Fuera de

SERIE

Fuer

a de

SERI

E

NAP: 1.er Y 2.º AÑO (ESB)

PBA: 2.º AÑO (ESB)

CABA: 1.er AÑO NES

Materiales, fuerzas y energía

Física yquímica I

educ

ació

n se

cund

aria

educ

ació

n se

cund

aria

LIBRO PARA EL DOCENTE

106108_TD_FQ.indd 1 16/12/14 15:17

Fuera de

SERIE

Física yQuímica IMateriales, fuerzas y energía

LIBRO PARA EL DOCENTE

Dirección EditorialFlorencia N. Acher Lanzillotta

Coordinación EditorialMariana Stein

AutoríaRaúl Bazo y Marta Bulwik

CorrecciónAlan Orlando Blinkhorn

Dirección de arteNatalia Fernández

Asistencia de arteCecilia Aranda y Luciano Andújar

Diseño de tapa Cecilia Aranda

Diseño de maquetaNatalia Fernández, Cecilia Aranda y Luciano Andújar

DiagramaciónLuciano Andújar

Documentación fotográficaMariana Jubany

Preimpresión y producción gráficaFlorencia Schäfer

© 2014, Edelvives. Av. Callao 224, 2º pisoCiudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina.

Este libro se terminó de imprimir en el mes de enero de 2015.

Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.

Libro para el docente Física y Química / Raúl Bazo y Marta Bulwik; dirigido por Florencia N. Acher Lanzillotta; edición a cargo de Mariana Stein. - 1ª ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2015. 48 p. ; 27 x 21 cm.

ISBN 978-987-642-346-5

1. Planificación de la Educación. 2. Formación Docente. I. Bulwik, Marta II. Acher Lanzillotta, Florencia N., dir. III. Stein, Mariana, ed. IV. Título CDD 371.1

LIBRO PARA EL DOCENTE

4 Sobre el libro Física y Química I. Materiales, fuerzas y energía

5 Planificación

9 Cuestiones didácticas

11 Orientaciones y respuestas sugeridas

16 Capítulo 1: Los materiales

18 Capítulo 2: La energía

23 Capítulo 3: Átomos, moléculas e iones

28 Capítulo 4: Fuerzas y campos

33 Capítulo 5: La corriente eléctrica

38 Capítulo 6: Estructura, propiedades y usos de los materiales

42 Capítulo 7: La energía, los materiales y el ambiente

ÍNDICE

Sobre el libro Física y Química I. Materiales, fuerzas y energía

Selección temáticaPara la organización de este libro se tuvieron en cuenta los contenidos que se contemplan en las asignaturas relacionadas con Física y Química en los Núcleos de Aprendizaje Prioritarios (NAP) correspondientes a los ejes “El mundo físico” y “Los materiales y sus cambios”, del Ciclo básico de la secundaria; y los contenidos de los diseños curriculares de las asignaturas relacionadas con Física y Química básicas de las provincias de Córdoba, Santa Fe, Tucumán y Buenos Aires.

Se han privilegiado aquellas temáticas que más aportan a la cultura científica de los ciudadanos, esto es, a la formación necesaria para reconocer cuestiones vincu-ladas con la ciencia y la tecnología, reflexionar sobre su impacto a nivel personal, social y ambiental, asumir una actitud crítica y propositiva sobre problemas social-mente relevantes, como los vinculados con el ambiente y la salud, entre otros.

Recorridos posiblesEl libro consta de siete capítulos. Tres de ellos (2, 4 y 5) se desarrollan alrededor del eje “El mundo físico”, y otros tres (1, 3 y 6) se vinculan con el eje “Los mate-riales y sus cambios”. El último capítulo (7) integra temáticas de ambos ejes. Así, este libro admite tres recorridos diferentes:a. Capítulos 1, 3, 6 y 7.b. Capítulos 2, 4, 5 y 7.c. Capítulos 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7.

El recorrido a hace foco en Química; el recorrido b, en Física; y el c corresponde a una mirada de los fenómenos naturales desde la Física y la Química.

EnfoqueA lo largo del libro, nos propusimos que los alumnos se acerquen a las formas de hacer y de pensar de los científicos, a los modos de “hacer ciencia”, esto es, a la construcción de los conocimientos científicos. En nuestras clases, hacemos “ciencia escolar”, que tiene características similares a la de los científicos, pero con diferente objetivo, el educativo, y en otro contexto, el escolar.

Las clases de Física y de Química son ambientes favorables para promover el desarrollo de las habilidades básicas que se ponen en juego en los procesos de investigación científica, en este caso, de investigación científica escolar. Esto se puede realizar a través de propuestas pertinentes para originar procesos de in-dagación que incluyan diversos tipos de actividades: planteo de problemas; pla-nificación y realización sistemática de exploraciones para analizar fenómenos; diseño de procedimientos experimentales y no experimentales a seguir; búsque-da de información; realización de observaciones y elaboración de descripciones; formulación de conjeturas, anticipaciones o hipótesis escolares; interpretación y comparación de resultados; elaboración de argumentaciones y conclusiones a partir de las observaciones realizadas o de la información disponible; y for-mulación de explicaciones e interpretaciones a partir de modelos científicos es-colares pertinentes. Asimismo, las actividades propias de la ciencia escolar se relacionan con la reflexión sobre lo producido y las estrategias empleadas, y con la producción y comprensión de textos orales y escritos en diferentes formatos. Además, la escuela es un ámbito propicio para favorecer el desarrollo de actitu-des de valoración positiva hacia la ciencia, su historia y la construcción de los conocimientos científicos.

4

Planificación

Capítulo 1: Los materialesObjetivosExplorar la existencia de diferentes tipos de siste-mas materiales y clasificarlos. Caracterizar las mez-clas heterogéneas y las homogéneas. Diferenciar fa-ses y estados de agregación. Indagar sobre métodos de separación de fases y de componentes. Expresar, de diferentes formas, la composición de una mez-cla. Utilizar el modelo cinético-corpuscular para explicar cambios de estado, procesos de disolución y leyes de los gases. Usar gráficos y simulaciones. Realizar indagaciones experimentales. Reconocer y diferenciar el origen de algunos materiales, la forma de obtenerlos y sus posibles usos.

ContenidosSistemas materiales heterogéneos y homogéneos. Estados de agregación y cambios de estado. Sepa-ración de fases y de componentes. Propiedades de las soluciones. Composición y diferentes tipos de so-luciones. Soluto, solvente, solubilidad. Factores que influyen en la rapidez de disolución. Modelo cinéti-co-corpuscular y su aplicación en la explicación de diversos fenómenos. Leyes de los gases y ecuación de estado del gas ideal. Origen y elaboración de al-gunos materiales de uso cotidiano.

Actividades y recursos Lectura de diversos textos para la comprensión de los temas tratados. Con igual fin, se propone ver vi-deos, visitar páginas web y utilizar software de si-mulaciones. Así, se suman las TIC como recursos didácticos. Además, se presentan actividades poten-tes para el desarrollo de habilidades vinculadas con el hacer científico escolar: interpretación y elabora-ción de gráficos; diseño y realización de ensayos ex-perimentales; resolución de problemas cualitativos y cuantitativos, y uso de modelos explicativos.

Capítulo 2: La energíaObjetivosIdentificar diferentes formas de energía y reconocer su presencia en procesos naturales y artificiales. Di-ferenciar los conceptos de transferencia y de trans-formación de la energía. Reconocer las energías potencial y cinética como componentes de la energía mecánica. Identificar el trabajo mecánico como forma de transferencia de energía mecánica. Explicar la relación entre la energía térmica y la temperatura mediante el mo-delo cinético-corpuscular. Identificar el calor como forma de transferencia de energía térmica. Explorar relaciones entre las energías mecánica y térmica, y entre el trabajo mecánico y el calor. Diferenciar los procesos de transferencia de energía térmica y analizar su influencia en los subsistemas terrestres. Reconocer la presencia de la energía eléctrica en las actividades humanas y la importancia de su uso ra-cional. Diferenciar los conceptos de conservación y degradación de la energía.

ContenidosFormas de energía. Transferencia y transformación de la energía. Energía mecánica: potencial y cinéti-ca. Trabajo mecánico. Energía térmica, temperatu-ra y calor. Equivalente mecánico del calor. Energía eléctrica. Conservación y degradación de la energía. Uso racional de la energía. La energía y los subsiste-mas terrestres.

Actividades y recursos Lectura de noticias y textos históricos para la com-prensión de los temas tratados. Empleo de imágenes para ejemplificar procesos de transformación de energía. Realización de ensayos experimentales para identificar características de la energía potencial. Utilización de software de simulación para escalas termométricas. Resolución de problemas cualitati-vos y cuantitativos, y uso de modelos explicativos.

FÍSICA Y QUÍMICA 1

5

Capítulo 3: Átomos, moléculas, ionesObjetivosIndagar sobre la estructura de la materia. Incursio-nar en algunos hechos históricos relacionados con el desarrollo de los conocimientos científicos. Reco-nocer la tabla periódica como organizador para el estudio de las propiedades de los elementos. Reco-nocer la existencia de átomos, iones y moléculas, y los tipos y familias de elementos. Utilizar la teoría atómico-molecular y el modelo atómico actual sim-plificado para explicar propiedades de sustancias y reacciones químicas. Explorar las características de algunos tipos de reacciones químicas. Realizar inda-gaciones experimentales.

ContenidosTeoría atómico-molecular. Modelos atómicos, de Dalton a Schrödinger. Modelo atómico actual sim-plificado. Número atómico y número de masa. Io-nes. Familias y tipos de elementos. La tabla pe-riódica como organizador. Símbolos. Relación estructura-propiedades. Sustancias simples y com-puestas. Fórmulas. Óxidos, hidrocarburos y sales. Cambios físicos y químicos. Ecuaciones. Reacciones de síntesis, de descomposición y de óxido-reduc-ción. Reacciones de reconocimiento de sustancias. Reacciones exotérmicas y endotérmicas.

Actividades y recursosSe propone a los alumnos que busquen información en varias fuentes, que lean diversos textos, vean vi-deos, utilicen software para presentaciones y usen simulaciones. Las TIC se integran como recursos didácticos a los tradicionales. El diseño y la reali-zación de ensayos experimentales, la resolución de problemas y el uso de modelos explicativos aportan al desarrollo de habilidades vinculadas con la “cien-cia escolar”, así también, la interpretación de esque-mas y la elaboración de informes.

Capítulo 4: Fuerzas y camposObjetivosDistinguir entre interacciones de contacto y a distan-cia. Relacionar los conceptos de interacción y de fuer-za. Determinar la resultante de sistemas de fuerzas. Diferenciar los conceptos de fuerza y de presión. Re-conocer los campos gravitatorio, magnético y eléctrico como regiones del espacio donde ocurren interaccio-nes a distancia. Ejemplificar fenómenos en los que se manifieste la existencia de tales campos. Reconocer características de los campos gravitatorio, eléctrico y magnético. Interpretar el modelo de líneas de fuerza como representativo de campos. Explorar propiedades y aplicaciones de los imanes. Justificar los cambios de movimiento de los objetos mediante los conceptos de masa, inercia e interacción. Distinguir entre peso y masa. Explorar efectos de interacciones entre cargas eléctricas.

ContenidosInteracciones y fuerzas. Representación de fuerzas y de sistemas de fuerzas. Presión. Campo magnético y magnetismo. Campo gravitatorio. Inercia, masa e interacción. Campo eléctrico. Fuerzas y cargas eléc-tricas. Representación y características de los cam-pos magnético, gravitatorio y eléctrico.

Actividades y recursos Realización de ensayos experimentales con mate-riales de fácil obtención para ejemplificar propie-dades de objetos elásticos, magnetizados o electri-zados. Lectura de noticias y textos históricos para comprender los temas abordados. Interpretación de esquemas de líneas de campo. Empleo de imágenes para ejemplificar conceptos y fenómenos relaciona-dos con los campos. Resolución analítica y gráfica de problemas cualitativos y cuantitativos.

6

Capítulo 5: La corriente eléctricaObjetivosDistinguir entre buenos y malos conductores de la electricidad. Explicar cómo se produce conducción eléctrica en metales y soluciones. Diferenciar los conceptos de potencial eléctrico y diferencia de po-tencial. Reconocer la pila eléctrica como recurso para mantener una diferencia de potencial. