solucionario 3 eso fisica y quimica tema 2

Los sistemas materiales Unidad 2

1 Programacin de aula* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Sugerencias didcticas

Presentacin de la unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Contenidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Trabajo en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Pon a prueba tus competencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3 Actividades de refuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4 Actividades de ampliacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5 Propuestas de evaluacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6 Solucionario de la unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21*(Esta programacin podrs encontrarla tambin en el CD Programacin)

3 ESO

G U A D I D C T I C A UNIDAD 2

Los sistemasmateriales

CO N T E N I D O

2 Unidad 2 Los sistemas materiales

Los contenidos de esta unidad corresponden al Bloque III del currculo oficial de la asignatura de Fsica y Qumica, Diver-sidad y unidad de estructura de la materia, que se imparte en el tercer curso de Educacin Secundaria Obligatoria.El tema se divide en tres grandes bloques. En primer lugar, se hace la distincin entre propiedades generales y espe-cficas de la materia; requiere medir la masa y el volumen de un sistema material, a partir de cuyas medidas se obtie-ne la densidad. En segundo lugar, se estudian los estados de agregacin de la materia, lo que introduce dos nuevasmagnitudes: la presin y la temperatura. Modificando estos valores, se provocan los cambios de estado. En tercer lugar,se hace una interpretacin del comportamiento de los sistemas materiales a partir de lo que en fsica y qumica se deno-mina un modelo, y que en este caso se conoce como teora cintico-molecular. Hace una interpretacin microscpicade los comportamientos macroscpicos observados, y ofrece una interpretacin de los estados de agregacin, de lasvariables presin, volumen y temperatura y su mutua relacin, as como de los procesos de cambio de estado.Esta unidad permite trabajar competencias bsicas tales como la lingstica, la competencia para la interaccin con elmundo fsico, competencia para aprender a aprender, competencia para el tratamiento de la informacin y compe-tencia digital y competencia matemtica.

Propiedades de los sistemas materiales. Masa y volumen. Manejo de instrumentos para medir masa y volumen. Estimacin de medidas de masa y de volumen en obje-

tos cotidianos. Sensibilidad por el orden y la limpieza del lugar de tra-

bajo y el material utilizado.La densidad de los cuerpos. Realizacin de experiencias sencillas que lleven a

determinar la densidad de slidos y lquidos.Estados de agregacin de la materia. Cambios de es -tado. Temperatura de fusin y ebullicin. Calor latente de cambio de estado. Construccin e interpretacin de las grficas de

calentamiento y enfriamiento de una sustancia.

La teora cintico-molecular. Utilizacin de la teora cintico-molecular para expli-

car las propiedades especficas de la materia.La interpretacin cintica de la presin, la temperaturay los cambios de estado. Distincin entre lo que es una descripcin de las

observaciones o de los hechos, y lo que es la inter-pretacin terica del modelo cintico.

Valorar la importancia de los modelos y teoras comomedio para construir la ciencia, e interpretar hechoscotidianos para confrontarlos con datos empricos.

Aproximacin a las leyes de los gases: Boyle-Mariotte,Charles y Gay-Lussac.

Y adems podrs consultar esta programacin didcticay la legislacin vigente en el CD Programacin de Tusrecursos y en .

Unidad 2 Los sistemas materiales

CONTENIDOS

Programacin de aula

OBJETIVOSCRITERIOS

DE EVALUACINCOMPETENCIAS

BSICAS

1. Reflexionar sobre la materia y suspropiedades. Conocer algunas pro-piedades de la materia, como la masa,el volumen o la densidad.

1.1. Diferenciar las propiedades gene-rales y especficas de la materia.

Lingstica. Aprender a aprender. Tratamiento de la informa-

cin y competencia digital. Matemtica.

2. Recordar los estados en que puede pre-sentarse un sistema material y los pro-cesos de cambio de un estado a otro.

2.1. Especificar las caractersticas delos estados de agregacin de la ma-teria y de los cambios de estado.

Interaccin con el mundo f-sico.

Tratamiento de la informa-cin y competencia digital.

3. Comprender y conocer las hiptesis dela teora cintico-molecular.

3.1. Utilizar la teora cintico-molecularpara explicar el comportamientode la materia.

Aprender a aprender. Tratamiento de la informa-

cin y competencia digital. Matemtica.

4. Definir la temperatura de fusin yebullicin como propiedades caracte-rsticas de las sustancias. Conocer al-gunas leyes de los gases.

4.1. Describir las propiedades especfi-cas de la materia: temperatura defusin y de ebullicin.

Aprender a aprender. Tratamiento de la informa-

cin y competencia digital. Interaccin con el mundo

fsico. Matemtica. Lingstica.

4.2. Aplicar las leyes de los gases a la re-solucin de problemas y a la cons-truccin de grficas.

3Los sistemas materiales Unidad 2

ORIENTACIONES METODOLGICAS

1. Conocimientos previosLa unidad se ha introducido ya en el primer curso de educacin secundaria, por lo que los alumnos deben estar fami-liarizados con las propiedades generales de la materia, los estados en los que se presenta y sus caractersticas. Debenconocer los cambios de estado y reconocer situaciones mediante experiencias sencillas en las que se manifiesten laspropiedades generales de slidos, lquidos y gases.Deben saber establecer procedimientos para describir las propiedades de materiales que nos rodean, tales como lamasa, el volumen, los estados en los que se presentan y sus cambios.El alumnado ha de ser capaz de interpretar cuantitativa y cualitativamente algunas propiedades de la materia, utili-zando experiencias sencillas que le permitan investigar sus caractersticas e identificar los cambios de estado que expe-rimenta.Adems deben valorar el manejo del instrumental cientfico y las habilidades adquiridas en la interpretacin y repre-sentacin de los datos obtenidos, y muy en particular de los gases, utilizando experiencias sencillas que le permitancomprender que tienen masa, ocupan volumen, se comprimen, se dilatan y se difunden.

2. Previsin de dificultadesLa primera dificultad con la que nos vamos a encontrar ser hacer entender la diferencia entre el concepto de masay el de peso. Hacer ver que en numerosas ocasiones se utilizan como sinnimos, cuando no lo son. Generalmente,los alumnos confunden el trmino de densidad, pues lo suelen asociar al aspecto o a la viscosidad y tienen serias difi-cultades en el uso de sus unidades. Otros conceptos, como difusin, fluido o compresin, deben ser repasados.La influencia de la presin en los cambios de estado puede resultar compleja en algunos casos y aunque comprenden lainfluencia de la temperatura, encuentran serias dificultades en comprender que esta no vara durante dichos procesos.Asimismo, el concepto de sublimacin o la diferencia entre vaporizacin y evaporacin, suelen entraar cierta dificultad ala hora de explicar los cambios de estado. En ocasiones, algunos alumnos asocian cualquier cambio de estado con lastemperaturas de fusin y ebullicin del agua. Tambin, el concepto de calor latente puede entraar alguna dificultad.La interpretacin cintica de los conceptos de presin y temperatura, las escalas termomtricas, la temperatura abso-luta y la relacin cualitativa entre presin, volumen y temperatura son conceptos que pueden resultar complicados.

3. Vinculacin con otras reas Ciencias de la Naturaleza: el concepto de materia se utiliza en todas las disciplinas de ciencias: qumica, fsica, bio-

loga, geologa, etc.; por ello, la vinculacin de esta unidad con las Ciencias de la Naturaleza es obvia. Ciencias sociales: el empleo de distintos materiales, o la necesidad de utilizar las variables de presin, temperatu-

ra y volumen para cualquier proceso industrial, est claramente relacionado con esta rea. Lengua castellana y Literatura: empleo del contexto verbal y no verbal y de las reglas de ortografa y puntuacin.

La lectura comprensiva del texto, as como de los enunciados de los problemas y ejercicios. Matemticas: utilizacin de estrategias en la resolucin de problemas y traduccin de expresiones del lenguaje coti-

diano, de los enunciados de los problemas, al lenguaje algebraico. Recogida de informacin, presentacin y proce-samiento de datos numricos.

Tecnologa: manejo de las tecnologas de la informacin y la comunicacin en diferentes proyectos. Lengua extranjera: bsqueda de informacin en otro idioma.

4. TemporalizacinPara el desarrollo de esta unidad se recomienda la organizacin del trabajo en un mnimo de 12 sesiones, distribuidasdel siguiente modo:Pginas iniciales (2 sesiones). Lo que vas a aprender. Desarrolla tus competencias. Experimenta.Epgrafes 1 a 6 (6 sesiones). Contenidos. Resolucin de ejercicios propuestos. Resolucin de actividades.Resumen y Trabajo en el laboratorio (2 sesiones). Repasar contenidos. Explicacin y desarrollo de la prctica.Pon a prueba tus competencias (2 sesiones). Interpreta datos. Aprende a pensar. Lee y comprende. Utiliza las TIC.

5. Sugerencias de actividadesElaborar modelos (por ejemplo, con canicas) que simulen el modelo cintico-molecular.

6. Refuerzo y ampliacinLos distintos estilos de aprendizaje y las diferentes capacidades del alumnado pueden precisar de propuestas paraafianzar y reforzar algunos contenidos. Se sugiere realizar las actividades de refuerzo que aparecen al final de estecuaderno.La necesidad de atender a alumnos que muestren una destreza especial para la consolidacin de los conceptos de launidad hace preciso el planteamiento de actividades de ampliacin. Se sugiere realizar las actividades de ampliacinque aparecen al final de este cuaderno.

Programacin de aula


CONTRIBUCIN DE LA UNIDAD A LA ADQUISICIN DE COMPETENCIAS BSICAS

Competencia lingstica. A travs de textos que se proponen al principio (Desarrolla tus competencias) y al cierre de la unidad (Lee y comprende),se trabaja la comunicacin oral y escrita de modo que permiten conocer y comprender diferentes tipos de textos, adqui-rir el hbito de la lectura y aprender a disfrutar con ella.

Competencia para aprender a aprender. En las secciones Experimenta y Trabajo en el laboratorio se puede trabajar la construccin del conocimiento, pues, apartir del mtodo cientfico, el alumno debe relacionar la informacin e integrarla con los conocimientos previos y conla experiencia. Asimismo permite desarrollar el pensamiento crtico y analtico y potenciar el pensamiento creativo. Elalumno puede aplicar nuevos conocimientos en situaciones parecidas y admitir diversas respuestas posibles ante unmismo problema, buscando diferentes enfoques metodolgicos para solventarlo.Adems, la unidad tambin trabajar el manejo de estrategias para desarrollar las propias capacidades y generar cono-cimiento, a partir del mtodo cientfico aplicado al trabajo en el laboratorio, fomentando la observacin y el registrosistemtico de hechos y relaciones para conseguir un aprendizaje significativo, as como el desarrollo de experienciasde aprendizaje que fomentan las habilidades individuales y el trabajo cooperativo.

