marjal

marjal

3

Físi

ca i Q

uím

ica

Física i Química 3ESOCiències de la Naturalesa

BLOC I: QUÍMICA (1)

3

mar

jal

Físi

ca i Q

uím

ica

BLO

C I:

QU

ÍMIC

A (1

)

uími 33Edició actualitzada

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

Matèria de Ciències de la Naturalesa, FÍSICA I QUÍMICA 3Educació Secundària Obligatòria

BLOC I: QUÍMICA (1)

Projecte i edició: marjal-grup edebé

Direcció general: Antoni Garrido GonzálezDirecció d’edició de continguts educatius: Maria Banal MartínezCoordinació editorial marjal: Francisco Ortiz AhullóDirecció de l’àrea de Ciències i Tecnologia: Josep Estela HerreroDirecció de pedagogia: Santiago Centelles CerveraDirecció de producció: Joan López Navarro

Equip d’edició de marjal:

Edició: M. Roser Sánchez Gimeno, Núria Lorente Pla, Manuel Martín Doménech, Cristina Vergara Torrente i Carles Prósper GisbertPedagogia: Elsa Escolano LumbrerasIl·lustració: Robert Maas OlivesCoberta: Lluís Vilardell Panicot i Mónica González López

Col·laboradors:

Text: Tomás García Pozo, María Ángeles Jurado Cardelús, Maialen Zabaljauregui Marcuerquiaga i idem SLCorrecció: Rubén Luzón Díaz, Maite Reus San Bartolomé i Eduard Marco EscamillaDibuixos: Pedro Luis León Celma, Carlos Salom Galofré i Baber, scpFotografies: Gonzalo Cáceres Dancuart, Pedro Carrión Juárez, AGE Fotostock, Latinstock, El Mundo, Jupiter Images, Cover, HighRes Press Stock, Prisma, Stock Photos, Photos.com i arxiu edebéFotografia de coberta: GettyimagesPreimpressió: Baber, scp

Agraïments: Ventus Ciència Experimental SL, RSF Maquinaria i Laboratori d’anàlisi químic CNIM-SIC

És propietat de marjal-grup edebé© marjal-grup edebé, 2012Alt Palància 6, baix46920 Mislata (València) www.edebe.com

ISBN 978-84-8348-272-8 (obra completa)Depòsit Legal: B. 15863-2012Imprés a EspanyaPrinted in SpainEGS - Rosario, 2 - Barcelona

Aquest llibre forma part del projecte editorial edebé i ha sigut elaborat segons les disposicions i normes curriculars que desenvolupen la Llei Orgànica d’Educació (LOE) de 3 de maig de 2006.

Qualsevol forma de reproducció, distribució, comunicació pública o transformació d’aquesta obra només pot ser realitzada amb l’autorització del seus titulars, llevat d’excepció prevista per la llei. Dirigisca’s a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos) si necessita fotocopiar o escanejar fragments d’aquesta obra (www.conlicencia.com; 91 702 19 70 / 93 272 04 45).

Els editors han fet tot el possible per a localitzar els titulars dels materials que puguen aparéixer a l’obra. Si involuntàriament se n’ha omés algun, els editors repararan l’error quan siga possible.

El llibre inclou una selecció acurada d’enllaços de pàgines web que el grup edebé considera que poden ser d’interés. Tanmateix, aquestes pàgines no li perta-nyen. Per tant, el grup edebé no pot garantir-ne la permanència ni la variació dels seus continguts i tampoc no es pot fer responsable dels possibles danys que es puguen derivar de l‘accés o de l’ús de les pàgines.

ADVERTIMENT: Totes las activitats que conté aquest llibre s’han de fer en un quadern a part. Els espais inclosos en les activitats són simplement indicatius i la seua finalitat, didàctica.

1010

1

CONTINGUTS1. Fenòmens físics i químics

2. Les magnituds físiques i la seua mesura2.1. Sistema Internacional d’unitats2.2. Transformació d’unitats2.3. Notació científica

3. Caràcter aproximat de la mesura3.1. Errors experimentals3.2. Xifres significatives

4. El mètode científic

5. El treball de laboratori5.1. El material de laboratori5.2. La seguretat al laboratori

La mesura. El mètode científic

11

COMPETÈNCIES BÀSIQUESCompetència en comunicació lingüística

• Redactar informes científics per a comunicar les conclusions de diferents treballs de recerca de la manera més apropiada.

Competència matemàtica

• Interpretar taules i gràfics i utilitzar mesures de magnituds bà­siques i derivades per a comprendre diferents contextos de la vida quotidiana.

Competència en el coneixement i la interacció amb el món físic

• Diferenciar el coneixement científic d’altres formes de pensa­ment humà i mostrar conductes relacionades amb l’activitat científica.

• Comprendre els símbols de perill en els productes químics i guardar les normes de seguretat en el laboratori.

Tractament de la informació i competència digital

• Fer un ús habitual de les possibilitats de les TIC per a processar, recopilar, presentar i transmetre informació de manera crítica i responsable.

Competència social i ciutadana

• Identificar les unitats del sistema anglosaxó i valorar les seues característiques socioculturals.

PREPARACIÓ DE LA UNITAT • Esmenta les diferents ciències de la naturalesa que conegues

i explica de què s’ocupa cadascuna.

• Relaciona cada magnitud física amb la seua unitat correspo­nent en l’SI.

longitudtempsvelocitatmassaenergia

quilogrammetre/segonjoulesegonmetre

• Posa cinc exemples de magnituds físiques d’ús freqüent en la vida quotidiana.

• Busca informació i descriu les següents característiques d’una balança: exactitud, resolució o sensibilitat i precisió.

• Esmenta i descriu la utilitat de cinc instruments que pots trobar en un laboratori de ciències.

La nanotecnologia s’encarrega de dissenyar i manipular materials i estructures de la grandària de les molècules, això és, a escala nano (1 nm 5

5 1029 m). El terme nanotecnologia el va donar a conéixer l’enginyer Kim Eric Drexler durant la dè­cada de 1980, quan parlava d’aquests dispositius, molt més menuts que la grandària d’una cèl·lula. No obstant això, es considera que el pare de la na­notecnologia és el físic Richard Phillips Feynman, qui el 1959 ja pensava en la possibilitat de fabricar circuits nanomètrics per a ordinadors.

— Busca informació sobre les aplicacions de la nanotecnologia, especialment en medicina i medi ambient. Pots consultar la web http://www.nano.gov/you/nanotechnology-bene fits.

1. Digues si els processos següents són físics o químics:

a) En la fermentació, el sucre es transforma en alcohol i diòxid de carboni; b) l’aigua d’una glaçonera col·locada al conge­ lador es transforma en glaçons; c) dissolució d’un comprimit efervescent en aigua i d) quan es colpeja una campaneta es genera un so.

