mucho más, los gases del aire pesan también. De
hecho todos los gases que hay en la atmósfera y que están sobre nosotros, pesan bastante.
Aunque no lo notemos, soportamos sobre nuestros hombros una columna invisible de aire de
casi una tonelada de peso. Lo que ocurre es que la presión del aire es ejercida en todas las
direcciones, lo que explica que no nos aplaste. Además, la columna de aire que acarreamos
se encuentra equilibrada por la propia presión interna del cuerpo. Ésta impide que nos
arruguemos como si fuéramos una lata de refresco a la que se le hubiera practicado el vacío.
Para que se tenga una idea de cuánto "pesa" el aire al nivel del mar, se imagina una
superficie de un cuadradito pequeñito de 1cm de lado. El peso del aire ahí es de 1 Kg. (de
allí que la presión del aire sea = 1 Kg./cm.² ) a esto le llamamos presión atmosférica y
significa que por cada centímetro cuadrado de superficie se ejerce una presión de un
kilogramo. Sin embargo, el valor medio de la presión varía con la altura, de forma que es
menor cuanto más alto nos encontremos. Así, en la cima del Everest alcanza un valor de tan
sólo 0,316 Kg. /cm2.
_ e-NanoCiencia
95
FORMA DEL GAS : Observar burbujas en una botella
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
-Botellas transparentes con bebidas gaseosas
_ e-NanoCiencia
96
PROCEDIMIENTO
Agitar la botella y observar las burbujas que se producen en el interior.
¿Por qué se producen esas burbujas? ¿Qué tienen dentro? ¿Porqué las burbujas ascienden? ¿Qué ocurre cuando llegan a la superficie? ¿Por qué?
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
EXPLICACIÓN
Dentro de ese líquido hay gas que adopta la forma esférica de las burbujas. Como las burbujas son menos densas que el agua, ascienden hacia la superficie y allí, al entrar en
contacto con el aire, estallan.
_ e-NanoCiencia
97
FORMA DEL GAS : Juegos con pompas de jabón
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Agua jabonosa
- Cañitas
- Azúcar o glicerina líquida
_ e-NanoCiencia
98
PROCEDIMIENTO
Hacer pompas de jabón y jugar con ellas. Observar sus diferentes tamaños, como se
mueven, cuando estallan. Probar con diferentes mezclas de líquido: agua sola, con jabón, con jabón y azúcar etc. Observar las diferencias.
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
EXPLICACIÓN
El agua es una molécula formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno
(H2O). Cada molécula de agua tiene seis enlaces que comparte con otras moléculas
vecinas: una al frente y detrás, otras a la izquierda y a la derecha, y una encima y debajo. Las moléculas en la superficie del agua no tienen vecinas encima de ellas para compartir
sus enlaces, y por eso dan esos enlaces sobrantes a sus vecinas al lado de ellas. Este enlace
sobrante hace que todas las moléculas de la superficie del agua se unan más
apretadamente y que creen un efecto que llamamos tensión superficial.
Este efecto ocurre en cada sitio donde el agua y el aire se encuentren, como ocurre en una burbuja. No se puede soplar burbujas con agua solamente porque la tensión de la
superficie es demasiada fuerte para permitir la formación de una burbuja Para formar
burbujas hay que añadir jabón al agua. El jabón disminuye la tensión de la superficie del
agua aproximadamente una tercera parte y crea unas condiciones perfectas para hacer
burbujas.
¿Qué es lo que las hace tener una forma esférica? La tensión de la superficie del agua en
una burbuja hace que las moléculas de agua se unan en un grupo lo más apretado
posible. El agrupamiento más apretado posible que cualquier grupo de partículas puede
realizar es el unirse juntas en una esfera. Comparadas a otras figuras como un cubo o
pirámide, la esfera tiene la menor cantidad de área superficial. Por eso cuando se sopla una burbuja, coge la forma de una esfera.
_ e-NanoCiencia
99
El aire atrapado dentro de la burbuja, empuja hacia afuera contra la capa de agua y la
tensión de la superficie crea una fuerza interior. Este empuje hacia adentro y hacia afuera
crea un equilibrio, permitiendo que la burbuja mantenga el mismo tamaño. Para
aumentar el tamaño de la burbuja, hay que soplar más aire dentro de ella. Más aire
produce más presión de aire dentro de la burbuja, y todo lo que el agua puede hacer es expandir su superficie. Por supuesto, mientras más grande se ponga la burbuja, más fino se
pone el agua porque solamente hay una cantidad de moléculas de agua. Si se sigue
soplando, estallará.