Competencia matemtica. Fundamentalmente en las actividades relativas a las propiedades de los sistemas materiales (masa, volumen y densi-dad) y a las leyes experimentales de los gases, se trabaja la resolucin de problemas y la relacin entre el conocimientomatemtico y la realidad. A travs de las numerosas actividades planteadas se utilizan las matemticas para el estu-dio y comprensin de situaciones cotidianas, se aplican estrategias de resolucin de problemas adecuados a cada situa-cin y se expresa de forma adecuada la solucin de un problema comprobando su validez.Por otro lado, en las mismas actividades y en las relativas a los cambios de estado, se utilizan los elementos mate-mticos bsicos en situaciones reales o simuladas de la vida cotidiana (nmeros, operaciones, grficas) y se aplicanherramientas matemticas para interpretar y producir distintos tipos de informacin (numrica, grfica).

Competencia en el conocimiento y la interaccin con el mundo fsico. En las secciones Experimenta y Trabajo en el laboratorio, se fomenta la adquisicin de esta competencia, mediante laaplicacin del mtodo cientfico. Los alumnos pueden reconocer la naturaleza, fortalezas y lmites de la actividad inves-tigadora, pueden diferenciar y valorar el conocimiento cientfico frente a otras formas de conocimiento, pueden identi-ficar preguntas o problemas relevantes sobre situaciones reales o simuladas, o pueden realizar predicciones, obtenerconclusiones basadas en pruebas y contrastar las soluciones obtenidas.

Competencia para el tratamiento de la informacin y competencia digital.A lo largo de toda la unidad, los alumnos encontrarn referencias a la pgina web LIBROSVIVOS.NET; y al final, laseccin utiliza las TIC (Volar en globo), donde podrn hacer uso de las herramientas tecnolgicas. A travs de vdeos,actividades interactivas, pginas web, etc. conocern diferentes recursos tecnolgicos y utilizarn los programas infor-mticos ms comunes.

Competencia para la autonoma e iniciativa personal. Las lecturas propuestas en las secciones Desarrolla tus competencias y Lee y comprende, as como Experimenta y Tra-bajo en el laboratorio, permiten el desarrollo de la autonoma personal, potenciando el conocimiento profundo, ajustadoy realista de uno mismo, cultivando la autoestima, desarrollando la responsabilidad, la perseverancia, la autocrtica,la tolerancia a la frustracin, la capacidad de demorar la satisfaccin inmediata y el espritu de superacin.

Otras competencias de carcter transversal

Aprender a pensar.Esta actividad de la unidad se centra en el desarrollo del sentido crtico del alumno a travs del anlisis de informa-cin o datos concretos, su contraste con la realidad y la obtencin de conclusiones razonadas. Se puede relacionar tam-bin con alguna competencia tal como la social y ciudadana.

Programacin de aula


EDUCACIN EN VALORESLos contenidos de la unidad y el trabajo especfico porcompetencias permiten desarrollar otros aspectos que elcurrculo recoge como educacin en valores:

Se pueden tratar aspectos de educacin ambiental conejemplos de sustancias que pueden ser peligrosas enfuncin de su estado de agregacin o debido a un cam-bio de estado: sustancias voltiles, plomo, etc.

Se puede abordar la educacin para la salud, dado quemuchas aplicaciones tratadas en este tema tienen quever con adelantos tiles para la medicina o la sociedad(la olla a presin, el manmetro, etc.).

Multitud de ejemplos hacen referencia a recipientes deuso cotidiano (latas, botellas, etc.), lo que permite abor-dar aspectos de la educacin para el consumo.

MATERIALES DIDCTICOS

LABORATORIOVaso de precipitados de 250 mL, varilla de vidrio, term-metro, soporte con pinza, trpode, rejilla de amianto,mechero Bunsen, tubo capilar, hilo de cobre, tubos deensayo y gradilla, naftalina.

INTERNEThttp://www.secundaria.profes.net

TRATAMIENTO ESPECFICO DE LAS COMPETENCIAS BSICAS EN LA UNIDADA lo largo de la unidad se trabajan diversas competencias. Sugerimos un itinerario en el que se han seleccionado cua-tro de ellas, con el objeto de llevar a cabo un trabajo metdico y un registro de las mismas.

Programacin de aula

COMPETENCIA SUBCOMPETENCIA DESCRIPTOR DESEMPEO

Competencialingstica

1. Comunicacin oralen diferentescontextos.

Comprender e interpretar todo tipode mensajes orales en situacionescomunicativas y con intencionescomunicativas diferentes.

Comprende e interpreta adecuadamente los textos oralespropuestos en la unidad. Desarrolla tus competencias (pg. 25). Pon a prueba tus competencias: Lee y comprende (pg. 43).

2. Comunicacinescrita en diferentescontextos.

Leer, buscar, recopilar, procesary sintetizar la informacincontenida en un texto paracontribuir al desarrollo del pensamiento crtico.

Procesa y resume la informacin y responde correctamente a lascuestiones planteadas sobre los textos planteados en la unidad. Desarrolla tus competencias (pg. 25). Pon a prueba tus competencias: Lee y comprende (pg. 43).

Competenciapara aprender

a aprender

1. Construccin del conocimiento.

Relacionar la informacin conlos conocimientos y con laexperiencia. Desarrollar elpensamiento crtico, analtico y creativo.

Mediante el trabajo en el laboratorio, obtiene informacin y la relaciona con los conocimientos adquiridos previamente.Desarrolla el pensamiento crtico y analtico, y muestra creatividad. Desarrolla tus competencias: Experimenta (pg. 25). Trabajo en el laboratorio (pg. 37).

2. Manejo deestrategias paradesarrollar las propiascapacidades y generarconocimiento.

Observar, registrar y relacionarhechos para aprender.Desarrollar experiencias de aprendizaje y adquirirhabilidades individuales y de trabajo cooperativo.

Aprende por la observacin y el registro sistemtico de hechos yrelaciones, a partir de las experiencias de laboratorio y adquierehabilidades individuales de aprendizaje y de trabajo cooperativo. Desarrolla tus competencias: Experimenta (pg. 25). Seccin Experimenta (pginas 29 y 30). Trabajo en el laboratorio (pg. 37).

Competenciamatemtica

1. Resolucin de problemas.Relacionar y aplicar el conocimientomatemtico.

Aplicar estrategias de resolucinde problemas adecuadas.Expresar correctamente la solucin de un problema y comprobar su validez.

Mediante la correcta resolucin de problemas, aplica lasestrategias convenientes, expresa adecuadamente lassoluciones y comprueba su validez. Actividades 1 a 7, 13 a 20, 22, 24, 27, 45 a 48 y 52.

2. Uso de elementos y herramientasmatemticos.

Utilizar elementos matemticosy aplicar herramientas para interpretar y producir la informacin.

Mediante la resolucin de actividades, utiliza nmeros yoperaciones, construye tablas y grficas e interpreta resultados. Actividades 21, 23, 28, 30, 31, 38 a 40 y 42 a 44.

Competencia detratamiento dela informacin

y digital

1. Obtencin,transformacin y comunicacin de la informacin.

Buscar y seleccionarinformacin, con distintastcnicas segn la fuente o soporte.

Busca en diferentes pginas de internet para complementar la informacin. LIBROSVIVOS.NET (pgs.: 26, 27, 29, 31, 32, 33 y 41). Utiliza las TIC: Volar en globo. Actividades 49 y 51.

2. Uso de lasherramientastecnolgicas.

Identificar y utilizar las TICcomo herramienta deaprendizaje, trabajo y ocio.

Conoce y utiliza diferentes recursos tecnolgicos y los utilizaadecuadamente. LIBROSVIVOS.NET (pgs.: 26, 27, 29, 31, 32, 33 y 41). Utiliza las TIC: Volar en globo. Actividades 49 y 51.


Presentacin de la unidad

A lo largo de la unidad nos encontraremos con tres gran-des bloques que van a permitir al alumno familiarizar-se con la naturaleza de la materia, y adaptar su formade pensar para comprender el resto de los conceptosque se tratarn en este curso sobre qumica.

El estudio de la materia a partir de una porcin cual-quiera de la misma, que denominamos sistema mate-rial, as como las propiedades que lo describen, tantogenerales (masa, volumen) como especficas (brillo,dureza, densidad) y adems, el estudio terico yexperimental del concepto de densidad.

Los sistemas materiales se presentan en tres estadosde agregacin; modificando la presin y la tempera-tura, podemos hacer que un sistema evolucione de unestado a otro.

Como colofn, la teora cintico-molecular ofrece unmodelo que permite explicar todo lo dicho hasta aqu.Admite diversos niveles de profundizacin segn eltipo de alumnado al que se dirija.

La introduccin y las preguntas que se sugieren en estapgina ayudarn a iniciar un proceso reflexivo, traba-jando la comprensin lectora y avanzando poco a poco alo largo de toda la unidad para finalizar, a modo de sn-tesis, en Pon a prueba tus competencias.

Para despertar el inters de los alumnos, se puedecomenzar mostrndoles varios objetos de igual volumen,pero de distinta masa, para que deduzcan la propiedadque los diferencia (la densidad) y facilitar el progreso dela unidad.

Despus se debera efectuar la lectura propuesta y acontinuacin se puede trabajar sobre las cuestiones pro-puestas, propiciando un clima de reflexin y discusinconstructiva que lleve a su resolucin, extrayendo, entretodos, los principales puntos que definen el mtodo cien-tfico.

Tambin se puede proponer la bsqueda de diferentesmateriales cuya densidad sea extremadamente baja oextremadamente alta, y trabajar sobre sus propiedades.

Por ltimo, se puede proponer la actividad Experimenta,para que los alumnos comprueben que, de cualquier sis-tema material, se pueden medir sus propiedades; quelos gases tambin tienen masa y que los lquidos no solose definen por su volumen. Con esta actividad, y a tra-vs del empleo del mtodo cientfico, trabajaremos sobrela competencia para aprender a aprender y la compe-tencia en el conocimiento y la interaccin con el mundofsico, enfocndola, adems, desde el punto de vista dela educacin medioambiental.

1. Propiedades de los sistemas materiales. Masa y volumen

En la misma lnea de los ejemplos y fotografas utilizados enesta pgina, es conveniente llevar a clase, o mostrar en ellaboratorio, algunos sistemas materiales de uso cotidiano.Por ejemplo: tres esferas de madera, acero y aluminio nospermiten enumerar propiedades generales y especficasde las mismas, y dos latas o botellas de diferentes sus-tancias nos permiten analizar qu variables aparecenreseadas en el envase.Se debe advertir que en este tema solo se van a estudiarunas pocas de las muchas propiedades especficas quedefinen a una sustancia.Es muy importante, en este apartado, detenerse para pre-cisar la diferencia entre el concepto de masa y el de peso.Hacer ver que en numerosas ocasiones se utilizan comosinnimos, cuando no lo son.

Un ejemplo cercano a todos los alumnos es que la masade un astronauta es la misma en la Tierra que en cualquierpunto del espacio, pero no su peso.Recordar, tal como se ha visto en el tema anterior, que lamasa se mide por comparacin con un patrn real queconocemos como kilogramo patrn.Si no se ha hecho en la unidad anterior, es convenienterealizar medidas directas de volumen en probetas, pipe-tas y buretas.Conviene utilizar el enlace LIBROSVIVOS.NET para traba-jar este epgrafe, comprobando cmo se mide la masa y elvolumen de diversos cuerpos, antes de hacerlo en el labo-ratorio.