ACTI

VITA

TS1. Fenòmens físics i químicsLa ciència és un conjunt de coneixements del món físic que s’han obtingut a través de l’observació, l’experimentació i el raonament. Aquests coneixements, una vega­da ordenats i estructurats, donen origen a les teories, els principis i les lleis.

L’ésser humà sempre ha sentit curiositat per la naturalesa que l’envolta, ha obser­vat els canvis que experimenten els cossos i s’ha preguntat com ocorren aquests canvis i per què.

Si observem el nostre entorn, podem apreciar multitud de fenòmens, és a dir, canvis que es produeixen en els cossos materials.

Fenòmens físics

En bullir l’aigua, aquesta es transforma en vapor d’aigua.

El sucre en l’aigua es dissol to­talment.

En aquests processos les substàncies no es transformen en altres diferents de les inicials. Es tracta de fenòmens físics. Aquest tipus de fenòmens és objecte d’estudi de la física.

La física és la ciència que estudia els fenòmens físics, és a dir, aquells pro­cessos en què la composició d’una substància no canvia ni s’originen noves substàncies.

Fenòmens químics

En cremar carbó queden les cendres i es desprén fum.

El ferro exposat a la intempèrie reacciona amb l’oxigen de l’aire i s’oxida.

En aquests processos una o diverses substàncies es transformen en una altra o unes altres diferents de les inicials. Es tracta de fenòmens químics. La ciència que s’encarrega d’estudiar­los és la química.

La química és la ciència que estudia els fenòmens químics, és a dir, aquells processos en els quals una o més substàncies canvien la seva composició i es transformen en unes altres.

Unitat 112

13La mesura. El mètode científic

2. Les magnituds físics i la seua mesura

En la nostra vida quotidiana assignem propietats als objectes i cossos que ens envolten. Aquestes les podem diferenciar en propietats que es poden mesurar i propietats no mesurables.

Així, per exemple, el color, l’elegància, la bellesa... no són mesurables. En canvi la massa, la temperatura, la capacitat... les podem mesurar, és a dir, els assignem un valor numèric en certa escala. En aquest cas diem que són magnituds físiques.

Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser mesurada.

Per a mesurar una magnitud física comparem el seu valor amb una referència que anomenem unitat de mesura.

2.1. Sistema Internacional de unidades

Per a resoldre el problema que suposava l’ús d’unitats diferents en diferents llocs del món, en l’XI Conferència General de Pesos i Mesures (París, 1960) es va establir el Sistema Internacional d’unitats (SI).

— El SI consta de set unitats bàsiques que s’utilitzen per a expressar les mag-nituds físiques bàsiques. A partir d’elles queden determinades les unitats i magnituds derivades.

MAGNITUD BÀSICA UNITAT SÍMBOL

Longitud metre m

Massa quilogram kg

Temps segon s

Intensitat de corrent ampere A

Temperatura kelvin K

Intensitat lluminosa candela cd

Quantitat de substància mol mol

— Les magnituds derivades són el resultat d’operar matemàticament amb les magnituds bàsiques.

MAGNITUD DERIVADA UNITAT SÍMBOL

Superfície metre quadrat m2

Volum metre cúbic m3

Velocitat metre per segon m/s

Densitat quilogram per metre cúbic kg/m3

Força newton N (kg?m/s2)

MÚLTIPLES I SUBMÚLTIPLES DE LES UNITATS DE L’SI

FACTOR PREFIX SÍMBOL

1024 yotta Y

1018 exa E

1012 tera T

109 giga G

106 mega M

103 kilo o quilo k

102 hecto h

101 deca da

1021 deci d

1022 centi c

1023 mil·li m

1026 micro m

1029 nano n

10212 pico p

10218 atto a

10224 yocto y

Els prefixos designen la potència de deu per la qual es multiplica la unitat.

FIXA’T

Els símbols de les unitats de les dife­rents magnituds, tant bàsiques com derivades, s’escriuen sempre en sin­gular i amb minúscula, excepte les que fan referència a una persona, com ara K (kelvin), Pa (pascal) o W (watt).

2.2. Transformació d’unitats

De vegades per a expressar el valor d’una magnitud no s’utilitza la unitat que estableix el SI, ja que la magnitud que es desitja mesurar és molt gran o molt menuda, o bé perquè s’utilitzen unitats tradicionals pròpies.

En aquests casos hem de transformar unes unitats en unes altres mitjançant fac-tors de conversió.

Un factor de conversió és una fracció igual a la unitat que expressa l’equiva­lència entre dues unitats.

En un factor de conversió el numerador i denominador són mesures iguals expres­sades en diferents unitats.

1 km 5 1 000 m

1 km Factor de conversió: ––––––––– 1 000 m

Així, en multiplicar una mesura per un factor de conversió no canvia el valor d’aquesta.

2. Digues quina és la unitat de les magnituds físiques següents en l’SI.

superfície ­ volum ­ densitat ­ força ­ pressió ­ velocitat ­ acceleració

3. Efectua les transformacions següents:

a) 454,6 cm a m c) 0,36 m3 a dm3 e) 20 148 h a anys

b) 25 500 g a kg d) 7 dies a s f ) 50,4 km/h a m/s

ACTI

VITA

TS

Volem expressar en metres una mesura presa en centímetres, 1 245 cm.

PROCÉS APLICACIÓ

1. Busquem l’equivalència entre centímetres i metres.

100 cm 5 1 m

2. Multipliquem la mesura pel fac­tor de conversió corresponent.

1 m 1 245 cm ? ––––––––– 100 cm

En el numerador situem la mesura en què vo­lem expressar el resultat, m, i en el denomina­dor l’equivalent en cm.

3. Operem i simplifiquem unitats i obtenim el resultat final.

1 m 1 245 1 245 cm ? –––––––– 5 ––––––– m 5 12,45 m 100 cm 100

EXEM

PLE

1

Unitat 114

2.3. Notació científicaA voltes, per a expressar nombres molt grans o molt menuts (enters o de ci­ mals), es recorre a la notació científica que ens permet manejar­los amb més facilitat.

Un nombre expressat en notació científica estarà format per un nombre deci­mal amb una part sencera d’una sola xifra diferent de zero, multiplicat per una potència de 10 d’exponent sencer.

Vegem­ne uns exemples:

VALOR APROXIMAT DE LA MASSA EXPRESSAT...

AMB TOTES LES XIFRES EN NOTACIÓ CIENTÍFICA

Una balena 100 000 kg 1 ? 105 kg

Sputnik 1 100 kg 1 ? 102 kg

Una xocolatina 0,01 kg 1 ? 1022 kg

Una gota de pluja 0,000 001 kg 1 ? 1026 kg

Expressa en notació científica les quantitats següents: a) 773,344 8; b) 0,002 98.

a) Escrivim la quantitat desplaçant la coma decimal cap a l’es­querra, de manera que la part sencera es reduïsca a una sola xifra no nul·la.

) )

Movem la coma dos espacis.

773,344 8 f 7,733 448

Multipliquem la quantitat resultant per una potència de 10 d’exponent igual al nombre d’espais que hem mogut la coma, en aquest cas, 2.

Com que hem desplaçat la coma cap a l’esquerra, l’expo­nent de la potència de 10 és positiu.

7,733 448 ? 102

b) Escrivim la quantitat desplaçant la coma decimal cap a la dreta, de manera que la part sencera es reduïsca a una sola xifra no nul·la.

0,002 98 f 2,98)) )

Movem la coma tres espacis.

Multipliquem la quantitat resultant per una potència de 10 d’exponent igual al nombre d’espais que hem mogut la coma, en aquest cas, 3.

Com que hem desplaçat la coma cap a la dreta, l’exponent de la potència de 10 és negatiu.

2,98 ? 1023

EXEM

PLE

2

4. Expressa en notació científica.

a) 6 980 410 d) 0,079

b) 400 000 000 e) 0,000 02

c) 7 835 136 843 548 f ) 0,000 000 542

5. Expressa en notació científica el volum de 0,000 2 m3 de mercuri.

6. Per a comparar nombres escrits en notació científica has de tindre en compte:

— Dos nombres amb diferent potència de 10: serà ma­jor el de major exponent.

— Dos nombres amb la mateixa potència de 10: serà major el de major xifra davant de la potència.

Tenint en compte aquestes normes, compara els nom­bres següents i indica quin és major:

a) 2, 56 ? 1023 i 1,23 ? 1023

b) 3,07 ? 105 i 8,799 ? 104

c) 7,08 ? 105 i 5,799 ? 1024

d) 4,06 ? 106 i 8,799 ? 102

7. Entra a la pàgina http://www.educaplus.org/play.php? id5179&mcid52&PHPSESSID5849a76653042c5837809b8a1c7f46453 i practica la notació científica amb les activitats que et proposa la web.

ACTIVITATS

La Terra té una massa de l’ordre d’1 ? 1024 kg.

La mesura. El mètode científic 15

3. Caràcter aproximat de la mesura

En realitzar qualsevol mesura d’una magnitud física sempre es comet cert error, ja siga per accident, per ús inapropiat de l’instrument de mesura o per les limitacions pròpies d’aquest. Per això, per a conéixer la validesa d’una mesura cal determinar tant l’error experimental com el valor de les xifres significatives.

3.1. Errors experimentalsSi en mesurar la longitud d’un cos la cinta mètrica ens indica el valor d’1,5 m, no significa que mesure 1,500000... m, sinó que la seua mesura és molt pròxima a 1,5 m.

Els mesuraments es veuen afectats per diferents fonts d’error que alteren els resul­tats. Així, distingim els errors següents segons la causa que els provoca.

ERROR DE RESOLUCIÓ ERROR ACCIDENTAL O ALEATORI ERROR SISTEMÀTIC

És degut a la limitació dels apa­rells de mesura per a mesurar variacions d’una magnitud.

Per exemple, si per a mesurar un volum utilitzem una pro­veta graduada en mL, tindrem una imprecisió en la mesura de l’ordre d’1 mL.

Es comet de forma casual i no pot ser controlat.

Per exemple, un moviment de la superfície sobre la qual està recol­zada la balança, pot provocar des­viacions en el mesurament.

Es deu a un error en l’aparell de mesura o en el seu ús.

Per exemple, un error que es comet freqüentment és l’error de zero o error de calibratge, que consisteix a començar a mesurar sense ajustar correctament el zero de l’instrument de mesura.

Un altre error típic és l’error de paral·laxi, que es comet, per exemple, en mesurar el nivell d’un líquid sense que la visual estiga paral·lela a la superfície d’aquest.

Aquests errors són sempre per excés, o bé sempre per defec­te. Una vegada detectats es poden evitar.

Tipus d’errorPer a conéixer la validesa d’una mesura hem de determinar l’error comés en efectuar­la. Així, hem de distingir entre l’error absolut i l’error relatiu.

• L’error absolut d’una mesura és la diferència, en valor absolut, entre el valor aproximat obtingut en el mesurament i el valor vertader o exacte de la mesura. S’expressa en les mateixes unitats que la magnitud mesurada.

Error absolut 5 ) Valor aproximat 2 Valor exacte ) Ea 5 ) a 2 x )

• L’error relatiu d’una mesura és el quocient entre l’error absolut i el valor verta­der o exacte de la mesura. No té dimensions i determina l’error que es comet per cada unitat de la magnitud mesurada.

Error absolut Error relatiu 5 ––––––––––––––– Valor exacte

Ea Er 5 –––– x

Zero ajustat

Correcte

Incorrecte

Unitat 116

ExactitudL’exactitud d’una mesura és el grau d’aproximació entre el valor obtingut i el seu valor exacte. Una mesura és molt més exacta com menor és el seu error relatiu.

Imagina que un experimentador A comet un error absolut d’1 m en una mesura de 10 m. El seu error relatiu és de 0,1 (10 %), bastant gran. Per contra, un altre experimentador B comet un error absolut de 10 m en una mesura d’1 km. El seu error relatiu és de 0,01 (1 %), més menut. Per tant, la mesura del segon experimen­tador és millor, encara que el seu error absolut siga major.

Resolució i precissióLa primera limitació en l’exactitud d’una mesura es troba en el mateix instrument que s’utilitza per a mesurar. Els instruments de mesura tenen dues propietats im­portants: la resolució i la precisió.

La resolució o sensibilitat d’un instrument és la míni­ ma variació de la magnitud mesurada que detecta un aparell.

Així, si una balança detecta variacions de 0,1 g, però no menors, la seua resolució és de 0,1 g.

La precisió d’un instrument és el grau d’aproximació entre una sèrie de mesures de la mateixa magnitud obtingudes d’igual manera.

Com menor és la dispersió dels resultats, major és la precisió.

Per exemple, si efectuem diverses mesures amb un am­perímetre i els resultats es troben en un interval xicotet, és perquè l’instrument és precís.

I (mA) 2,5 2,4 2,5 2,4 2,5 2,5 2,4

Pesem 20,25 g d’una substància i obtenim un valor de 20,21 g. Calcula els errors absolut i relatiu comesos.

— Dades:

Valor exacte 5 20,25 g

Valor aproximat 5 20,21 g

— Calculem l’error absolut comés en la mesura:

Ea 5 ) 20,21 g 2 20,25 g ) Ea 5 0,04 g

— Calculem l’error relatiu comés en la mesura:

0,04 g Er 5 ––––––––– 5 0,002 20,25 g

També podem expressar l’error relatiu en tant per cent.