El reto al soplar burbujas es hacer que una burbuja dure más tiempo que cualquier otra. Una manera de hacer esto es añadiendo una sustancia a la solución de burbuja que no
permita que el agua se evapore. El agua se evapora rápidamente, y si se detiene este
proceso, se tendrá una burbuja que dure más tiempo. Las sustancias que mantienen las
propiedades del agua se llaman higroscópicas. Algunos líquidos higroscópicos que se
pueden añadir a la solución de las burbujas son la glicerina, el azúcar y la gelatina sin
sabor.
_ e-NanoCiencia
100
FUERZA DEL AIRE : Carrera de bolitas
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Tiza para dibujar en el suelo un circuito
- Pajitas
- Bolitas de papel aluminio
_ e-NanoCiencia
101
PROCEDIMIENTO
Se prepara un circuito en el suelo, o una mesa, dibujado con tiza o delimitado por varillas.
Cada niño y niña toma una cañita y una bolita y la empuja soplando por la cañita.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : la bolita se moverá por impulso del aire que sale de la cañita VI : fuerza y dirección del soplo
VD : velocidad y dirección de la bolita
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
La fuerza del aire que sale de la cañita hace que la bola se mueva, la velocidad de ésta será
proporcional a la fuerza con la que soplemos.
EXPLICACIÓN
El aire está constituido por moléculas que cuando chocan con una superficie transmiten un
impulso. Cuando soplamos, esas moléculas salen de los pulmones, por la boca, y al chocar
con la bolita le transmiten una fuerza que le hace moverse en la misma dirección del soplo.
Se puede hacer un símil de esto soplando granitos de arroz, como si fueran moléculas.
_ e-NanoCiencia
102
FUERZA DEL AIRE : Carrera de globos
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Globos
- Cañitas
- Cinta adhesiva
- Varios metros de cuerda
_ e-NanoCiencia
103
PROCEDIMIENTO
Meter una pajita por un cordón y poner la cuerda tensa de lado a lado del aula. En la pajita
pegar un globo inflado, al soltar la boquilla del globo éste saldrá disparado a lo largo de la cuerda.
¿Qué pasará cuando suelte la boquilla del globo? ¿Qué pasará si coloco el globo
perpendicular a la cañita?
HIPÓTESIS
Hipótesis: el globo saldrá disparado en dirección contraria
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
El globo sale disparado en dirección opuesta a la boquilla
Si el globo se pega perpendicularmente a la cuerda, éste girará sobre sí mismo.
EXPLICACIÓN
La tercera Ley de Newton sobre las fuerzas de acción - reacción: “A toda acción (fuerza)
se opone siempre una reacción igual y en sentido contrario, es decir, las acciones mutuas
entre dos cuerpos siempre son iguales, en la misma dirección y en sentido opuesto”.
_ e-NanoCiencia
104
FUERZA DEL AIRE : Bolsa enrollada
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Una bolsa estrecha y larga
_ e-NanoCiencia
105
PROCEDIMIENTO
¿Cuántos soplidos tendrás que dar para conseguir inflar esta bolsa? ¿Podrás llenarla de
un solo soplido? Es posible hacerlo, prueba para ver qué tal.
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa. Observa de cuantas maneras puedes soplar y qué resultados
obtienes.
CONCLUSIÓN
Si soplo con la boca pegada a la bolsa, tengo que soplar entre 15 y 20 veces. Si separo la boca de la entrada de la bolsa unos 25 cm la bolsa se infla con un solo soplido.
EXPLICACIÓN
Al soplar se crea una corriente de aire rápida. Esta corriente de aire hace disminuir la
presión del aire en la parte abierta de la bolsa y, al mismo tiempo, el aire que rodea la
bolsa se mete dentro. Por eso basta un solo soplido pues no solo entra el aire del soplo sino
que todo el aire que hay alrededor también se mete.
_ e-NanoCiencia
106
EN EL AIRE HAY AGUA
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Vaso metálico
- Vaso transparente
- Agua
- Hielo
- Pajitas
- Colorante
_ e-NanoCiencia
107
PROCEDIMIENTO
En un vaso metálico (se verá mejor el vaho) llenar a la mitad de agua. Observar que el vaso
está seco por fuera. Poner 2-3 cubitos de hielo y mover con cuidado de no derramar nada y
que no se moje el exterior del vaso. Observar la condensación ¿de dónde ha salido ese
agua? Los niños y niñas suelen decir que el hielo hace que el agua pase hacia fuera. Para
comprobar que no es así se puede poner otro vaso , esta vez transparente, con agua
coloreada, cuando la condensación aparezca en el exterior del vaso pasar un pañuelo
blanco y observar si deja una mancha del color del agua. ¿De dónde viene esa agua que
está afuera?