Sugerencias didcticas


El concepto de densidad es candidato a establecer variosmatices de nivel entre unos alumnos y otros.

Es asequible a todos ver la diferencia entre sustancias mso menos densas. Basta con llenar con agua y aceite dospequeos frascos de 100 mL y comparar sensaciones (tam-bin sera curioso ver las diferencias con el mercurio aun-que, para evitar riesgos, se debera hacer a travs de unvdeo). Podramos motivar a los alumnos realizando el expe-rimento de Plateau: introducir unas gotas de aceite en unamezcla de agua y etanol, y comprobar cmo queda en el

medio de la mezcla, adquiriendo adems la forma esfricacaracterstica de todos los lquidos en ausencia de gravedad.

Crear ciertas dificultades el cociente de dos magnitudes,que tendremos que ensear a leer en sus mltiples mane-ras: 1 kg/L = 1 kilogramo por litro (en realidad, 1 kilogra-mo cada litro). Por ltimo, tendrn que aprender a cam-biar unidades: pasar g/L a kg/m3.

Tambin aqu puede resultar de gran utilidad el uso delenlace LIBROSVIVOS.NET, donde se puede ver cmo sedetermina la densidad de un slido.

2. La densidad de los cuerpos

Es conveniente hacer un breve repaso del significado deciertos conceptos que aparecen en el epgrafe: forma,amorfo, volumen, difusin, fluido, compresible, etc.

La influencia de la temperatura en los cambios de estadoes algo muy prximo a la experiencia del alumnado; sinembargo, la influencia de la presin es ms compleja. Hande comprender que un cambio de estado se debe a lamodificacin de las condiciones de presin y temperaturay que, en dichos procesos, el volumen cambia sin que varela masa, debido a la debilitacin o fortalecimiento de lasuniones entre partculas. Podemos reforzar, as, el con-cepto de densidad explicado en el epgrafe anterior.

Los alumnos han experimentado, de forma cotidiana, casitodos los cambios de estado, pero les resulta complicadoentender algunos de ellos; como, por ejemplo, el procesode sublimacin. Tampoco suelen diferenciar la evaporacinde la vaporizacin de un lquido. Para ello podra resultar

til colocar varios recipientes de diferente superficie, perocon la misma cantidad de agua y ponerlos destapados paracomprobar su diferente velocidad de evaporacin.Otro concepto complicado es el hecho de que las sustanciaspuras no varan su temperatura durante los cambios deestado. Para comprobarlo, podemos llevar a cabo el expe-rimento propuesto en la segunda pgina de este epgrafe.Es importante realizar grficas de calentamiento o enfria-miento de una sustancia para acostumbrar a los alumnosa leer datos, relacionarlos entre s, y elaborar tablas devalores y representaciones grficas. Adems, puedenayudar a comprender el concepto de calor latente.A partir del enlace LIBROSVIVOS.NET, se puede ver cmocuando se derriten los cubitos de hielo de los refrescos, nocambia el volumen total de lquido. Los propios alumnospueden averiguar qu sucede, siguiendo los pasos que sele indican.

3. Estados de agregacin de la materia. Cambios de estado

La primera parte de este epgrafe requiere una explicacinde lo que en ciencias experimentales se entiende por unmodelo.El modelo que propone la teora cintico-molecular es unode los ms importantes de la ciencia. Conocer la natura-leza ntima de la materia permite, adems de dominar losconceptos de este epgrafe, comprender la mayora de losfenmenos fsicos y qumicos que vern en esta etapa dela ESO.Puede ayudar la explicacin y puesta en prctica de algu-na de las evidencias experimentales que llevaron a Boylea proponer el primer modelo que explicaba el comporta-miento de los gases.

La puesta en prctica del experimento propuesto ayudara demostrar la movilidad de las molculas y la realidad delas colisiones entre ellas. Tambin, con ayuda de unmicroscopio, se puede recrear el fenmeno observado porRobert Brown, comprobando cmo unas motas de polvosobre la superficie de agua completamente inmvil se des-plazan y agitan, debido al movimiento de las molculas deagua.Por ltimo, a partir de LIBROSVIVOS.NET, se puede veruna animacin que explica la estructura de slidos, lqui-dos y gases de acuerdo con la teora cintica.

4. La teora cintico-molecular


Notas



En este epgrafe se aborda el estudio de la influencia de lapresin y la temperatura en los cambios de estado, desdela perspectiva de la teora cintico-molecular.Ser de gran ayuda comenzar mostrando el enlaceLIBROSVIVOS.NET, donde se observan animaciones quesimulan lo que ocurre cuando se modifica la presin y tem-peratura de un gas segn la teora cintica.Lo ms cmodo ser empezar explicando el comporta-miento de los gases, ya que son fciles de describir des-de el punto de vista de la teora cintica, como partculasque se mueven en lnea recta hasta que chocan con otraspartculas, o con las paredes del recipiente, y adquieren unmovimiento en zigzag denominado movimiento trmico. A continuacin, podemos relacionar el aumento o la dis-minucin de la movilidad de las partculas con la variacinde la temperatura, asocindola a un cambio directo en laenerga cintica y, por tanto, en la velocidad.

El efecto de la presin, mostrado en el enlace LIBROSVI-VOS.NET, ayudar a explicar cmo una variacin de estasupone, asimismo, una variacin en el orden estructuralde las partculas.De nuevo, en la pgina LIBROSVIVOS.NET, se puede obser-var cmo influyen la temperatura y la presin en los cam-bios de estado y, a partir de aqu, podremos abordar losestados lquido y slido, haciendo ver que son debidos auna disminucin de la movilidad (y por tanto, a un aumen-to de la ordenacin y la cohesin entre las partculas) oca-sionada por la disminucin de la temperatura y el aumen-to de la presin.Se puede ensear, como ejemplo, el gas introducido en unencendedor que, debido a la presin ejercida sobre l, seencuentra en estado lquido y mostrar, a su vez, cmo seexpande una vez liberado.

5. Interpretacin cintica de la temperatura, la presin y los cambios de estado

Se hace una introduccin a las leyes de los gases estu-diando las ms representativas, la ley de Boyle-Mariotte,Charles y Gay-Lussac.Aunque importante, el manejo de unidades no es el obje-tivo principal de este epgrafe; lo principal es comprobarcmo estn relacionados el volumen, la presin y la tem-peratura y que, gracias a la representacin de los datos,se pueden extrapolar leyes.Un ejemplo claro es el proceso mediante el cual el cient-fico R. Boyle comprob la relacin, inversamente propor-cional, entre la presin y el volumen de un gas. Situacio-nes cotidianas, como aplastar un globo hinchado opresionar el mbolo de una jeringuilla, pueden ilustrar laexplicacin de esta sencilla ley. La lectura de la tabla de datos, su representacin grficay su relacin con el ejercicio resuelto permiten trabajar lacompetencia matemtica.Es importante interpretar el fenmeno desde el punto devista de la teora cintico-molecular, relacionando la dis-minucin de la presin con la reduccin de los choquesentre las partculas y, por tanto, el aumento del volumen.Comentar que para ello la temperatura debe permanecerconstante, da pie a que tengan en cuenta la importanciade esta otra variable en el comportamiento de los gases,lo que podemos enlazar con la explicacin de las leyes deCharles y Gay-Lussac.

A partir de los enlaces que aparecen en la pgina finalsobre globos de aire caliente (Utiliza las TIC: Volar en glo-bo), se pueden introducir las leyes de Charles y Gay-Lus-sac.Partiendo de la teora cintica podemos explicar cmo alaumentar la temperatura de un gas, aumenta la frecuen-cia de los choques con las paredes del recipiente y que, sila presin permanece constante, el resultado final ser unaumento de volumen.Igualmente podemos relacionar las variables presin ytemperatura. Basta con poner el tpico ejemplo de la ollaa presin en la que, al aumentar la temperatura, las par-tculas de gas aumentan su velocidad media, por lo que elnmero de choques con las paredes del recipiente tambinaumenta y, al permanecer el volumen constante, la pre-sin se incrementa.Por ltimo, y a modo de ampliacin, se puede explicarcmo, sin que ninguna de las variables permanezca cons-tante, al modificar cualquiera de ellas, las otras dos semodifican, manteniendo una relacin constante. Introdu-cimos as la ley general de los gases.La resolucin de ejercicios y la interpretacin de los resul-tados obtenidos ayudarn en gran medida a afianzar estosconceptos tan importantes en la qumica.

6. Las leyes experimentales de los gases



La naftalina es una sustancia pura cuya temperatura defusin es un valor caracterstico de la misma, por ello seutiliza para su identificacin.El primer objetivo de esta prctica es determinar la tem-peratura de fusin de la naftalina por dos mtodos dife-rentes: medida directa y realizando su curva de enfria-miento.La medida directa de la temperatura de fusin requieresuma atencin en el momento en que la naftalina del capi-lar se torna transparente. Es importante hacer la medidavarias veces. En funcin del tiempo disponible, se puederealizar esta primera medida de modo demostrativo ydetenerse en la grfica de enfriamiento.La grfica de enfriamiento es ms sencilla de realizar,y tan solo requiere paciencia y precisin a la hora dehacer las lecturas. Es evidente que el tramo horizontalcorrespondiente a la temperatura de fusin se alcanzade manera gradual, no al estilo de las grficas vistas enel texto.

Otro objetivo que se persigue es que el alumno sea capazde tomar medidas directas y realizar el correspondientetratamiento de resultados en lenguaje cientfico.Si el tiempo lo permite, se puede realizar el experimento conotras sustancias puras, tales como el agua o el etanol,poniendo, con este ltimo, especial cuidado en el calenta-miento (debe hacerse al bao mara). Tambin puede resul-tar interesante hacer una grfica de calentamiento de unamezcla (por ejemplo, agua con sal) y comprobar que en sucambio de estado la temperatura no es constante.Conviene continuar potenciando la actitud que exige elmtodo cientfico, partiendo de la observacin, continuan-do con la repeticin numerosa de medidas, la anotacin dedatos y resultados y la obtencin de conclusiones.Es importante, como en todo trabajo de laboratorio, pro-mover la limpieza del material y de las mesas de trabajo,as como hacer hincapi en las medidas bsicas de segu-ridad que han de tener en cuenta para el desarrollo de laprctica.

Trabajo en el laboratorio. Determinacin de la temperatura de fusin de una sustancia

En esta pgina se muestran los contenidos de la unidad,ofreciendo una visin sintetizada de los principales con-ceptos, lo cual permite al alumno organizar las ideas msimportantes.Se puede proponer como actividad utilizar esta pginacomo gua con el fin de realizar un esquema donde se sin-teticen, an ms, los conceptos que aparecen.Otra opcin es realizar un diagrama de flujo mostrandoalgunas cajas vacas para que las completen los alumnos,de forma individual o por equipos.Se pueden proponer grupos de tres o cuatro alumnos quepreparen los contenidos a partir del resumen y que ela-boren una presentacin, en PowerPoint, para exponerdelante de sus compaeros.

Tambin se puede hacer un resumen del tema a partir deuna sola idea secuenciada de este modo: Los sistemas materiales tienen propiedades Se presentan en estados de agregacin Entre los que se producen cambios de estado Que se pueden explicar mediante la teora cintica.Otra actividad sera la elaboracin de un glosario de con-ceptos sobre los sistemas materiales, sus propiedades ysus cambios.Se puede realizar una bsqueda por internet para ampliaralguno de los contenidos que muestra el resumen y tra-bajar as la competencia para el tratamiento de la infor-macin y competencia digital (TIC).

Resumen

Notas



Con este bloque final se busca afianzar las competenciasseleccionadas especficamente en el itinerario: lingsti-ca, matemtica, de interaccin con el mundo fsico, trata-miento de la informacin y competencia digital y aprendera aprender.

INTERPRETA DATOS.La importancia del aguaLas actividades se prestan a trabajar casi todas las com-petencias propuestas en la unidad.Principalmente se abordar la competencia para la inter-accin con el mundo fsico, mediante la interpretacin dela informacin recibida, la previsin de las consecuenciasde los avances cientficos y tecnolgicos y la conciencia-cin para un uso responsable de los recursos naturales,el cuidado del medio ambiente, el consumo racional y res-ponsable, y la proteccin de la salud como elementos cla-ve de la calidad de vida de las personas.Tambin se podran abordar la competencia matemtica,con la interpretacin de la grfica de la actividad 2, la com-petencia lingstica, con la actividad 3, o la competenciapara el tratamiento de la informacin y competencia digi-tal, con la actividad 4.

APRENDE A PENSAR.El consumo de agua en el mundoCon esta seccin se pretende trabajar la competenciatransversal, aprende a pensar, centrndonos en el des-

arrollo del sentido crtico del alumno a travs del anlisisde informacin o de datos concretos, su contraste con larealidad y la obtencin de conclusiones razonadas. Se pue-de relacionar tambin con la competencia para la interac-cin con el mundo fsico o con la competencia social y ciu-dadana.

LEE Y COMPRENDE.Arriba y cada vez ms lejos!El texto permite abordar, principalmente, la competencialingstica, trabajando la comunicacin oral y escrita, ascomo la lectura comprensiva, y potenciando el hbito dela lectura y el disfrute de la misma.

La lectura tambin permite trabajar la competencia en elconocimiento y la interaccin con el mundo fsico y la com-petencia aprender a aprender, pues trata sobre la necesi-dad de observar y experimentar para alcanzar avances tec-nolgicos de gran importancia para la humanidad.

UTILIZA LAS TIC.Volar en globoEn este apartado se trabaja la competencia para el trata-miento de la informacin y competencia digital utilizandolos enlaces que se facilitan, e investigando en la red.

Tambin se puede abordar la competencia de interaccincon el mundo fsico y la educacin en valores desde el pun-to de vista de la conservacin medioambiental.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

Notas


ACTIVIDADES DE REFUERZO

Y AMPLIACIN

PROPUESTA DE EVALUACIN


Actividades de refuerzo

Unidad 2 Los sistemas materiales1. Completa el esquema siguiente utilizando los conceptos de:

TEMPERATURA DE FUSIN DENSIDAD

VOLUMEN GENERALES

MASA ESPECFICAS

2. Se quiere pesar cierta sustancia desconocida en una balanza, para lo cual se realizan las operaciones que se indi-can en estos dos dibujos.

a) Cul es la masa del crisol vaco?b) Qu masa de sustancia se ha puesto en l?c) Cmo se deberan situar las pesas para pesar un cuerpo de 89,24 g?

3. Fuga de letras. Coloca las letras que faltan a partir de la informa-cin que se proporciona.1) Propiedad que depende de la clase de sustancia que constitu-

ye el sistema.2) Es una propiedad especfica. Se representa con la letra3) Vaporizacin tumultuosa.4) Unidad de masa en el Sistema Internacional de unidades (plural).5) Un slido que pasa directamente a vapor se dice que se ha6) Unidad que mide la temperatura absoluta. Tienen volumen fijo,

pero no forma fija.

4. Para calcular la densidad de un slido, se mide su masa en una balan-za y resulta igual a 169,5 g. Describe los pasos que se realizan a con-tinuacin y calcula la densidad del objeto.

Pgi

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foto

cop

iab

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C A

D D D

L L

L O S

D O

Q S

1)

2)

3)

4)

5)

6)


5. En el laboratorio se han hecho las operaciones que se indican en los dibujos. Si el volumen de lquido vertido esexactamente de 65 mL, calcula la densidad del mismo describiendo lo que se hace.

6. Corrige las siguientes afirmaciones.a) Los cambios de estado progresivos son fusin, condensacin y sublimacin.b) Los cambios de estado regresivos son solidificacin, vaporizacin y sublimacin.c) La presin no influye en los cambios de estado, nicamente la temperatura.

7. Utiliza los datos que consideres necesarios de la siguiente tabla y contesta a las preguntas.

a) Qu volumen en dm3 corresponde a 1 kg de aire, 1 t de platino y un saco de 50 kg de sal comn?b) Qu masa corresponde a un lingote de oro de dimensiones 20 cm 15 cm 10 cm? Y a 1 L de benceno?

8. La temperatura de fusin del benceno es de 5,5 C y su temperatura de ebullicin es de 80,1 C. Se pone bencenoen un mbolo a 100 C y se deja enfriar. Dibuja de forma aproximada su grfica de enfriamiento.

9. Di si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y por qu.a) Los lquidos tienen un volumen determinado y una forma fija.b) Los gases son difcilmente compresibles.c) Los lquidos ocupan todo el volumen del recipiente.d) Los lquidos tienen un volumen determinado, pero no una forma fija.

10. La tabla muestra los tiempos de calentamiento de una muestra de cera y las temperaturas que adquiere.

a) Representa la grfica de calentamiento.b) Deduce: la temperatura de partida, la temperatura de fusin y la temperatura de ebullicin.

11. Completa la siguiente tabla a partir de los siguientes datos: densidad del agua, 1000 kg/m3; densidad de la gasoli-na, 680 kg/m3; densidad del mercurio, 13 600 kg/m3.

Masa Volumen Sustancia

2 kg L Mercurio

kg 200 L Agua

g 750 dm3 Gasolina

Tiempo (min) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Temperatura (C) 30 50 50 50 100 150 200 200 200 245

Sustancia Aire Benceno Sal comn Etanol Oro PlatinoDensidad (g/cm3) 0,0013 0,88 2,16 0,79 19,3 21,4

ACTIVIDADES de REFUERZO

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Actividades de ampliacin

Unidad 2 Los sistemas materiales1. Completa la tabla de datos.

2. Explica, segn la teora cintica, la relacin entre la energa cintica media de las partculas de un gas y la tempe-ratura.a) Interpreta la llamada frmula de Boltzmann:

donde k = 1,38 1023 J/K es una constante caracterstica llamada constante de Boltzmann.b) Halla la velocidad media de las partculas de helio a 35 C sabiendo que la masa de cada tomo es de 6,64 1027 kg.

3. Para convertir 1 g de hielo a 0 C en agua a la misma temperatura, hace falta comunicar 334,4 J de energa, y paraconvertir 25 g de agua a 100 C en vapor a la misma temperatura, hacen falta 56 425 J.a) Calcula los calores latentes de cambio de estado del agua.b) Qu cantidad de hielo a 0 C se fundira a partir de 40 000 J?c) Qu cantidad de agua a 100 C se evaporara a partir de la misma cantidad de energa?

4. Se dan a continuacin los datos de cmo varan la presin y el volumen de un gas a temperatura constante.

a) Representa la presin frente al volumen.b) Encuentras alguna ley que relacione dichas variables?c) Qu valor tendr el volumen cuando la presin sea de 600 mm de Hg?

Presin (mm de Hg) Volumen (L) pV

300 30 9000

400 22,4 8960

500 18 9000

800 11,3 9040

900 10 9000

12

32

2m v k Tm =

Masa (kg) Volumen (dm3) Sustancia Densidad

2000 g Cobre 8,9 kg/dm3

2,5 L Glicerina 1,6 g/cm3

12 m3 Dixido de carbono 0,001 94 kg/dm3

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5. Propuesta de investigacinExisten otras leyes que explican el comportamiento de los gases, aunque no se han incluido en esta unidad porquesus contenidos se estudiarn en los prximos cursos. Busca informacin sobre la ley de los gases perfectos.

6. ExperienciaEn una experiencia de laboratorio se han tomado las siguientes parejas de datos de dos sustancias:

Representa grficamente la masa frente al volumen y calcula la densidad de las sustancias.

PERDIGONES DE PLOMO

masa (g) volumen (L)

105,5 10

222,7 20

316,6 30

423,8 40

LIMADURAS DE HIERRO

masa (g) volumen (L)

67,6 10

138 20

198,7 30

269,2 40

ACTIVIDADES de AMPLIACIN

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Actividades de refuerzo


1. 1) GENERALES; 2) ESPECFICAS; 3) MASA; 4) VOLUMEN; 5) DENSIDAD; 6) TEMPERATURA DE FUSIN.

2. a) La masa del crisol vaco es de 50 g.

b) La medida de la balanza es ahora de 68,45 g. Por tanto, la masa de la sustancia es la diferencia: 18,45 g.

3. 1) Especfica; 2) Densidad, D; 3) Ebullicin; 4) Kilogramos; 5) Sublimado; 6) K, Lquidos.

4. Se puede medir el volumen sumergindolo en un lquido y restando las lecturas: V = 75 cm3 60 cm3 = 15 cm3

Por tanto, la densidad ser: d =

5. La lectura de la balanza antes y despus nos da la masa de lquido: m = 150,75 50 = 100,75 g

Puesto que el volumen es de 65 mL, queda: d =

6. a) Los cambios de estado progresivos son fusin, vaporizacin y sublimacin.

b) Los cambios de estado regresivos son solidificacin, condensacin y sublimacin.

c) Las condiciones de presin y temperatura determinan el volumen de un cuerpo y tambin el estado en que seencuentra.

7. Vaire = 76,92 dm3 Vplatino = 46,73 dm3 Vsal = 23,15 dm3 Moro = 57,9 kg Mbenceno = 0,88 kg

8.

9. a) Falso. b) Falso. c) Falso. d) Verdadero.

10. Temperatura de partida: 30 C; Temperatura de fusin: 50 C; Temperatura de ebullicin: 200 C.

11. Masa: 2 kg; 200 kg; 510 000 kg. Volumen: 0,147 L; 200 L; 750 dm3. Sustancia: mercurio, agua, gasolina.

T (C)200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Tiempo (min)

100

50

150

30

T (C)100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Tiempo (min)

50

0

75

25

mV

gmL

gmL= = 100 7565

155 1, ( )( )

,

mV

g

cmgcm= = 169 5

1511

3

3, ( )

( )

SOLUCIONARIO



1.