Er 5 0,002 ? 100 5 0,2 %

EXEM

PLE

3

FIXA’T

• Com que l’error relatiu expressa l’error comés per unitat de mesura, un error relatiu menor ens indica que la mesura és millor; és a dir, s’acosta més al valor exacte.

• Un instrument precís no significa que siga exacte, ja que el valor exacte de la magnitud podria estar fora de l’interval de mesurament a causa d’un error sistemàtic.

5,7 5,8 5,94,3

8. Digues quines classes d’errors es produeixen segons la causa que els provoca. Explica en què consisteixen i posa un exemple de cadascun.

9. Una bàscula assenyala 67,2 kg com a massa d’una persona la massa real de la qual és de 67,85 kg. Calcula l’error absolut i l’error relatiu de la mesura. Sol.: 0,65 kg; 9,58 ? 1023

10. Explica quina diferència hi ha entre resolució i precisió d’un instrument. Si diem que un aparell és molt precís, això significa que és exacte?

ACTIVITATS

Valor vertader o exacte

Valors obtinguts

La mesura. El mètode científic 17

3.2. Xifres significativesCom hem vist, tota mesura experimental presenta un cert error. Per això, l’expres­sem amb les seues xifres significatives.

Les xifres significatives d’una mesura són totes les que es coneixen amb cer­tesa, més una dubtosa; és a dir, que té un marge d’error.

FIXA’T

En l’expressió d’una mesura, el valor numèric obtingut i l’error correspo­nent han d’estar expressats en les mateixes unitats. A més, l’ordre de l’última xifra decimal ha de ser igual en els dos. En cap cas donarem el resultat amb més xifres de les que l’instrument de mesura aprecia, ja que no són significatives.

Exemple:

(9,81 6 0,01) s

11. Assenyala les xifres significatives de les quantitats següents.: a) 7,01; b) 5,610 ? 102; c) 54,611 0; d) 8,810 0 ? 104; e) 0,003 82.

12. Amb un cronòmetre la resolució del qual és de 0,01 s es fan les mesures següents: 9,79 s, 10 s, 14,5 s. Expressa les mesures amb totes les seues xifres significatives i amb el seu error corresponent. Sol.: (9,79 6 0,01) s; (10,00 6 0,01) s; (14,50 6 0,01) s

ACTI

VITA

TS

CRITERI PER A DETERMINAR SI UNA XIFRA ÉS SIGNIFICATIVA O NO NOMBRE XIFRES SIGNIFICATIVES

Totes les xifres diferents de 0 són significatives. 33 256 5

Els zeros situats entre dues xifres significatives són significatius. 2 305 4

Els zeros al final d’un nombre no decimal no són xifres significatives. 1 570 3

El 0 no és significatiu quan s’utilitza per a indicar la situació de la coma decimal. 0,009 1

En els nombres majors que 1, els zeros a la dreta de la coma són significatius. 4,00 3

Per a evitar la confusió representada pels zeros, utilitzarem la notació científica. En ella, totes les xifres que figuren abans de la potència de 10 són significatives.

9,34 ? 1024

Tres xifres significatives

2,230 ? 105

Quatre xifres significatives

7,0 ? 109

Dues xifres significatives

Expressió d’una mesura experimentalCom que no coneixem el valor exacte, expressarem el resultat d’una mesura mitjançant un interval en què tenim la certesa que aquest valor exacte es troba. Aquest interval ve determinat pel valor numèric obtingut, amb totes les seues xifres significatives, i l’error absolut corresponent, que suposarem igual a la reso­lució de l’instrument de mesura.

Així, una mesura experimental s’expressa d’aques­ ta manera:

Això significa que el valor exacte està situat dins de l’interval d’incertesa que va de 3,503 m a 3,505 m.

Les xifres significatives d’una longitud de 3,504 m són quatre.

D’aquestes, 3, 5 i 0 es coneixen amb certesa i el 4 és dubtosa.

EXEM

PLE

4

3,504 3,5053,503

0,001 0,001

Es coneixen amb certesa.

Quatre xifres significatives

3,504

Està dins d’un marge

d’error.

(3,504 6 0,001) mValor numèric obtingut Error absolut

Valor numèric obtingut

Interval d’incertesa

Unitat 118

4. El mètode científicEls coneixements científics actuals, en contínua evolució, es deuen principalment al treball de recerca dut a terme pels científics.

El sistema de treball rigorós que estableixen per a estudiar els fets i els fenòmens que tenen lloc en la naturalesa s’anomena mètode científic. L’esquema següent reprodueix les diverses fases del mètode científic:

Identificació del problema

Formulació d’hipòtesis

Comprovació d’hipòtesis

Extracció de conclusions

Establiment de lleis i teories científiques

Hipòtesis comprovades?NO SÍ

Comunicació de resultats

A continuació mostrem les etapes del mètode científic:

ETAPES EXEMPLE

1. Identificació del problema. Plantejament del problema que cal investigar. Per a això, ens basem en l’observació sistemà­tica d’un fet o fenomen i tractem de reproduir­lo en el labo­ratori.

A partir de l’observació de la conductivitat de les substàncies dissoltes en aigua, ens plantegem una pregunta:

Totes les solucions aquoses són conductores de l’electricitat?

2. Formulació d’hipòtesi

Una vegada delimitat el problema, formulem alguna supo­sició o hipòtesi que justifique les causes del fenomen. Per a això, prèviament haurem de recopilar informació bibliogrà­fica sobre el tema analitzat.

Una hipòtesi és una conjectura versemblant que pot ser contrastada de manera experimental.

Formulem la hipòtesi següent:

Totes les solucions aquoses són conductores de l’electricitat.

3. Comprovació d’hipòtesi

La hipòtesi es contrasta, és a dir, s’accepta o es rebutja mit­jançant l’experimentació.

Hem d’identificar i controlar les variables que intervenen en el procés.

Durant l’experimentació hem d’anotar amb rigor i exactitud totes les dades obtingudes.

La utilització de taules facilita l’organització de les dades ex­perimentals.

Les gràfiques permeten descobrir regularitats i deduir pautes de comportament.

Dissenyem un dispositiu experimental per a comprovar la con­ductivitat elèctrica de les solucions aquoses.

Fixem les variables: volum de dissolvent (aigua) i massa de solut (sòlid).

Procediment experimental:

4,5 V4 V4,5 V

+ –

La mesura. El mètode científic 19

a) Aboquem 50 mL d’aigua destil·lada en un vas de precipitats. Afegim 2 g de sal comuna i agitem amb una vareta per a dissoldre­la completament. Introduïm els elèctrodes de gra­fit dins del vas, sense que s’establisca contacte entre ells, i comprovem si s’encén la pereta.

b) Repetim el procés anterior utilitzant diferents soluts (sucre, clorur de potassi, urea...) i verifiquem si s’encén la pereta en cada cas o no.

4,5 V4 V4,5 V

+ –

Durant l’experiment, anotem tots els resultats obtinguts en una taula.