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis : El agua que se forma en el exterior del vaso proviene del aire
VI : temperatura de la superficie del vaso
VD : condensación de las moléculas H2O que hay cerca de la superficie del vaso
RECOGIDA DE DATOS
Tocar el exterior del vaso para comprobar que el vaho que se ve es agua.
CONCLUSIÓN
Al enfriar el vaso se condensa la humedad del aire que está en contacto con él y aparece
el vaho.
_ e-NanoCiencia
108
EXPLICACIÓN
En el aire además de diferentes tipos de gases, hay moléculas de agua (H2O) . Al poner el
hielo, las moléculas que hay junto al vaso se condensan al enfriarse y forman una fina capa de agua a la que llamamos vaho.
_ e-NanoCiencia
109
GASES QUE COMPONEN EL AIRE
LO
S G
ASE
S
MATERIALES
- Globos de colores (o juego de química orgánica)
_ e-NanoCiencia
110
PROCEDIMIENTO
¿El aire que respiramos tiene diferentes tipos de gases? ¿Cuáles?
¿De qué se compone la atmósfera? Construir con globos moléculas de algunos gases presentes en el aire como el ozono, óxido
nitroso, dióxido de carbono, metano y el vapor de agua. Se presenta la fórmula abreviada
y el alumnado construirá la molécula con la cantidad indicada de cada elemento.
Usaremos el siguiente código de colores para los diferentes átomos:
Oxigeno (O) : rojo Hidrógeno (H) : blanco
Carbono (C) : azul
Nitrógeno (N) : verde
Composición de la atmósfera (% de su presencia en la atmósfera) Nitrógeno (N2) 78,084 %
Oxígeno (O2) 20,946 %
Vapor de agua (H2O) 1 a 4 % en la superficie.
Argón (Ar) 0,9340 % Dióxido carbono (CO2) 0,035 %
Neón (Ne) 0,001818 %
Helio (He) 0,000524 %
Metano (CH4) 0,000179 %
Kriptón (Kr) 0,000114 % Hidrógeno (H2) 0,000055 %
Óxido nitroso (N2O) 0,00003 %
Monóxido de carbono (CO) 0,00001 %
Xenón (Xe) 0,000009 %
Ozono (O3) 0 a 7×10−6 %
Dióxido de nitrógeno (NO2) 0,000002 % Yodo (I2) 0,000001 %
Amoníaco (NH3) 0,0003 %
EXPLICACIÓN
Los gases, al igual que los sólidos y líquidos, están formados por partículas muy, muy
pequeñas llamadas átomos. Según como se agrupen esos átomos formarán grupos
llamados moléculas. Una molécula suele estar formadas por diferentes tipos de átomos y
_ e-NanoCiencia
111
en diferentes cantidades y posiciones.
La atmósfera se compone de muchos gases diferentes, cada uno en una proporción
diferente.
Algunos de ellos como el vapor de agua, metano, dióxido de carbono, oxido nitroso, ozono
etc. producen efecto invernadero cuando se acumulan en exceso en las capas de la atmósfera, produciendo aumento de las temperaturas en la superficie terrestre.
Al construir sus propios modelos de lo que son las moléculas y cómo están conformadas, el
alumnado mejorará la comprensión de la teoría molecular.
_ e-NanoCiencia
112
GRANDES CIENTÍFICOS: Jan Baptist von Helmont
LO
S G
ASE
S
_ e-NanoCiencia
113
VIDA Y OBRA
Jan Baptist Van der Helmont nació en Bruselas, 1579 y murió en Vilvoorde, 1644.
Su gran inquietud intelectual le llevó a efectuar profundas incursiones en diversos
campos: medicina, astronomía, filosofía, teología y botánica. Influido por Paracelso, realizó
diversos trabajos sobre la naturaleza de los elementos. Descubrió el óxido de nitrógeno y el dióxido de carbono, y sentó las bases del termómetro.
Hijo de una familia noble, estudió medicina y cirugía en Lovaina, donde se graduó en
1599. Se cree que a los diecisiete años enseñaba ya medicina; luego, sin embargo,
abandonó el estudio de tal ciencia y anduvo errante por Europa, mientras se interesaba
por las materias más dispares.
Fue el primero en distinguir los diversos cuerpos gaseosos (ácido carbónico, hidrógeno,
ácido sulfuroso, etc.) basándose en sus propiedades, mientras que antes de él todos los
gases eran tenidos por sustancialmente idénticos y no distintos del aire. Suya es la palabra
"gas" (que él derivó del latín "chaos"). Por medio de la combustión del gas explicó la
incandescencia de la llama y los efectos de la pólvora pírica.