2. Las partculas de gas encerradas en un recipiente se desplazan, en promedio, con una determinada velocidad. (Setrata de una velocidad media, no todas las partculas llevan la misma en todo momento).

Si se comunica energa al gas, sus partculas se movern ms deprisa, con lo que aumenta su energa cintica media

( mv2 en la expresin de Boltzmann) y, como consecuencia de ello, tambin aumenta su temperatura.

a) En la expresin, m es la masa de la partcula; vm, su velocidad media, y T es la temperatura absoluta en kelvins.Es evidente que cuando aumenta vm, tambin aumenta T, y viceversa.

b) Si despejamos el valor de la velocidad, queda:

3. a) El calor latente de fusin es precisamente 334,4 J/g.

El calor latente de vaporizacin se puede obtener mediante una sencilla proporcin: 56 425 / 25 = 2257 J/g

b) A partir de 40 000 J se funde: 40 000 / 334,4 = 119,6 g

c) Igualmente: 40 000 / 2257 = 17,7 g

4. a) La representacin da una hiprbola.

b) La ecuacin correspondiente es: p V = constante.

c) Se puede observar que p V = 9000 mm Hg L. As pues: 600 V = 9000.

De donde se deduce que V = 15 L.

6. Al hacer el clculo de la densidad para cada par de valores, no resulta el mismo valor, por lo que es necesario hacerla media de todos ellos y promediar los resultados experimentales.

De este modo, la densidad de las limaduras de hierro sale: = 6,75 g/mL

Y la del plomo: 10,71 g/mL

mV

v m sm =

=

3138 10 308

6 64 103815 2

23

27

,

,, /

12

MASA (kg) VOLUMEN (dm3) SUSTANCIA

2 0,225 Cobre

4 2,5 Glicerina

23,3 1200 Dixido de carbono

SOLUCIONARIO

ACTIVIDADES de AMPLIACIN


APELLIDOS: NOMBRE:

FECHA: CURSO: GRUPO:

1. Seala razonadamente si son ciertas o falsas las afirmaciones:

a) Un sistema material queda determinado por su volumen.

b) Si el volumen de una sustancia es de 2 L, podemos decir tambin que es de 2000 cm3.

2. La masa de un trozo de hierro es de 50 g, y su volumen, de 6,85 cm3. Di si son verdaderas o falsas lassiguientes afirmaciones.

a) La densidad del hierro es de 7,3 g/cm3.

b) Si cogemos un trozo de hierro de 25 g, su densidad ser de 3,65 g/cm3.

3. En tres recipientes se tienen 20 L, 1 L y 500 mL de tres sustancias de las que queremos conocer su masa.Se trata de gasolina (d = 0,8 g/cm3), mercurio (d = 13,6 g/cm3) y aceite (d = 0,9 g/cm3). Halla sus res-pectivas masas en kilogramos.

4. Una de las siguientes propiedades no pertenece al mismo estado de agregacin que las otras. Cules? De qu estado de agregacin se trata?

a) Ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.

b) No tienen forma fija.

c) Son poco compresibles.

d) Se difunden o fluyen por s mismos.

5. Qu cambios de estado se producen en los siguientes procesos?

a) El secado de la ropa hmeda.

b) La soldadura de dos cables.

c) Las bolas de naftalina que se ponen en los armarios disminuyen de tamao.

d) Se producen burbujas en el agua que contiene una cazuela.

6. En el paso de lquido a gas y de gas a lquido:

a) Cul es progresivo y cul es regresivo? Por qu?

b) Si aumentamos la presin, qu cambio se favorece?

7. Al calentar un gas, el globo se hincha como se observa enla figura. Segn la teora cintico-molecular, qu aspec-tos han variado en este proceso?

a) Hay un nmero mayor de partculas.

b) Aumenta la distancia entre las partculas y su energacintica media.

c) Las partculas se hinchan.

d) El nmero de choques con las paredes es mayor.

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PROPUESTA de EVALUACIN


8. De acuerdo con la teora cintico-molecular, explica el siguiente proceso: Si disminuye el volumen ocu-pado por un gas (manteniendo constante la temperatura), aumenta la presin.

9. Explica, basndote en la teora cintico-molecular, por qu al frenar bruscamente un automvil se correel riesgo de sufrir un reventn de un neumtico.

10. El cuadro siguiente representa las temperaturas de fusin y ebullicin del agua y del mercurio a 1 atmde presin.

En qu estado se encontrarn si la temperatura es de 25 C, 50 C o 360 C?

11. La tabla siguiente presenta los tiempos de calentamiento de una muestra de una sustancia y las con-siguientes temperaturas que adquiere.

a) Representa la temperatura frente al tiempo en minutos.

b) Cul es la temperatura de fusin y de ebullicin de esa sustancia?

c) Qu significan los tramos horizontales?

12. Una jeringa contiene cierta cantidad de aire en su interior. A continuacin hacemos que el mbolo des-cienda. De las variables siguientes, justifica cules crees que se han visto modificadas y cules no.

a) masa, b) volumen, c) densidad y e) presin.

13. Dados los datos de cmo varan la presin y el volumen de un gas, manteniendo constante la tempera-tura:

a) Representa la presin frente al volumen.

b) Escribe cmo se llama la ley que relaciona las dos magnitudes y calcula el volumen que ocupar dichogas si la presin ha aumentado a 1000 mm de Hg.

Presin (mm Hg) Volumen (L) p V

300 20 6000

400 15 6000

500 12 6000

600 10 6000

Temperatura (C) 30 50 50 50 100 150 200 200 200 245Tiempo (min) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Sustancia T. de fusin T. de ebullicin

Mercurio 39 C 357 C

Agua 0 C 100 C

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1. a) Falsa. Esa es una propiedad general, no especficade las sustancias.

b) Verdadera, porque: 2 L = 2 dm3 = 2000 cm3

Criterio de evaluacin 1.1

2. La a) es cierta, d = = 7,3 g/cm3. La b) no, porque

al disminuir la masa, el volumen disminuye en la pro-porcin que indica la densidad y, por tanto, esta no dis-minuye a la mitad, ser la misma.


3. Gasolina: M = 0,8 (g/mL) 20000 (mL) = 16000 g = 16 kg

Mercurio: M = 13,6 (g/mL) 1000 (mL) = 13600 g = 13,6 kg

Aceite: M = 0,9 (g/mL) 500 (mL) = 450 g = 0,45 kg


4. La a) no es caracterstica de los lquidos.


5. La a) es evaporacin; la b) es fusin y solidificacin;la c), sublimacin, y la d), ebullicin.


6. a) El progresivo es el que absorbe energa; en estecaso, la vaporizacin. En el regresivo se desprendeenerga, la condensacin.

b) Al aumentar la presin, se favorece la condensacin.


7. Al aumentar la temperatura de las partculas de gas,aumenta su energa cintica media y, en consecuen-cia, la frecuencia de los choques contra las paredes.Aumenta la presin y el globo aumenta tambin elvolumen.

Este aumento de volumen ocurre sin que se modifiquesu masa: el mismo nmero de partculas se ha exten-dido hasta ocupar todo el espacio posible.


8. Las partculas disponen de menos espacio para mover-se y chocan con mayor frecuencia contra las paredes,con lo que aumenta la presin.


9. Como consecuencia del rozamiento con el asfalto,durante el frenado se eleva la temperatura, con lo que,segn la teora cintico-molecular, las partculas delinterior de la rueda tienen ms energa cintica media,lo que provoca que el nmero de choques contra lasparedes y su intensidad sean mayores, por ello la pre-sin aumenta y el neumtico se puede reventar.


10. A 25 C, el agua es slida, y el mercurio, lquido. A50 C, el agua est en estado lquido, y el mercuriotambin. A 360 C, el agua y el mercurio estn en esta-do gaseoso.


11. a)

b) De la grfica se deduce que la temperatura defusin es de 50 C y la de ebullicin es de 200 C.

c) Los tramos horizontales son aquellos en los que lasustancia absorbe calor y lo emplea en cambiar deestado, con lo que no se ve modificada su tempera-tura. La cantidad de calor que hay que suministrara un gramo de sustancia para que cambie de esta-do se llama calor latente (de fusin o de vaporiza-cin).


12. Masa: se mantiene constante, ni se ha quitado ni se haaadido aire.

Volumen: sufre una clara disminucin.

Densidad: definida como masa por unidad de volumen;al disminuir este, la densidad aumenta.

Presin: ha aumentado al disminuir el volumen.


13. a)

b) La ley de Boyle-Mariotte indica que la presin y elvolumen son inversamente proporcionales, es decir,que al aumentar una magnitud, disminuye la otra yviceversa. Lo cual se expresa as: p V = cte. Dicharelacin ya se aprecia en la tabla de datos, obte-nindose un valor de p V = 6000. Por tanto, si lapresin aumenta a 1000 mm de Hg, el volumen dis-minuye a 6 L, tal que 1000 6 = 6000.


506,85

T(C)

250

200

150

100

502 6 10 14 18 22 Tiempo (min)


SOLUCIONES A LA PROPUESTA DE EVALUACIN

Propuestas de evaluacin

SOLUCIONARIO


SOLUCIONARIO



1. Un recipiente hueco de forma cbica tiene 0,8 cm de arista. Cabe 1 mL de agua dentro de l? Caben 0,7 cm3 deagua?

El volumen del recipiente es de 0,5 cm3 por lo que cabe como mximo 0,5 mL de agua. No cabe 1 mL ni tampoco0,7 cm3.

2. Ordena de mayor a menor los volmenes de estos objetos: una esfera de 10 cm de radio, un baln de 4 dm3, uncubo de 5 cm de arista.

Volumen de la esfera: V = r3 = 4188,8 cm3 = 4,19 dm3 Volumen del cubo: V = 125 cm3 = 0,125 dm3

Por tanto el orden ser: cubo < baln < esfera.

3. Se ha construido una piscina ortodrica de 14 m de largo, 3 m de ancho y 2 m de profundidad.

a) Calcula el coste que supone llenarla de agua hasta el borde, si 1 m3 de agua potable cuesta 0,25 euros.

b) Una vez llena, determina la masa del agua que contiene, sabiendo que cada metro cbico de agua tiene una masade 1000 kg.

El volumen del ortoedro es V = a b c, siendo a, b y c sus dimensiones: V = 14 3 2 = 84 m3.

El coste ser: 84 0,25 = 21 euros. La masa del agua contenida en la piscina es: m = 84 m3 1000 kg/m3 = 84 000 kg

4. Determina la masa de aire contenido en una habitacin de dimensiones 10 m x 5 m x 3 m (utiliza para ello el datode la densidad del aire que aparece en el margen).

Volumen de la habitacin: 10 5 3 = 150 m3. Masa = V d = 150 (m3) 1,3 (kg/m3) = 195 kg.

5. El porexpn es un material aislante de baja densidad, que se emplea en embalajes. Calcula el volumen que ocupauna plancha de 5 kg de este material.

6. Cunta energa hay que comunicar a 35 g de hielo a 0 C para convertirlo en agua a 0 C?

Sabemos que para convertir 1g de hielo a 0 C en agua, tambin a 0 C, es necesario comunicar 334,4 J de energa.