SOLUCIÓ A B C D ...

CONDUCTORA Sí No Sí No

4. Extracció de conclusions

Aquesta fase consisteix en la interpretació dels resultats ob­tinguts experimentalment, per a confirmar o rebutjar la hipò­tesi formulada.

Si la hipòtesi plantejada no es confirma, haurem de «retroce­dir» cap a la fase de formulació d’hipòtesi, per a formular una nova hipòtesi que justifique el problema plantejat. I, a partir d’ella, començar un nou procés per a contrastar­la seguint les etapes descrites anteriorment.

En cas que es confirme la hipòtesi formulada, es podrà enun­ciar una llei científica.

Les lleis són hipòtesis confirmades, expressades normal­ment en llenguatge matemàtic.

Les lleis s’integren en teories.

Una teoria és un sistema coherent de coneixements.

L’anàlisi dels resultats demostra que la hipòtesi formulada no es compleix, per tant: no totes les solucions aquoses són conducto- res de l’electricitat.

A partir dels resultats obtinguts, podem plantejar­nos:

Quins són les característiques que determinen la conductivitat elèctrica d’una solució aquosa?

Aquesta pregunta ens conduirà a recopilar nova informació bi­bliogràfica sobre les característiques de les solucions aquoses, la qual cosa ens permetrà, al seu torn, formular una nova hipò­tesi, per exemple:

Les solucions aquoses que contenen ions són conductores elèctri-ques.

I ara hem de dissenyar un nou experiment per a corroborar la veracitat o no de la segona hipótesis.

5. Comunicació de resultats

Una vegada enunciada o perfeccionada una llei, o constatat un fet experimental, hem de donar a conéixer el treball mitjançant un informe científic. Aquest ha d’incloure totes les etapes del treball: observació, plantejament d’hipòtesi, descripció de l’experiment i les dades experimentals obtingudes convenient­ment organitzats i la interpretació dels resultats, si és oportú amb una llei científica.

Presentem un informe del treball efectuat que incloga totes les seues etapes, redactat de forma exacta i rigorosa.

Unitat 120

Una investigadora obté les següents dades experimentals en estudiar la relació entre dues magnituds A i B.

A 5,00 10,00 20,00 25,00

B 75,00 37,50 18,75 15,00

La investigadora afirma que A i B són magnituds inversament proporcionals.

• Representem gràficament les dades.

• Analitzem els resultats per a comprovar si té raó.

Obtenim una gràfica corresponent a una funció de proporcionalitat inversa. Es

compleix que 375 y 5 ––––– x

.

Per tant, la investigadora té raó: A i B són inversament proporcionals.

EXEM

PLE

5 FIXA’T

En èpoques anteriors, els descobri­ments científics quedaven relegats, fonamentalment, a un cercle reduït d’investigadors. Actualment, Inter­net, la televisió, la premsa i la ràdio s’encarreguen de divulgar puntual­ment els avenços científics a la so­cietat. Altres mitjans més especia­litzats, com les revistes científiques, els llibres, els congressos i les reu­nions d’investigadors... permeten la seua divulgació en àmbits cien­tífics.

13. Ordena els processos següents d’acord amb les fases del mètode científic:

• Organització de les dades experimentals.

• Elaboració d’una teoria.

• Formulació d’hipòtesis.

• Extracció de conclusions.

• Comunicació científica.

• Observació.

14. Proposa un procediment per a investigar aquestes hi­pòtesis:

a) El gel es fon a una temperatura fixa.

b) La velocitat de caiguda lliure dels cossos depén de la seua massa.

— Segueix les fases del mètode científic.

ACTIVITATS

B

70

60

30

50

20

40

10

0 5 10 15 20 25 A

La mesura. El mètode científic 21

5. El treball de laboratoriEn general, tot laboratori de ciències està equipat amb determinats instruments i aparells, i es regeix per unes normes d’ús i unes mesures de seguretat, que per­meten dur a terme correctament els experiments.

5.1. El material de laboratoriA continuació, mostrem una sèrie d’instruments d’ús habitual en els laboratoris de física i de química.

MATERIAL ELÈCTRIC

Polímetre digital. Mesura in­tensitats i voltatges.

Font d’alimentació. Generador de corrent elèctric. Pila. Generador de cor rent elèctric continu.

Resistència. Limita la inten­sitat del corrent elèctric.

Cables de connexió. Uneix els diferents components d’un circuit elèctric.

Pereta. Indica el pas de corrent elèctric.

Interruptor. Obri i tanca el circuit.

MATERIAL DE SUPORT

Suport, pinça i nou. Subjecten instru­ments diversos en els muntatges de la­boratori.

Pinça de fusta. Subjecta els tubs d’assaig, per escalfar­los i per a dur a terme reaccions quí­miques.

Trípode i reixeta de ceràmica. Servei­xen per a col·locar recipients sobre el bec de Bunsen.

Unitat 122

MATERIAL DE VIDRE

Proveta. Permet me­surar volums amb una certa precisió.

Pipeta. Permet mesurar volums amb bona preci­sió.

Matràs aforat. Serveix per a preparar solu­cions d’un volum de­terminat.

Matràs d’Erlenmeyer. Re­cipient de reacció. Es pot escalfar i tapar.

Vas de precipitats. Recipient de reacció. Es pot escalfar.

Embut. Serveix per a abocar líquids d’un re­cipient a un altre i per a filtrar.

Vareta. Serveix per a agitar.

Tub d’assaig. Reci­pient de reacció a es­cala reduïda.

Vidre de rellotge. Serveix per a transportar xicotetes quantitats de sòlid.

Comptagotes. Serveix per a abocar gota a gota xicotetes quantitats de líquids.

ALTRES MATERIALS

Bec de Bunsen. Permet escalfar substàncies.

Flascó. Recipient d’ai­gua destil·lada.

Càpsula de porcellana i gresol. Permeten escalfar o fondre sòlids. Serveixen també com a recipients de reaccions que desprenen gran quantitat de calor.

Gradeta. Contenidor de tubs d’assaig.

Balança analítica. Mesu­ra masses amb gran pre­cisió.

Termòmetre. Mesura la temperatura.

Espàtula. Instrument per a manipular sòlids.

Pipetejador. Permet succionar líquids amb la pipeta.

Escombreta. Instru­ment de neteja.

La mesura. El mètode científic 23

5.2. La seguretat al laboratoriAl laboratori s’han de seguir unes normes de seguretat per a l’ús correcte de les seues instal·lacions i materials.

Tots els envasos dels productes químics han d’anar etiquetats. Un dels elements que ha de formar part de l’etiqueta és el símbol que indica el tipus de perill, segons el SGA (Sistema Globalment Harmonitzat de classificació i etiquetatge de productes químics). Aquest sistema d’etiquetatge va ser adoptat per la Unió Europea a finals de 2008 per a tots els seus estats membres.