Distinguió además entre gases y vapores, estos últimos convertibles al estado líquido mediante mero enfriamiento. Van Helmont mostró que el ácido carbónico se puede
obtener tratando con ácidos la piedra calcárea o la potasa, quemando carbón o dejando
fermentar vino o cerveza. Indicó después su presencia en el estómago, en las aguas
minerales y en cavidades terrestres, y lo llamó "gas silvestre, esto es, incoercible".
Tras su muerte, su hijo se encargó de la edición de sus textos, que aparecieron publicados en Amsterdam en 1648 bajo el título Orígenes de la medicina
_ e-NanoCiencia
114
REFERENCIAS
LO
S G
ASE
S
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CURSO: El modelo molecular en Infantil y Primaria. Organizado por el
CSIC y la FBBVA en la escuela y el CEP de Castilleja de la Cuesta
Moreno Gómez, E. (2013) descubriendo los gases. Guía para el docente .KIDS-CSIC-Aprender ciencia es divertido
Thomas E. Pinelli Oficina de información de la NASA. LaRC
REFERENCIAS DIGITALES
http://vimeo.com/35879672 Vídeo sobre el modelo atómico de los gases
REFERENCIAS IMÁGENES
Todas las imágenes recogidas en este manual pertenecen al archivo del CEIP
Guadalquivir de Mairena del Aljarafe (Sevilla).
Todos los menores que aparecen en las fotos tienen permiso expreso y por escrito
de sus tutores legales para aparecer en ellas.
EL CAMBIO CLIMÁTICO
Paqui Romero Muñoz
116
_ e-NanoCiencia
INTRODUCCIÓN
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
El uso que los seres humanos estamos haciendo de los recursos y la energía en
actividades como el transporte y la industria, han crecido exponencialmente.
La combustión de materiales fósiles (petróleo, carbón…) emite a la atmósfera
gran cantidad de gases como el dióxido de carbono y el metano que provocan lo que se conoce como el “efecto invernadero”. Éste está provocando un
calentamiento del planeta que los científicos prevén que aumentará en las
próximas décadas.
Esto está provocando que:
-La temperatura ha aumentado por término medio un grado pero se prevé
que pueda llegar a cinco grados en pocos años
-En el planeta se está acentuando la actividad biogeoquímica
-Ha disminuido la superficie helada del Ártico un 15% en 50 años
-El nivel del mar ha subido 15 cm en el siglo pasado
-Cambio de régimen de precipitaciones
-Ha aumentado la frecuencia y la intensidad de inundaciones
-Se han alterado los ciclos vitales de muchos seres vivos
“Estos cambios afectan y afectarán los múltiples servicios productivos, ambientales y sociales proporcionados por los ecosistemas terrestres. Por ejemplo, el papel de muchos de nuestros ecosistemas terrestres como sumideros de carbono puede verse seriamente comprometido durante las próximas décadas. En los próximos años, las políticas de “aforestación” de espacios agrícolas abandonados y de “reforestación” de zonas perturbadas tendrían que tener en cuenta las condiciones que se están proyectando para el futuro inmediato.
Entre éstas, destaca la de una decreciente disponibilidad hídrica como consecuencia tanto de la disminución de las precipitaciones y/o el aumento de la evapotranspiración potencial, como de la mayor demanda de unos ecosistemas más activos por el aumento del CO2 y de la temperatura. La gestión de los espacios forestales, ha de incorporar una planificación a gran escala que considere la combinación de espacios de tipo diverso, así como su múltiple uso y el efecto de las perturbaciones, como por ejemplo los incendios forestales.”
Josep Peñuelas, Santi Sabaté, Iolanda Filella y Carles Gracia
Ecología del bosque mediterráneo en un mundo cambiante
117
_ e-NanoCiencia
ÍNDICE
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
DETECTAR CO2 118
SIMULACRO DE EMISIÓN DE CO2 A LA ATMÓSFERA 121
GASES DE EFECTO INVERNADERO 124
EL CO2 AUMENTA LA TEMPERATURA 127
EL EFECTO INVERNADERO 130
DETECTAR LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL 133
EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LAS AVES 136
REFERENCIAS 139
118
_ e-NanoCiencia
DETECTAR CO2
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-Recipiente alto de cristal
-Vela sujeta a una varilla
-Vaso plástico -Vinagre y bicarbonato
119
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Meter la vela hasta el fondo del recipiente, se observa que la llama continúa encendida.