Por tanto: 35 334,4 = 11 704 J habr que comunicar.

7. Cunta energa absorben 35 g de agua a 100 C para pasar a fase de vapor a 100 C?

Para convertir 1g de agua a 100 C en vapor, tambin a 100 C, es necesario comunicar 2257J de energa.

Por tanto absorbern: 35 2257 = 78 995 J.

8. Disponemos unos cristalitos de yodo slido en un vaso, tal como muestra la figura. Al calentar, los cristales apa-recen pegados al matraz de fondo redondo. Explica lo sucedido.

Al calentar, los cristales de yodo subliman y pasan a fase vapor ascendiendo por el vaso. Al encontrarse con la super-ficie fra del fondo del matraz vuelven a sublimar, esta vez de forma regresiva, apareciendo de nuevo los cristalitosen el fondo.

9. Razona sobre la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones.

a) Las partculas que constituyen un slido, a pesar de estar fuertemente unidas, mantienen un movimiento devibracin.

b) Entre partcula y partcula de un gas hay espacio vaco, pero cuando se convierte en lquido ese espacio se lle-na totalmente.

a) Es verdadera, las partculas de un slido ocupan posiciones fijas pero vibran en torno a dichas posiciones.

b) Es falso, al convertirse en lquido las partculas se cohesionan mucho y aumenta la densidad pero siguen que-dando huecos entre ellas.

Vmd

m= = =550

01 3,

12

EJERCICIOS PROPUESTOS


10. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, y por qu.a) Debido a los choques, las partculas de un gas pueden acabar perdiendo su energa, por eso se deshincha un

globo.b) Al aumentar la temperatura de un gas aumenta su volumen, por eso si ponemos un globo hinchado encima de

un radiador, puede explotar.a) Es falso, segn la teora cintica los choques entre las partculas son elsticos y en ellos no se pierde energa.b) Es verdadero, segn la teora cintica al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las molculas

y con ella su energa cintica. Entonces, la intensidad de los choques y su frecuencia ser mayor con lo que aumen-ta la presin. Al tratarse de un globo, que tiene sus paredes elsticas, si el interior del globo tiene ms presinque el exterior, las paredes se expanden hasta igualar la presin por lo que el globo se hincha y puede llegar aexplotar.

11. El mbolo de la figura se ha introducido en agua fra. Explica lo ocurrido apoyndote enel modelo cintico.Segn la teora cintica, al disminuir la temperatura disminuye la velocidad media de laspartculas y por tanto tambin su energa cintica. Entonces, la intensidad de los cho-ques y su frecuencia ser menor con lo que baja la presin y el mbolo.

12. En la transformacin representada en el grfico, el gas no vara su temperatura. Quse puede decir de la presin y el volumen?Si en ambos casos la temperatura es la misma, significa que se ha duplicado la presinen el segundo mbolo por lo cual se divide su volumen por la mitad ya que ambas mag-nitudes son inversamente proporcionales y cumplen la ley de Boyle:

p V = cte.

13. Un cilindro contiene un gas a presin 2,5 atm. Se permite que el gas se expanda hasta un volumen de 25 L, con loque la presin baja a 1,2 atm. Si T permanece constante, cul es el volumen inicial de gas?Se trata de una transformacin a T constante que cumple la ley de Boyle: p V = ctePor tanto: p V = 2,5 (atm) V = 1,2 (atm) 25 (L)De donde V = 12 L

14. En la grfica V frente a T de la ley de Charles y Gay-Lussac, explica la diferencia entre poner en el eje X la tem-peratura en C o en K.

15. Se encierra un gas en un pistn a 1 atm de presin y se calienta desde 293 K hasta 390 K, manteniendo fijo su volu-men. Qu opciones son verdaderas?a) Aumenta la distancia media entre las partculas.b) Aumenta la masa total de gas en el cilindro.c) Aumenta la presin hasta 1,33 atm.d) La presin baja a 0,75 atm.Si se mantiene fijo el volumen, la presin y la temperatura quedan relacionadas mediante la expresin de Charlesy Gay-Lussac: p = cte TAs pues, al aumentar la T aumenta la p y viceversa. El resto de variables no se ven modificadas: la nica opcinverdadera es la c).

Sin embargo, si consideramosque T (K) = t (C) + 273, quedara:V = cte (t (C) + 273) =cte 273 + cte t,es decir la ecuacin de una rec-ta que no pasa por el origen sinoque tiene una ordenada en ori-gen equivalente al sumando(cte 273). Al representarla que-dara igual que la primera grfi-ca, pero con el eje de las Y ade-lantado 273 K hacia la derecha.

0 100Temperatura C

Volumen mL

200 300_100_200_300

20

40

60

80

100La expresin de Charles y Gay-Lussac vienedada con T en kelvin (V = cte T). A dicha expre-sin le corresponde la ecuacin de una rectaque pasa por el origen (y = ax),es decir:

SOLUCIONARIO


16. Indica cul de las siguientes afirmaciones es correcta:a) La densidad de los slidos es mayor que la de los lquidos.b) Si la densidad del mercurio es 13,6 g/cm3 significa que 1 L de mercurio tiene una masa de 13,6 kg.c) En un cubo de 1 cm3 de volumen no cabe 1 mL de agua.d) El volumen de un taco de madera de forma cbica es 8 cm3, por tanto, la arista del cubo vale cm.Es verdadera la b).

17. La densidad de la sal comn es 2,16 g/cm3. Qu volumen corresponde a un salero de 220 g?

18. Se ha desenterrado un objeto metlico en una excavacin y se quiere saber si es de cobre o no. La balanza arrojaun valor de 137 g y al sumergirlo en agua desplaza un volumen de 15,4 cm3.a) A qu conclusin llegaras?b) De qu otras magnitudes y tcnicas podramos valernos para estar seguros?Dato. Densidad del cobre: 8,93 g/cm3.

Por tanto, el objeto es probablemente de cobre. Para asegurarnos podramos someterlo a otras pruebas con el finde obtener alguna otra propiedad caracterstica para poder comparar: dureza, temperatura de fusin Sin embar-go, la necesidad de conservar el objeto sin daar puede aconsejar tomar una pequea muestra y efectuar un an-lisis qumico.

20. Ponemos un matraz aforado con 250 mL en una balanza, destaramos y lo llenamos de aceite hasta que la balan-za marca 212,5 g.a) Calcula la densidad del aceite.b) A continuacin se calienta el matraz y se observa que el volumen sube 8 mL. A qu es debido? Cul es aho-

ra la masa del aceite? Y la densidad?

a)

b) Al calentar el matraz el lquido dilata hasta 258 mL. La densidad ser:

21. Completa en tu cuaderno esta tabla:

Datos. dglicerina = 1,6 g/cm3; daluminio = 2,7 g/cm3; daceite = 0,9 g/cm3.

Masa (g) Volumen (dm3) Densidad (g/cm3) Sustancia

2000 740,7 2,7 Aluminio

720 0,8 0,9 aceite

200 0,125 1,6 Glicerina

Masa (g) Volumen (dm3) Densidad (g/cm3) Sustancia

2000 0,741

0,8 aceite

200 1,6

dmV

gmL

g mL= = =212 5250

0 85, ( )( )

, /

dmV

g cm= = =13715 4

8 9 3,

, /

Vmd

= = =220216

1023

3( )

, ( / )

g

g cmcm

ACTIVIDADES

SOLUCIONARIO

1. En el primer mtodo, por qu es necesario poner en contacto el capilar con el termmetro?Porque de esa manera se podr asegurar la exactitud de la medida.

2. Por qu crees que se utiliza este tipo de ensayo para decidir sobre la pureza de una sustancia?Una propiedad de las sustancias puras es que, durante el cambio de estado, la temperatura permanece constante.

TRABAJO EN EL LABORATORIO


22. Un bastn de madera de bano tiene una masa de 0,84 kg y un volumen de 620 cm3.Expresa en toneladas por metro cbico la densidad de esta madera. Flotar en agua?

Dicha densidad es mayor que la del agua, por tanto no flotar.

23. Con una probeta y una balanza se han tomado pares de valores de dos sustancias:

Para cada sustancia, representa masa frente a volumen y calcula la densidad.

24. Para hallar la densidad del gas dixido de carbono (CO2), se calientan 16 g de un carbonato y se recogen 242,0 cm3de CO2 y 15,52 g de residuo. Halla la densidad del CO2.

16 15,52 = 0,48 g de CO2. La densidad ser:

25. Razona cul de estas afirmaciones es correcta:a) Vaporizacin es el paso de slido a gas.b) Fusin es el paso de slido a lquido.c) Sublimacin es el paso de gas a lquido.d) Condensacin es el paso de lquido a gas.Es verdadera la b).

26. Se saca una botella de naranjada del frigorfico y se observa que al poco rato se moja por fuera.a) Por qu sucede esto?b) De dnde procede esa agua?El agua procede del vapor de agua que hay en el aire; dicho vapor encuentra una superficie fra sobre la cual condensa.

27. En la siguiente tabla se muestran algunas propiedades del benceno.

A partir de los datos:a) Calcula la masa de benceno que cabe en un matraz de 250 mL.b) Se llena el matraz con benceno, se calienta hasta 70 C, se retira del fuego y se deja enfriar. Dibuja su grfica

de enfriamiento.a) Masa = V d = 250 0,88 = 220 g b)

80,1C

5.5C

T (C)

Tiempo

Densidad Tf (C) Te (C)

0,88 g/cm3 5,5 80,1

mV

g

cmg cm= = = 0 48

242 0198 10

33 3, ( )

, ( ), /

0

40

20

100

120

80

60

10 40 503020 60

m (g)

V (cm3)

(45 , 95.5)

(15 , 32)

(4 , 10)

(23.5 , 50)

Sal: d = 2,1 gcm3

0

100

50

250

300

200

150

10 40 503020 60

m (g)

V (cm3)

Estao: d = 7,3 gcm3

(40 , 292)

(22 , 161)

(10 , 73)

(4 , 30)

ESTAO SAL COMN

Masa (g) V (dm3) Masa (g) V (dm3)

73 10 32 15

161 22 50 23,5

292 40 95,5 45

dmV

t

mt m= =

=

0 84 10

620 10135

3

6 33, ( )

( ), /

SOLUCIONARIO


SOLUCIONARIO

29. Completa las frases siguientes:a) La ebullicin es una tumultuosa. Para una determinada, cada lquido tiene una caracterstica.b) La es una lenta que se realiza solo en la libre de los lquidos y a cualquier a) La ebullicin es una vaporizacin tumultuosa. Para una presin determinada, cada lquido tiene una Temperatu-

ra de Ebullicin caracterstica.b) La evaporacin es una vaporizacin lenta que se realiza slo en la superficie libre de los lquidos y a cualquier tem-

peratura.30. Analiza estas grficas y extrae toda la informacin posible. Qu representan los tramos horizontales? Qu tc-

nica de laboratorio se habr seguido en cada caso para obtener la grfica?

a) La primera es una grfica de calentamiento que nos indica que: Hemos tomado una sustancia a una temperatura inicial aproximada de 25 C y la hemos calentado. En torno al minuto 15 se ha alcanzado una temperatura de unos 327 C, inalterable mientras el slido se funde. Seguidamente la temperatura sigue aumentando.

b) La segunda es una grfica de enfriamiento: Se parte de un lquido a unos 160 C y se deja enfriar anotando latemperatura. A los 10 minutos aproximadamente se alcanza la temperatura de 120 C y se mantiene constantea medida que pasa a fase slida. Cuando todo es slido el sistema sigue bajando su temperatura hasta alcanzar la temperatura ambiente.

31. Responde a partir de los datos.a) En qu estado permanece el benceno una fra maana de

invierno en que aparecen los charcos congelados?b) En qu rango de temperatura permanece lquido el sodio?c) Se saca benceno del congelador a una temperatura de 20 C.

Construye su grfica de calentamiento.d) Construye la grfica de enfriamiento del naftaleno a 100 C.a) La temperatura de fusin es de 5,5 C por lo que solidifica antes que el agua. Aparecera en estado slido.b) Permanece lquido entre 98 y 885 C.c) Grfica de calentamiento d) Naftaleno: grfica de enfriamiento

32. Explica los siguientes procesos segn la teora cintica.a) Colocas 50 mL de alcohol en un vaso y viertes la mitad sobre la mesa. Al cabo de poco tiempo, la mesa est seca

y en el vaso an queda alcohol.b) Al echar alcohol del vaso sobre tu mano sientes fro.c) Notas que toda la habitacin huele a alcohol.a) En la evaporacin se da un equilibrio: algunas partculas de la superficie, cuando tienen energa suficiente pasan

a fase vapor. Otras que estn en fase gaseosa les pasa lo contrario y condensan. Este equilibrio se puede rom-per aumentando la superficie libre de lquido, con lo que un mayor nmero de partculas tendr descompensa-das sus fuerzas de cohesin y podrn pasar a fase gaseosa ms fcilmente.

b) Es necesario aportar energa calorfica para que una sustancia cambie de estado (se denomina calor latente). Laevaporacin del alcohol slo es posible si absorbe calor, en este caso, de la superficie de la mano.

c) Segn la teora cintica, las partculas constituyentes del gas estn en continuo movimiento y se difunden portoda la habitacin por lo que al poco tiempo cualquier punto de la habitacin tendr partculas de alcohol.

218C

80.5C

T (C)

Tiempo

80.1C

5.5C

T (C)

Tiempo

100

200

300

400

0

50

100

150

200

05 10 15 20 25 30 35

T (C)

5 10 15 20 25 30 35

T (C)

Densidad Tfusin (C) Tebullicin (C)

benceno 5,5 80,1

sodio 98 885

naftaleno 80,5 218


SOLUCIONARIO

33. Disponemos de un mbolo que encierra un gas. Al introducirlo en un recipiente con agua caliente, es necesariocolocar un peso para que el mbolo no se desplace. Explica este hecho.

Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las molculas y con ella su energa cintica, por lo queel gas tiende a expandirse. Para evitarlo, es preciso colocar un peso sobre el mbolo.

34. El aire es una mezcla gaseosa a la presin y temperatura habituales, sin embargo, si se mantiene a presin atmos-frica y se enfra progresivamente, pasa a estado lquido a 194 C. Explica este hecho desde los postulados de lateora cintica. Sera posible licuar el aire manteniendo la temperatura constante?Si se enfra, manteniendo constante la presin, disminuye la energa cintica media de las partculas del gas, conlo cual su movimiento se ralentiza y las fuerzas de cohesin pueden acercar las partculas y fundirlas en una gotay formar lquido.Igualmente, si se mantiene constante la temperatura pero vamos aumentando progresivamente la presin, es mayorel acercamiento de las partculas y aumentan las fuerzas de cohesin, pudiendo licuar el gas.

35. Cules de las siguientes hiptesis se corresponden con la teora cintica?a) Entre las partculas de gas hay fuerzas repulsivas; en los slidos las fuerzas se vuelven atractivas.b) La temperatura de un sistema gaseoso es proporcional a la energa cintica media de sus partculas.c) La mayora del espacio ocupado por un gas est vaco.d) El volumen de las partculas aumenta al aumentar la temperatura.Corresponden con la teora cintica las hiptesis b), c).

37. Explica los siguientes experimentos mediante la teora cintica.a) Tomamos un globo y lo adaptamos a la embocadura de un matraz. Si este se calienta poco a poco, se observa

cmo el globo aumenta de volumen.b) Se empapa un poco de algodn en amoniaco y se introduce en el extremo de un largo tubo de cristal. Al cabo

de un rato se observa que un trozo de papel indicador colocado en el otro extremo se vuelve azul.a) Al calentar el matraz calentamos las partculas del aire, que aumentan su energa cintica. El aire se expande y

entra en el globo, cuyas paredes son flexibles, y este se hincha, hasta igualar la presin interna con la externa.b) A temperatura ambiente, el amoniaco es un gas. Sus molculas se difunden a lo largo del tubo alcanzando el

extremo opuesto rpidamente. Cuando llega al papel indicador ste adquiere coloracin azul propia de las sus-tancias alcalinas.

39. Razona si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.a) Las variables que relacionan las leyes de los gases son p, V, T.b) En la ley de Boyle, permanece constante la p.c) Si estudiamos la relacin pT, permanece constante la V.Es correcta la a) pero no la b) ya que en la ley de Boyle permanece constante la temperatura. Es cierta la c) y corres-ponde a una de las leyes de Charles y Gay-Lussac.

40. Qu ley de los gases est representada en la grfica? Haz una tabla de valores VT y calcula la constante querelaciona ambas variables.

Est representada una de las leyes de Charles y Gay-Lussac, aquella en que se estudia la relacin entre V y T paraun gas que mantiene constante la presin.

V (L)

T (K)0

1

100 200 300 400

3/4

1/2

1/4

3 L

T1 T2 > T1

3 L

Temperatura (K) 100 200 300 400

Volumen (L) 0,25 0,5 0,75 1

= cteTV

400 K/L 400 K/L 400 K/L 400 K/L

SOLUCIONARIO

41. Razona si son verdaderas o falsas las afirmaciones:a) Si la temperatura permanece constante a medida que un globo de helio se eleva en el aire, se expande cada vez

ms.b) La ley de Charles y Gay-Lussac, para un gas a presin constante, se expresa as: V = cte Tc) Aplicamos dicha ley al caso siguiente. Las condiciones iniciales de un gas son: p = 1 atm; V = 5 L; T = 20 C. Si

mantenemos constante la presin y calentamos a T = 40 C, el volumen final se duplica.d) Igualmente, para ese mismo gas, si mantenemos constante la temperatura y duplicamos la presin, el volu-

men final tambin se duplica.e) La ley de los gases que explica las transformaciones de un gas a temperatura constante, como la del apartado

anterior, se conoce como ley de Boyle-Mariotte.a) A medida que sube, la presin desminuye, por lo que, siguiendo la expresin de la ley de Boyle para transfor-

maciones de gases a T constante: p V = cte, el valor de V debe aumentar para mantener constante el producto.b) Verdadera.c) No es correcto dado que la expresin de la ley es con T en kelvin (de 20 a 40 no se duplica la temperatura).d) Falso ya que, segn la expresin de Boyle, al duplicar la presin el volumen se divide por dos.e) Verdadero.

42. Completa la tabla siguiente:

a) A qu ley experimental de los gases hace referencia? Representa grficamente estos datos.b) Calcula la constante que relaciona las variables. Qu magnitudes permanecen constantes?

a) Se refiere a una de las leyes de Charles y Gay-Lussac que enunciamos as: = cte

La tabla completa queda:

b) La relacin viene dada por: = 50 k/L = cte. Permanece constante la presin.

43. Completa la tabla siguiente:

a) A qu ley experimental de los gases hace referencia? Representa grficamente estos datos.b) Calcula la constante que relaciona las variables. Qu magnitudes permanecen constantes?

a) Se refiere a una de las leyes de Charles y Gay-Lussac que enunciamos as: = cte

La tabla quedara del siguiente modo:

b) La relacin viene dada por: = 300 K/atm = cte. Permanece constante el volumen.

44. Se toman 120 mL de aire y se introducen en un mbolo a presin atmosfrica. Posteriormente se van colocandopesos sobre el mbolo y se anotan las sucesivas medidas de volumen: 80 mL; 40 mL; 30 mL; 20 mL; 10 mL. Si elmbolo se mantiene a temperatura constante:a) Haz una tabla de datos VppV.b) Representa p frente a V. Representa tambin el producto pV frente a p. Extrae una conclusin y escribe una ley

que la enuncie.

Puede verse en la segunda grfica que el producto pV = cte,que se corresponde con el enunciado de la ley que rige elcomportamiento del aire en el mbolo.

V (mL) 120 80 40 30 20 10p (atm) 1 1,5 3 4 6 12pV 120 120 120 120 120 120

Tp

p (atm) 1 1,25 1,5 1,75 2T (K) 300 375 450 525 600

Tp

p (atm) 1 1,25 2T (K) 300 450 525

TV

V (L) 2 5 7,2 8,4 9,6T (K) 100 250 360 420 480

TV

V (L) 2 7,2 9,6T (K) 100 250 420


V (L

)

2

0

4

6

100 200 300 400 500

8

T (K)

0

p (a

tm) 2

1

100 200 300 400 500 600T (K)

0

p (a

tm)

3

6

9

12

20 40 60 80 100 120V (mL)

0

p V

(atm

L)

30

60

90

120

2 4 6 8 10p (atm)

46. Una jeringa contiene cloro gaseoso, que ocupa un volumen de 95 mL a una presin de 0,96 atm. Qu presin debe-mos ejercer en el mbolo para reducir el volumen a 35 mL, a temperatura constante?Aplicamos la ley de Boyle-Mariotte: p V = cte 0,96 (atm) 95 (mL) = p 35 (mL); de donde sale: p = 2,6 atm

47. Una muestra de bromo gaseoso a 40 C y presin 1,2 atm se encierra en un matraz a volumen constante. Hastaqu temperatura habr que calentar para que la presin ascienda a 5,0 atm?

Aplicamos la ley de Charles y Gay-Lussac a volumen constante: = cte; = . Despejando resulta: T = 1304 K

48. Las ruedas traseras de una moto estn infladas a 2,6 atm, a una temperatura de 18 C. Qu presin alcanzarnsi la temperatura sube a 40 C? Explica a qu es debido.

Aplicamos la misma expresin: = cte; = . Despejando resulta: p = 2,8 atm

Ello es debido a que al aumentar la temperatura aumenta la energa cintica media de las molculas y con ella laintensidad y frecuencia de los choques contra las paredes del neumtico, con lo que la presin aumenta.

50. Organiza las palabras en el siguiente esquema: Temperatura de fusin, Temperatura de ebullicin, Generales, Masa,Caractersticas, Densidad, Volumen, Estados de agregacin, propiedades.