TIPUS DE PRODUCTE EFECTE PRECAUCIONS

Explosiu Poden esclatar al contacte amb una flama, espurna, electricitat estàtica, da­vall l’efecte de la calor, colps, fricció, etc.

Exemples: nitroglicerina, trinitrotolué (TNT).

Evitar xocs o frecs. Man­tindre allunyats del foc i fonts de calor.

Inflamable Poden cremar fàcilment al contacte amb una font d’ignició (flama, espurna, electricitat estàtica...), per calor o fricció, al contacte amb l’aire o l’aigua, o si s’alliberen gasos inflamables.

Exemples: alcohols, acetona, amoníac, clorobenzé.

Mantindre allunyats de possibles focus d’ignició.

Comburent Productes rics en oxigen que, en contacte amb altres substàncies, sobretot inflamables, poden provocar, avivar o agreujar un incendi o una explosió.

Exemples: peròxid d’hidrogen (aigua oxigenada), nitrit de sodi.

Mantindre allunyats de productes combustibles.

Gas comprimit

Gasos a pressió en un recipient. Alguns poden explotar amb la calor, com els gasos comprimits, liquats o dissolts.

Exemples: metà, propà, clor.

Mantindre allunyats de fonts de calor.

Corrosiu per als metalls

Ataquen i destrueixen metalls.

Exemples: àcid clorhídric, àcid nítric, hidròxid de sodi...

Evitar el contacte amb ob­jectes i superfícies me tàl­liques.

PERILLS PER A LA SALUT

Corrosió cutània

En cas de contacte o projecció, poden provocar danys irreversibles a la pell, els ulls o altres teixits vius.

Exemples: àcid nítric, àcid sulfúric, hidròxid de sodi...

Evitar el contacte amb la pell, els ulls i la boca, i la inhalació dels seus vapors.

Toxicitat aguda

Generen efectes adversos per a la salut, fins i tot en xicotetes dosis i amb conseqüències immediates. Poden provocar nàusees, vòmits, mals de cap i pèrdua de coneixement. En casos extrems poden causar la mort.

Exemples: mercuri, plom.

Evitar el contacte.

Irritació cutània

En contacte amb la pell, els ulls i les mucoses poden produir irritació, al·lèrgies cutànies, somnolència i vertigen.

Exemples: cetones, amoníac, alcohols...

Evitar el contacte amb la pell, els ulls i la boca, i la inhalació dels seus vapors.

Perillós per aspiració

Aquests productes, per inhalació, poden causar a l’organisme efectes molt greus a llarg termini. Poden provocar efectes cancerígens, mutàgens, tòxics per a la reproducció, perjudicar la fertilitat...

Exemples: benzé, clorur de cadmi, triòxid d’arsènic...

Evitar el contacte.

PERILLS PER AL MEDI AMBIENT

Perillós per al medi ambient aquàtic

Provoquen efectes nefastos per als organismes del mitjà aquàtic (peixos, crustacis, algues, plantes aquàtiques, etc.).

Exemples: metalls, alguns compostos inorgànics poc solubles.

Evitar la seua emissió a l’at mosfera i al mitjà aquà­tic.

Unitat 124

Normes de seguretat al laboratori

En el treball de laboratori hem de seguir una sèrie de normes bàsiques per a evitar qualsevol tipus d’accident:

• És obligatori utilitzar bata i treballar amb ulleres de seguretat neutres.

• Convé portar recollits els cabells llargs i procurar que el calçat cobrisca total­ment els peus.

• Està prohibit beure, menjar i fumar en el laboratori.

• L’àrea de treball ha d’estar sempre neta i ordenada, solament amb el material i l’equip necessaris.

• No realitzar cap experiment no autoritzat pel pro­fessor.

• No inhalar, no provar ni olorar cap producte químic.

• Sempre s’ha de pipetejar utilitzant el pipetejador manual.

• No es pot abocar cap producte a la pica sense con­sultar­ho al professor. No s’han d’abocar mai sòlids insolubles en les piques del laboratori.

• Les reaccions que desprenen gasos nocius s’han de realitzar dins de la vitrina amb l’extractor en funcio­nament.

• S’ha de manipular amb molta cura el material de vi­dre, perquè és molt fràgil.

• En finalitzar un experiment, cal netejar i ordenar tot el material utilitzat i l’espai de treball, i llavar­se les mans.

• En cas d’accident, cal mantindre la calma i avisar rà­pidament el professor.

• No ha d’utilitzar­se cap eina o màquina sense conéixer el seu ús, funcionament i normes de seguretat específiques.

• Abans de manipular un aparell o muntatge elèctric, desconnecta’l de la xarxa elèctrica.

• No ha de posar­se en funcionament un circuit elèctric sense que el professor haja revisat la instal·lació.

15. Indica si les afirmacions següents són vertaderes o falses. En el cas de les falses escriu l’afirmació correcta:

a) Un matràs aforat permet mesurar volums variables.

b) La pinça de fusta s’utilitza per a subjectar els tubs d’assaig.

c) Els productes comburents no contenen oxigen.

d) Els productes resultants d’un experiment es poden abocar a la pila del laboratori.

e) Els productes líquids es poden pipetejar sempre amb la boca.

f ) Les reaccions químiques que desprenen gasos es duen a terme en una vitrina amb l’extractor tancat.

ACTIVITATS

La mesura. El mètode científic 25

26

AC

TIV

ITAT

S Caràcter aproximat de la mesura25. Indica com es determina l’error absolut d’una mesura.

26. Quatre alumnes prenen les següents mesures de temps en una carrera de sacs: 2,01 s; 2,11 s; 2,20 s; 2,15 s. Si considerem com a exacte el valor mitjà de les quatre mesures, determina els errors absoluts i els errors relatius de cada mesura.

Sol.: Ea1 5 0,11 s; Ea2 5 0,01 s; Ea3 5 0,08 s; Ea4 5 0,03 s; Er1 5 5,08 %; Er2 5 0,35 %; Er3 5 3,90 %; Er4 5 1,53 %

27. Un cronòmetre marca un temps de 19,4 s en una prova at­lètica. Si sabem que el valor exacte és de 19,78  s, calcula l’error absolut i l’error relatiu de la mesura. Expressa l’error relatiu en tant per cent.

Sol.: 0,38 s; 1,92 %

28. Sònia ha obtingut un valor de 248 g en mesurar una massa el valor exacte de la qual era 252,5 g. Per la seua banda, Jau­me ha obtingut 430 g en una mesura el valor exacte de la qual era 425,4 g. Determina l’error per unitat mesurada que comet cadascun.

— Quina de les dues mesures presenta un error menor?