Preparamos un vaso con dos o tres cucharadas grandes de bicarbonato. ¿Qué ocurrirá si
lo mezclamos con vinagre? Lo comprobamos. Podemos poner la mano encima del vaso y observar, y notar en la palma de la mano, como la mezcla produce burbujas . ¿Qué gas
será el que produce esas burbujas? Si metemos la vela y sigue ardiendo, ese gas debe ser
oxígeno. Si la llama se apaga, será dióxido de carbono.
Volvemos a preparar un vasito con bicarbonato y vinagre e inmediatamente volvemos a
meter la vela, colocándola cerca del vaso.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis: la vela se apagará porque el gas es dióxido de carbono
VI: gas que emite la mezcla
VD: combustión de la vela
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
La llama se apaga al poco rato, luego el gas es dióxido de carbono.
120
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
El dióxido de carbono está normalmente en la atmósfera a una concentración aproximada
del 0,03 por ciento. Sin el dióxido de carbono, la Tierra alcanzaría temperaturas tan bajas
que la vida sería imposible en ella.
El dióxido de carbono es también un eficaz agente extintor, principalmente porque
reduce el contenido en oxígeno de la atmósfera, mediante dilución, hasta un punto en que
no puede continuar la combustión. Por eso los bomberos lo utilizan en la extinción de
incendios. En condiciones adecuadas de control y aplicación, resulta también beneficioso
el efecto refrigerante, sobre todo cuando se aplica directamente sobre el material que arde.
Por eso en nuestro experimento la llama se apaga cuando llega al nivel en el que hay
CO2, la falta de oxígeno hace imposible la combustión.
En los seres humanos y los animales es un subproducto de la respiración celular. En el
cuerpo humano, el dióxido de carbono actúa como regulador de la respiración,
asegurando una cantidad de oxígeno adecuada al sistema. Hasta cierto punto, un aumento en el dióxido de carbono en la sangre aumenta la velocidad de la respiración,
aumento que llega al máximo a una concentración del 6 al 7 % de dióxido de carbono en
el aire. A mayores concentraciones, el ritmo de respiración disminuye, hasta llegar al 25-
30 % de dióxido en el aire, que tiene un efecto narcótico que hace que la respiración cese
inmediatamente, incluso aunque haya oxígeno suficiente. Una menor cantidad de oxígeno hace que esa concentración narcótica sea mucho mayor y pueda llegar a causar
la muerte por asfixia.
121
_ e-NanoCiencia
SIMULACRO DE EMISIÓN DE CO2 A LA ATMÓSFERA
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-Recipiente alto y transparente
-Cochecitos de juguete
-Varillas de olor
122
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Se pegan debajo de cada coche, un trocito de varilla. Se prenden y se cubren con el
recipiente transparente.
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
El humo emitido por los coches se deposita en la parte superior del recipiente.
EXPLICACIÓN
El efecto invernadero es un fenómeno por el cual los gases que se encuentran en la
atmósfera retienen el calor emitido por la Tierra. Este calor proviene de la natural
radiación solar, pero cuando rebota sobre la superficie terrestre queda atrapado por la
barrera de gases. Al quedarse estos gases entre suelo y atmósfera, sin poder quedar
liberados al espacio, el efecto producido a escala planetaria es muy similar al de un invernadero. El efecto invernadero es la principal causa del calentamiento global.
Los gases responsables de este efecto son principalmente el dióxido de carbono y el
123
_ e-NanoCiencia
metano. Estos gases, junto a otros, han existido desde los orígenes de la Tierra. Pero su
presencia en la atmósfera empezó a multiplicarse durante la Revolución Industrial,
momento en el que los avances tecnológicos obligaron al uso de combustibles fósiles. A
partir de entonces, esta dinámica no ha hecho más que incrementarse, alcanzando un
35% más de dióxido de carbono que en los niveles pre-industriales.
La dependencia casi total de un modelo energético basado en el carbón, el gas y el
petróleo nos está conduciendo a unas alteraciones en el clima de efectos desastrosos para
la vida en el planeta. Las emisiones de gases aumentan en torno al 0,4% anual y seguirán
haciéndolo si no modificamos nuestro abastecimiento de energético. El 80% de la
energía que utilizamos en España proviene de combustibles fósiles, y casi toda ella es importada. Si seguimos con esta tendencia estaremos alentando una situación
insostenible y cambios irreversibles sobre el clima. Debemos revisar nuestro modelo
energético, apostar por las energías renovables y gestionar mejor nuestros recursos
energéticos.
Las principales fuentes de emisión de GEI son los medios de transporte, incendios,
chimeneas de industria y calefacciones, fumigaciones, quema de basuras, evaporación de agua.
124
_ e-NanoCiencia
GASES DE EFECTO INVERNADERO
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-Gominolas redondas y de diferentes colores -Palillos de dientes
125
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Construir las moléculas de algunos gases de efecto invernadero con gominolas, que
representan los átomos, y palillos, que representan los enlaces entre ellos.
EXPLICACIÓN
No todos los componentes de la atmósfera contribuyen al efecto invernadero. Los gases
invernadero son aquellos que absorben los fotones infrarrojos emitidos por el suelo
calentado por el sol, y ello hace que se produzca un aumento de temperatura en la
superficie terrestre.
Estos gases son:
El vapor de agua(H2O). En la medida que la temperatura superficial aumenta,
también lo hace la humedad atmosférica, por lo tanto, las emisiones de gases
invernadero a la atmósfera hace que ésta se ponga más húmeda y como el vapor de agua en sí mismo es un gas de efecto invernadero, el aumento de humedad
amplifica el calentamiento producido por el dióxido de carbono.
Dióxido de carbono (CO2) óxido de carbono (IV), también denominado gas
carbónico y anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestas por
dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2. Es uno de los
gases que más contribuyen al calentamiento global de la tierra. Metano (CH4) El metano (del griego methy, vino, y el sufijo -ano) es
el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula química es CH4.
En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de
las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás.
Constituye hasta el 97 % del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo.
Hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la
Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante al
efecto invernadero.
Óxidos de nitrógeno (NOx) El término óxidos de nitrógeno (NxOy) se aplica a varios
compuestos químicos binarios gaseosos formados por la combinación de oxígeno y
126
_ e-NanoCiencia
nitrógeno. El proceso de formación más habitual de estos compuestos inorgánicos es
la combustión a altas temperaturas, proceso en el cual habitualmente el aire es
el comburente.
Ozono (O3) El ozono (O3), es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres
átomos de oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el gas de oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2),
formando moléculas de Ozono (O3).
127
_ e-NanoCiencia
EL CO2 AUMENTA LA TEMPERATURA
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-Tres botellas de plástico, transparentes y con tapón
-Dos termómetros
-Tubo de plástico flexible
-Vinagre y bicarbonato
-Cinta adhesiva
128
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
A una de las botellas se le practica un agujero a media altura. Con cinta adhesiva se pega
un trozo de tubo transparente al agujero.
Dentro de las otras dos botellas se introduce un termómetro y se mide la temperatura. En la botella con el tubo se echan dos o tres cucharadas grandes de bicarbonato
(NaHCO3 ) y después un buen chorro de vinagre. Tapar inmediatamente y meter el tubo
en una de las botellas con termómetro, lo más hondo posible. Esperar hasta que la mezcla
deje de echar burbujas. Tapar y llevar las dos botellas al sol. Observar los cambios de
temperatura.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis: dentro del bote lleno de CO2 subirá más la temperatura
VI: gas que hay en cada botella
VD: temperatura dentro de la botella
RECOGIDA DE DATOS
Recoger los datos de ambas temperaturas en una tabla de recogida de datos
TEMPERATURA INICIAL TEMPERATURA FINAL
Botella con CO2
Botella con aire
129
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
La temperatura del bote con CO2 aumenta más que la del bote con aire normal.
EXPLICACIÓN
El dióxido de carbono contribuye en un 62% al calentamiento global, por lo que se
considera el Gas Efecto Invernadero (GEI) más importante. Sin embargo, también se ha
observado un gran aumento en las concentraciones de otros gases con efecto invernadero,
como el metano o los clorofluorocarbonados. El dióxido de carbono se produce cuando se
quema un compuesto de carbono en un medio rico en oxígeno.
De forma natural se libera dióxido de carbono en los incendios, las erupciones volcánicas o la respiración. Sin embargo, con la intervención humana, las emisiones y
concentraciones de CO2 en la atmósfera se han incrementado desde el comienzo de la
revolución industrial, principalmente por la quema de combustibles fósiles (carbón,
petróleo y gas natural).
Cuando se incrementa el CO2, y otros GEI, en la atmósfera, éste permite que pasen los fotones de la luz solar pero absorbe las radiaciones de infrarrojos de menor frecuencia,
que la superficie de la tierra emite al exterior y no la deja salir, la devuelve a ésta.
130
_ e-NanoCiencia
EL EFECTO INVERNADERO
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-Dos vasos -Recipiente grande y transparente
-Termómetro
131
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Llenar los dos vasos de agua hasta la mitad, Cuidar que ambos tengan la misma cantidad.