51. Qu es el movimiento browniano y por qu es una prueba experimental a favor de la teora cintica? Describe loque se observa en: http://www.e-sm.net/fq3eso24Analiza la contribucin de Einstein a su interpretacin en la pgina: http://www.e-sm.net/fq3eso25El movimiento browniano fue la primera prueba concluyente a favor de la hiptesis atmica. El movimiento errti-co de los granos de polen en el experimento de Robert Brown indica que las partculas constituyentes de la mate-ria tienen el mismo movimiento continuo y errtico y chocan contra los granos de polen.El mrito fundamental de Einstein es que incorpor una ecuacin matemtica terica para describir el fenmeno,la cual era susceptible de ser contrastada experimentalmente.

52. Se preparan dos globos hermticos, introduciendo 3,6 L de gas nen en cada uno, a la temperatura de 20 C y apresin atmosfrica.a) Sabiendo que la densidad del gas nen es 0,9 kg/m3, qu masa de gas habr en cada globo?b) La temperatura de ebullicin del nen es de 27 K. Imagina que podemos enfriar el gas de un globo tanto como

queramos: dibuja su grfica de enfriamiento hasta 248 C.c) Se deja ascender el primer globo hasta 8000 m de altura, donde la presin es aproximadamente 1/3 de la ini-

cial. Si aceptamos que no cambia la temperatura, qu ocurrir con el volumen del globo?d) Rociamos el otro globo con nitrgeno lquido en su punto de ebullicin (196 C). Qu ocurrir? Explcalo

mediante la teora cintica.e) Cul ser su volumen final? Qu ley experimental de los gases necesitas para deducirlo?a) masa = volumen densidad = 3,6 0,9 = 3,24 gb) 27 K son: 27 273 = 246 Cc) Aplicando la ecuacin de Boyle-Mariotte: p V = cte, se ve que a temperatura cons-

tante, si la presin se divide por tres entonces el volumen se triplica.d) Al disminuir la temperatura disminuye la energa cintica media de las molculas

y con ella la intensidad y frecuencia de los choques contra las paredes del globo,con lo que la presin disminuira. Para que se igualen las presiones interna y exter-na el volumen disminuir.

e) Aplicamos la ley de Charles y Gay-Lussac: = cte; = ; V = 0,95 LTV

293 (K)3,6 (L)

77 (K)V

T5,0

273 + 401,2

Tp

SISTEMAS MATERIALES

PROPIEDADES

Tienen

Queson

Cuyarelacin

da

Como

Sepresentan

en

Quepueden ser

GENERALES

MASA

VOLUMEN

DENSIDAD

T.F.

T.E.

CARACTERSTICAS

ESTADOS DE AGREGACIN

313p

2912,6

Tp


SOLUCIONARIO

0T (

C)

_246

_200

_150

_100

_50

20Tiempo

SOLUCIONARIO


APLICA LO APRENDIDO.La importancia del agua

1. Interpreta la siguiente grfica sobre la distribucin del agua en la Tierra.Estas grficas de barras muestran en dnde se localiza el aguade la tierra y en qu forma sta existe. Casi un 97% de toda elagua se encuentra en los ocanos (y en los mares salados quese localizan en partes interiores de los pases).El 3% restante corresponde a la porcin de toda el agua de la Tie-rra que no se encuentra en los ocanos. De ah, la mayora (un68,7%), se encuentra en glaciares y capas de hielo, principalmen-te en Groenlandia y la Antrtica y un 30,1% es agua subterrnea.El resto, un 1,2%, es agua dulce de superficie que se distribuyesegn muestra la barra de la derecha: un 87% en lagos, un 2% enros y un 11% en pantanos, que es de donde la gente se surte delagua para uso diario (aproximadamente un 0,004% del total).

2. La grfica representa la densidad del agua frente a la temperatura y en ella se ve que la densidad mxima (1 g/mL)se da para agua a 4 C. Por qu los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo?

El agua presenta una anomala poco frecuente. Las sustancias,al enfriarse suelen contraerse; el agua por el contrario, a unatemperatura de, aproximadamente, 4 C se dilata; es decir,cuando se empieza a congelar se cristaliza dejando espaciosentre sus partculas y ocupando ms volumen.Lo normal seria que cuando un sustancia se enfra se vaya al fon-do y ascienda la parte ms caliente, pero debido a esta propie-dad caracterstica del agua, al enfriarse ocupa ms espacio conla misma cantidad de partculas, o sea sufre una disminucin dedensidad y puede flotar, formando as una capa sobre el agua quean est en estado liquido.Es por eso que cuando los lagos se congelan lo hacen desde lasuperficie.

3. Los esquemas siguientes representan dos cambios de estado del agua, segn el modelo de la teora cintico-mole-cular. Los crculos simbolizan en ambos casos molculas de agua.

a) Razona qu cambio de estado representa cada proceso.b) Segn la teora cintica, cambian las partculas (molculas) de agua al cambiar de estado?c) Cuando se produce un cambio de estado, qu cambia y qu no, segn dicha teora?a) El primer proceso representa el cambio de slido a gas, es decir, una sublimacin. El segundo proceso repre-

senta una evaporacin, es decir, un paso de las partculas de la superficie del lquido a estado gaseoso.b) Las molculas de agua no modifican su estructura al cambiar de estado.c) Cambia la ordenacin de las molculas sin que vare la temperatura.

4. En la clausura de la Expo 2008 celebrada en Zaragoza, el cientfico Federico Mayor Zaragoza ley la Carta del Aguade Zaragoza con las conclusiones de la intensa actividad que ha desarrollado la Tribuna del Agua, soporte cient-fico y tcnico de la muestra, a travs de ponencias, conferencias y debates. Accede a la pgina de la Carta del Aguaa travs de este enlace: http://www.e-sm.net/fq3eso26 y destaca tres de las recomendaciones que se hacen endicha carta con carcter universal y otras tres hechas a los poderes pblicos, usuarios del agua y ciudadanos.A. CON CARCTER UNIVERSALA3 Que se impulse una gestin del agua participativa, eficiente y solidaria, de modo que fomente la responsabilidad indi-vidual y colectiva, mediante el desarrollo compartido de conocimiento y experiencias.A5 Que las soluciones y los modelos de gestin hdrica se adapten a los niveles de desarrollo, cultura, y capacidades socia-les y econmicas de cada territorio y sociedad.A8 Que el abastecimiento de agua potable y la recoleccin y el tratamiento de las aguas residuales son prioritarios. Lasadministraciones pblicas deben garantizarlos con tarifas justas y que aseguren la cobertura de los costes.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

Aguadulce

DISTRIBUCIN DEL AGUA EN LA TIERRA

Aguasalada

(ocanos)

3%0,3%

2%

97%

Otros En superficie

Agua en la tierra Agua dulce(slida-lquida)Agua dulce en

superficie (lquida)

Subterrnea

Casquetespolares

yglaciares)

0,9%

30,1%

68,7%

Pantanos

Lagos

Ros

11%

87%

Densidad

_20 20

1

0,97

0,98

0,99

40 60 800 T (C)

( )gmL


B. A LOS PODERES PBLICOS, USUARIOS DEL AGUA Y CIUDADANOSB1 Que se protejan de modo eficaz los ecosistemas, por su valor intrnseco y para garantizar las fuentes de agua.B5 Que se someta al control pblico la gestin de los servicios pblicos de agua y saneamiento.B12 Que se apliquen criterios de racionalidad econmica que promuevan la eficiencia y la sostenibilidad, al tiempo queincorporen principios de justicia social y ambiental en la gestin del agua.

LEE Y COMPRENDE.Arriba y cada vez ms lejos!

1. De qu materiales era el primer globo diseado por los hermanos Montgolfier?Constaba de un saco de lino esfrico recubierto de papel

2. Los globos modernos, qu combustible queman?Propano

3. Qu tipo de globo se emple en la primera circunnavegacin de la Tierra?Se emple un globo de helio.

4. Cmo influye la densidad de los gases para que los globos aerostticos asciendan?Deben usarse gases menos densos que el aire, como el helio o el hidrgeno (aunque este ltimo es inflamable ymuy peligroso)

5. Qu tipo de bolsa emple Charles en el diseo de su globo y por qu?Fabric una bolsa de seda recubierta con hule, porque el hidrgeno puede escapar con facilidad de una bolsa de papel.

6. En la actualidad los globos que vuelan ms tiempo cuentan con una o ms celdas, de qu son?Cuentan con una o ms celdas llenas de helio (no inflamable) y tambin una celda en la cual se puede calentar aire.

7. Explica, con ayuda del diccionario, el significado de las siguientes palabras: pie, libra, milla, aerosttico, hule.Pie: Medida de longitud usada en muchos pases, aunque con varia dimensin. En Castilla equivale a 28 cm.Libra: Unidad de peso anglosajona que equivale a 453,5 gramos.Milla: Medida de longitud itineraria, que adopta distintos valores segn los usos. La milla terrestre equivale a 1609metros.Aerosttico: Que se mantiene en equilibrio en el aire.Hule: Tela resistente y flexible barnizada al leo por uno de sus lados o plastificada para impermeabilizarla.

8. En los primeros globos aerostticos, por qu la densidad del gas en el interior de los mismos es menor que lade la atmsfera circundante?En un globo aerosttico, cuando se calienta el aire se expande. Ante la imposibilidad de aumentar el volumen den-tro del globo, el aire sale del mismo y, como resultado, queda menos aire en l. Al haber menos masa de aire enun mismo volumen, el gas del interior del globo tiene menor densidad que la atmsfera circundante, por lo cual elglobo asciende.

9 En los globos actuales, cul es la misin del helio? Cul es la misin de la celda que contiene aire que se pue-de calentar?El helio permite que el globo se eleve y la celda que contiene aire caliente permite realizar ajustes en la elevacin:desplazndose a una altitud distinta o compensando el enfriamiento del helio durante la noche.

10. Escribe un texto sobre la evolucin de los globos aerostticos, desde el primero, el de los Montgolfier, hasta losactuales que han circunvalado el mundo.La mayora de nosotros estudiamos que los hermanos Montgolfier fueron los primeros que pusieron un globo aeros-ttico en el aire, sin embargo, merece la pena considerar como pionero de esta forma de volar al francs Pilatre deRocier. Dicho personaje realiz el que podemos considerar como primer vuelo tripulado en 1783. Conjuntamen-te con el Marqus de Arlands, consiguieron elevarse con un globo alimentado por el humo de una hoguera unos1000 metros de altura, recorriendo una distancia aproximada de 12 kilmetros.Durante el siglo XIX, la evolucin de los globos aerstticos dio paso a los nuevos dirigibles que, para mantenerseelevados disponan de un depsito estanco de gas menos denso que el aire, y tambin de un motor que permitadeterminar con exactitud el recorrido a realizar.Los fatales accidentes que en las primeras dcadas del siglo XX ocurrieron con este tipo de aeronaves, unidos a losavances de la aviacin convencional a hlice, hicieron que los globos quedaran relegados a u

solucionario 3 eso fisica y quimica tema 2

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