29. Observa aquests rellotges i indica quina és la resolució o sensibilitat de cadascun dels rellotges representats.

30. Assenyala les xifres significatives de les quantitats següents:

a) 11,1685 c) 6 121,854 e) 0,000 000 7

b) 7,830 ? 104 d) 3,100 ? 103 f ) 9 ? 102

31. Quina diferència referida a les unitats existeix entre un error absolut i un error relatiu?

32. S’ha mesurat una longitud d’11,99 mm amb un micròmetre la resolució del qual és de 10 mm. Expressa la mesura amb totes les seues xifres significatives i amb el seu error corres­ponent. Sol.: (11,99 6 0,01) mm

33. Investiga com poden afectar la temperatura i la humitat ambiental a la mesura del pes d’una substància en una ba­lança analítica.

R

A

A

Fenòmens físics i químics16. Descriu i posa dos exemples de fenòmens físics i dos de

fenòmens químics.

17. Digues si els processos següents són fenòmens físics o quí­mics. Justifica la teua resposta.

a) L’aigua calenta que ix de la dutxa es transforma en va­por d’aigua i entela els espills del bany.

b) En el motor d’un automòbil té lloc la combustió de la gasolina. Els fums produïts s’expulsen pel tub d’esca­pament.

Les magnituds físiques i la seua mesura18. Escriu el nom i el símbol de la unitat de l’SI per a les magni­

tuds físiques següents:

longitud ­ temps ­ massa ­ temperatura energia ­ intensitat de corrent

19. Efectua les transformacions següents. Aplica els factors de conversió necessaris.

a) 0,048 m a cm e) 70,2 km/h a m/s

b) 6 205 m a km f ) 33,5 m/s a km/h

c) 5 687 dm2 a m2 g) 9 setmanes a h

d) 0,009 741 m3 a cm3

20. Expressa en notació científica les quantitats següents:

a) 890 877 000 d) 12 034,098

b) 324,000 348 e) 0,003 405

c) 0,000 000 008 912 3

21. Expressa les quantitats següents en forma decimal amb to­tes les seues xifres:

a) 9,78 ? 105 b) 9 ? 107 c) 12,34 ? 1024 d) 123,09 ? 1026

22. Indica la potència de 10 per la qual es multiplica la unitat que designen els prefixos següents. Observa el model:

a) tera: 1012 c) kilo

b) centi d) nano

23. Pren la mesura a dos objectes quotidians i expressa­la en notació científica. Per exemple: la longitud d’un clip, de la goma d’esborrar...

24. Una nau espacial recorre una distància d’1,35 milions de quilòmetres en 5 dies i 15 hores. Expressa les dues quanti­tats en unitats de l’SI i calcula la velocitat mitjana de la nau.

Sol.: 1,35 ? 109 m; 4,86 ? 105 s; 2,78 ? 103 m/s

R

R

R

A

Unitat 1

27

41. Repassa les normes de seguretat en el laboratori i respon:

a) On s’han de realitzar les reaccions que desprenen gasos nocius?

b) Com s’ha de pipetejar un líquid?

c) Per què són necessàries les ulleres de seguretat?

Connecta’t42. Una investigadora anota les posicions i els temps d’un ob­

jecte en moviment amb aquests resultats:

t (s) 0 1 2 3 4 5

s (m) 0 1,5 6,0 13,5 24,0 3,75

La investigadora es pregunta si l’espai recorregut segueix una llei proporcional al quadrat del temps. Comprova si la seua hipòtesi és correcta. Per a fer­ho:

— Usa un full de càlcul per a crear una taula de valors de la posició i el temps al quadrat.

— Representa gràficament la posició (en ordenades) en funció del temps al quadrat (en abscisses). Utilitza el mateix full de càlcul, o bé un altre programa informàtic.

A la vista de la gràfica expressa les teues conclusions.

43. Connecta’t a la pàgina http://recursostic.educacion.es/descartes/web/materiales_didacticos/notacion/index.htm, on trobaràs informació sobre la utilització de la nota­ció científica. Fes les diferents activitats que et proposen i respon a les preguntes següents:

a) En quins casos és convenient escriure un nombre en notació científica?

b) Posa exemples de mesures de longitud, massa i temps que necessites expressar en notació científica.

c) Com introdueixes un nombre en notació científica a la calculadora?

44. En la unitat hem vist que les xifres significatives d’una me­sura són totes les que es coneixen amb certesa, més una que té un marge d’error.

a) Visita la pàgina http://www.educaplus.org/formula-rios/cifrassignificativas.html. Repassa els criteris que has de seguir per a decidir si una xifra és significativa o no i aplica’ls a les activitats que et proposen.

b) Utilitza la pàgina http://www.numeroalazar.com.ar per a generar nombres aleatoris i determina la quantitat de xifres significatives de cadascun. En primer lloc prova amb una sèrie de cinc nombres naturals i, a continua­ ció, amb una altra sèrie de cinc nombres decimals.

REl mètode científic34. Exposa, en ordre, les etapes del mètode científic.

35. Efectua aquesta pràctica i veuràs que la força d’espenta que un líquid exerceix sobre un cos submergit en aquest depén de la densitat del mateix líquid.

— Ompli d’aigua un got gran en el qual càpia folgadament un ou de gallina.

— Introdueix en el got un ou de gallina fresc. Observaràs que va al fons.

— Afig en l’aigua dues o tres cullerades de sal i agita amb una vareta fins que es dissolga totalment.

— Observa si l’ou sura. Si no és així, afig més sal i agita amb la vareta per a dissoldre­la fins que l’ou sure.

— Interpreta el que ha passat. Augmenta la força d’espenta en dissoldre la sal en l’aigua? Per què?

— Redacta un informe científic sobre l’experiència realit­zada.

36. Un científic que estudia la relació entre les magnituds V i I obté les dades següents:

V (V) 1,2 3,6 6,0 8,4 10,8 13,2

I (A) 0,05 0,15 0,25 0,35 0,45 0,55

Representa gràficament les dades i indica si corresponen a una funció coneguda.

37. Suggereix un procediment per a comprovar la hipòtesi: «El període d’oscil·lació d’un pèndol depén de la massa del pèndol i de la longitud de la corda». Segueix les fases del mètode científic.

38. Relaciona les funcions següents amb les representacions gràfiques corresponents.

a) y 5 k ? x

b) y 5 a 1 k ? x

El treball de laboratori39. Explica per a què s’utilitzen els instruments se güents: pila,

polímetre digital, matràs d’Erlenmeyer, pipeta, gresol.

40. Explica què signifiquen aquests símbols de les etiquetes dels envasos i quines precaucions s’han de prendre per a manipular aquest tipus de productes.

A

AY

X

Y

X

E

1 2

La mesura. El mètode científic

28

CIÈN

CIA

I SO

CIET

AT EL METRE PATRÓ

El metre, que va donar nom al Sistema Mètric Decimal i del qual es derivarien el litre i el quilo­gram, va ser establit el 1795 per l’Assemblea durant la Revolució Francesa, d’acord amb les recomanacions de l’Acadèmia de Ciències.

La longitud del metre corresponia a la deumilionèsima part del quadrant del meridià terrestre segons els mesuraments que havia fet el 1731 Jorge Juan d’Ulloa a Sud­amèrica i que van re­petir més tard els científics francesos el 1792, entre Dunkerque i Barcelona.

El 1799 es van repetir les mesures i es va materialitzar el metre en un regle de platí iridiat dipositat a França, en el BIPM (Bureau International des Poids et Measures) de Sèvres, París.

Posteriorment, les necessitats de la indústria van sobrepassar la precisió d’aquest metre material i els laboratoris de metrologia es van ocupar d’idear un muntatge de laboratori, que permetera reproduir a voluntat i amb major precisió la longitud metre.

Així, les definicions del metre patró han anat evolucionant i sent cada vegada més precises, fins a l’última de 1983.

ANY ORGANISME DEFINICIÓ

1795 Assemblea Francesa 1/10 000 000 del quadrant del meridià terrestre.

1799 Assemblea Francesa Materialització del valor anterior en un regle de platí. Dipositat en els arxius de França.

1889 1a C.G.P. i M. Patró material internacional de platí iridiat, a traços. Dipositat en el BIPM. És anomenat metre internacional.

1960 11a C.G.P. i M. 1 650 763,731 en el buit de la radiació del Criptó 86 (transició entre els nivells 2 p10 i 5 d5) (Incertesa 1 ? 1028)

1983 17a C.G.P. i M. Longitud del trajecte recorregut en el buit per la llum durant 1/299 792 458 s. (Incertesa 1 ? 10210)

Font: BIPM (Bureau International des Poids et Measures). C.G.P. i M.: Conferència General de l’Oficina Internacional de Pesos i Mesures.

EL DISTANCIÒMETRE LÀSER

Un distanciòmetre làser és un aparell que ens permet mesurar la distància entre dos punts amb gran precisió.

Aquests dispositius funcionen segons el principi del temps de vol: es calcula el temps que tarda el senyal de llum a anar i tornar a un objecte i, a par­ tir d’aquesta dada, es calcula la distància, ja que la velocitat de la llum és constant.

Normalment, aquests aparells s’utilitzen en entorns de construcció i en to­pografia, arquitectura i disseny. Els models més senzills també s’usen en activitats d’oci, com golf, tir amb arc, etc.

MESURES ANGLOSAXONES

UNITATS DE LONGITUD UNITATS DE CAPACITAT UNITATS DE MASSA

UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI UNITAT MÚLT./SUBMÚLT. SI

Milla* 1 760 iardes 1,609 km Galó** – 4,546 L Lliura 16 unces 453,6 g

Iarda 36 polzades 0,914 4 m Quart 1/4 de galó 1,137 L Unça – 28,35 g

Peu 12 polzades 30,48 cm Pinta 1/8 de galó 0,568 L

Polzada – 25,4 mm

* Es refereix a la milla terrestre. La milla marina equival a 1,852 km. ** Es refereix al galó anglés. El galó americà equival a 3,786 L.

Unitat 1

29La mesura. El mètode científic

• La física és la ciència que estudia els fenòmens físics, és a dir, aquells processos en què la composició d’una substància no canvia ni s’originen noves substàncies.

• La química és la ciència que estudia els fenòmens químics, és a dir, aquells processos en els quals una o més substàncies canvien la seua composició i es transformen en unes altres.

• Una magnitud física és tota propietat dels cossos que pot ser mesurada.

MAGNITUD BÀSICA UNITAT ABREVIATURA

Longitud metre m

Massa quilogram kg

Temps segon s

Intensitat de corrent ampere A

Temperatura kelvin K

Intensitat lumínica candela cd

Quantitat de substància mol mol

• Un factor de conversió és una fracció igual a la unitat que expressa l’equivalència entre dues unitats.

1 km 36 500 m ? ––––––––– 5 36,5 km 1 000 m

• Un nombre expressat en notació científica estarà format per un nombre decimal amb una part sencera d’una sola xifra diferent de zero, multiplicat per una potència de 10 d’expo­nent sencer.

VALOR NOTACIÓ CIENTÍFICA

100 000 1 ? 105

0,000 001 1 ? 1026

• L’error absolut d’una mesura és la diferència, en valor abso­lut, entre el valor aproximat obtingut en el mesurament i el valor vertader o exacte de la mesura. S’expressa en les matei­xes unitats que la magnitud mesurada.

Error absolut 5 ) Valor aproximat 2 Valor exacte )

Ea 5 ) a 2 x )

• L’error relatiu d’una mesura és el quocient entre l’error abso­lut i el valor vertader o exacte de la mesura. No té dimensions i determina l’error que es comet per cada unitat de la magni­tud mesurada.

Error absolut Error relatiu 5 ––––––––––––––– Valor exacte

Ea Er 5 ––– x

• Les xifres significatives d’una mesura són totes les que es coneixen amb certesa, més una dubtosa; és a dir, que té un marge d’error.

• Una mesura experimental s’expressa mitjançant un interval determinat pel valor numèric obtingut amb totes les seues xifres significatives, i l’error absolut corresponent, que supo­sarem igual a la resolució de l’instrument de mesura.

(4,50 6 0,05) g valor numèric error obtingut absolut

• El mètode científic consta de les fases següents: identificació del problema, formulació d’hipòtesi, comprovació d’hipòtesi, extracció de conclusions i comunicació de resultats.

• Alguns dels instruments i productes que s’utilitzen al labora­tori poden resultar perillosos si no es manipulen correcta­ment. Per tal d’evitar riscos, hem de respectar sempre les normes de seguretat i observar els símbols que apareixen en l’etiqueta dels envasos.

SÍNTESIAVA

LUA

CIÓ

1. Quina és la unitat de temperatura en l’SI?

2. Quins factors de conversió necessites per a transformar setmanes en segons?

3. Determina a quants metres per segon equival la velocitat de 27 km/h.

4. Expressa en notació científica aquestes quantitats:

a) 421 000 000 b) 0,000 288 3 c) 0,000 000 460 50

5. Si pesem 2,546 g (valor exacte) d’una substància, obtenim un valor de 2,57 g. Calcula els errors absolut i relatiu co­mesos.

6. Quin nom rep la variació mínima d’una magnitud que de­tecta un aparell de mesura?

7. Per a mesurar l’estatura d’una persona utilitzem una cinta mètrica la resolució de la qual és d’1 mm. Si el valor obtin­gut és de 151,7 cm, escriu l’expressió de la seua mesura.

8. Quin nom rep la hipòtesi confirmada, expressada en for­ma matemàtica, de les regularitats observades en un fet o fenomen natural?

9. Què indica aquest símbol en un envàs? Quins són els seus efectes?