Tapar uno de ellos con el recipiente transparente .Poner los dos vasos al sol. Después de
una hora, medir la temperatura del agua en ambos vasos. También puede marcarse el nivel del agua en ambos vasos con un rotulador y comprobar
el nivel después de haber estado expuestos al sol.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis: el vaso dentro del recipiente se calentará más
VI: cubierta del vaso VD: temperatura del agua
RECOGIDA DE DATOS
Recoger los datos en una tabla:
TEMPERATURA INICIAL TEMPERATURA FINAL
Vaso cubierto
Vaso sin tapar
132
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
El agua que hay dentro del vaso que ha permanecido bajo el recipiente, se ha calentado
más.
EXPLICACIÓN
El Sol emite radiación y cuando incide sobre un objeto en la Tierra, éste absorbe la radiación solar y se calienta levemente. Si el vaso está dentro del recipiente, se va
calentando poco a poco porque el recipiente transparente deja entrar la energía al
mismo tiempo que impide la salida de los rayos infrarrojos que producen calor. El
resultado es el mayor calentamiento del interior con respecto al exterior.
En la atmósfera, el dióxido de carbono y otros gases actúan así.
La comparación entre el efecto invernadero de la atmósfera y el efecto invernadero que se produce cuando tapamos con una cubierta transparente, suele hacerse por motivos
didácticos pues es muy gráfico para el alumnado. Sin embargo hay que tener en cuenta
que en el caso de nuestro experimento la variable que realmente está influyendo más en
el calentamiento del agua no es la retención de los infrarrojos sino la falta de circulación
del aire.
133
_ e-NanoCiencia
DETECTAR LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-Cartulinas y folios blancos
134
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Se puede iniciar con una actividad en el aparcamiento del colegio. Mientras un adulto
arranca un coche, otro pone un folio blanco junto al tubo de escape. Después el alumnado
comprueba cómo se ha ensuciado el papel. Realizar en el aula varios detectores de contaminación: sobre un folio blanco se pega con
cinta adhesiva otro trozo de papel (el alumnado pueden recortarlo con algunas formas a
su gusto). El folio blanco se pega a una cartulina pequeña.
Colocar en diferentes sitios del centro, a resguardo de la lluvia y de la impaciencia de los
más pequeños. Al cabo de unos días se retira el papel que fijamos sobre el folio blanco y comparamos la suciedad que hay en un lugar u otro del folio.
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
CONCLUSIÓN
La zona del folio blanco que no se había tapado está mucho más sucia que la tapada.
135
_ e-NanoCiencia
EXPLICACIÓN
Aunque habitualmente no se aprecia a simple vista, salvo en las grandes ciudades, el aire
está lleno de partículas de polvo, carbón y otros componentes que deterioran la calidad
del mismo y afecta a la vida de los seres vivos y también a las piedras y otros elementos de construcción de los monumentos.
Existen energías “limpias” o renovables más respetuosas con el entorno, y existen energías
no renovables y altamente perjudiciales para el medio. Estas últimas son
desgraciadamente las que más se utilizan y son las que contaminan el aire que respiramos
y las responsables de las emisiones de altas concentraciones de Gases Efecto Invernadero. Entre las moléculas del aire existen espacios de fácil contaminación donde los gases
perjudiciales para la salud ocupan esos huecos.
La actividad humana es la principal fuente de contaminación, no solo del aire, a través de
diferentes actividades como : emisiones del transporte urbano, emisiones industriales
gaseosas, emisiones industriales en polvo (cementos, yeso, etc.) o de basura (metano, malos
olores), quema de basura, incendios forestales (CO2), fumigaciones aéreas (líquidos tóxicos en suspensión) , derrames de petróleo, etc.
Es importante el control de las emisiones de gases por parte de las autoridades para
fomentar el uso de fuentes alternativas. Pero también cada uno de nosotros debemos
comprometernos a colaborar de forma individual en la reducción de emisiones. El mejor
remedio a la contaminación del aire es basar toda nuestra vida en energías limpias y renovables:
Fomentando el uso del transporte público, de la bicicleta y del coche
eléctrico; compartiendo coche en los trayectos al trabajo o, mejor aún,
caminando cuando los trayectos no sean muy largos. El 28% de las emisiones son debidas al transporte.
Siendo buenos consumidores: comprando productos de origen cercano a
nuestra localidad (se ahorra transporte), comprando electrodomésticos de clase A, usando bombillas de bajo consumo, comprando productos con el
mínimo envase posible, agotando la vida útil de los productos, reutilizando y
reciclando todo lo posible, no dejar luces encendidas.
Plantando árboles y evitando los incendios forestales.
Poniendo placas solares en nuestros domicilios.
Informando y concienciando a nuestras familias y amigos .
136
_ e-NanoCiencia
EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LAS AVES
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
MATERIALES
-2 plumas blancas
-Un cuenco grande con agua -Detergente líquido
-Colorante alimentario
-2 trozos de algodón
-Pañuelo de papel
137
_ e-NanoCiencia
PROCEDIMIENTO
Llenar el cuenco con agua y añadir el colorante. Dejar sobre al agua una de las plumas
blancas. Sacar pasado un minuto y pasar un algodón por la superficie de la pluma, estará
seca. Añadir al agua 2 cucharadas de detergente líquido. Agitar el agua hasta que salgan
burbujas. Con cuidado, depositar la segunda pluma sobre el agua.
Esperar un minuto y pasar un algodón limpio sobre la superficie de la pluma. Examina el
algodón. Sacar la pluma y ponerla sobre una toallita de papel hasta que se seque.
HIPÓTESIS / VARIABLES
Hipótesis: la pluma que esté en contacto con el agua jabonosa se mojará
VI: contaminación del agua
VD: impermeabilidad de la pluma
RECOGIDA DE DATOS
Observación directa.
138
_ e-NanoCiencia
CONCLUSIÓN
Las dos plumas flotan, pero la pluma depositada sobre el agua jabonosa está mojada en
la zona superior porque el agua la ha traspasado y la punta se ha teñido con el color del
agua.
EXPLICACIÓN
Las plumas de las aves les sirven no solo para volar sino también de protección, pero la
contaminación puede deteriorarlas. El excesivo uso de detergentes y jabones contamina
al agua y finalmente llega hasta las reservas naturales subterráneas. Las charcas y los
lagos, por ejemplo, se reaprovisionan del agua subterránea contaminada.
Para comprender lo que sucede, tenemos que observar con atención las plumas. El cañón es el vástago de la pluma por el que se une al cuerpo del pájaro, está hueco en su
mayor parte y ayuda a los pájaros a flotar. A partir del cañón y a ambos lados se
extienden unas finas barbas, barbillas con garfios, que se entrelazan unas a otras formando
una superficie continua.
Al añadir jabón al agua se rompe la tensión superficial, por lo que el agua penetra a través de las impermeables barbillas. Además, el jabón disuelve las grasas naturales de
las plumas, de modo que los pájaros son más «pesados» en el agua, menos hábiles para
impulsarse a sí mismos y se cansan más. Los patos, cisnes, garcetas, así como las nutrias y
castores, pueden ahogarse en el agua contaminada con jabón.
139
_ e-NanoCiencia
REFERENCIAS
EL
C
AM
BIO
CLI
MÁ
TIC
O
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Josep Peñuelas, Santi Sabaté, Iolanda Filella y Carles Gracia Ecología del bosque mediterráneo en un mundo cambiante. Páginas 425-
460. Ministerio de Medio Ambiente, EGRAF, S. A., Madrid. ISBN: 84-8014-
552-8.
Argos Proyectos Educativos, Guía didáctica del Programa KiotoEduca. Programa Aldea. Junta de Andalucía
RECURSOS DIGITALES
http://www.educaixa.com/-/todavia-estamos-a-tiempo-cambio-climatico Video de 8 min explicando el cambio climático
www.youtube.com/watch?v=a6vGJk5NqoA KiotoEduca. Video que explica el calentamiento. Duración 10 minutos
www.youtube.com/watch?v=UaeJUMSZt8g
National Geographic . Vídeo con información muy buena sobre los distintos aspectos del cambio climático. Duración 50 minutos.
www.youtube.com/watch?v=XbyZAQyOV0M
National Geographic. Cambio climático en España. Duración ocho minutos
www.youtube.com/watch?v=Z8lTMvtON5Q&ebc=ANyPxKopuios4FK
UePy-aezFgQvzvJDa9dOcJMakUSdRCzxcI4fjgs02AIamfqNDjIezOhBq2yTF5
A_FUjho74ffMHvnrteDyQ
Dermot O´Connor. Video de animación muy interesante sobre el origen y
el futuro del petróleo y otros recursos naturales. Narrado en inglés con
subtítulos en español. Duración 40 minutos
REFERENCIAS DE LAS IMÁGENES
Todas las imágenes recogidas en este manual pertenecen al archivo del
CEIP Guadalquivir de Mairena del Aljarafe (Sevilla).
Todos los menores que aparecen en las fotos tienen permiso expreso y por
escrito de sus tutores legales para aparecer en ellas.
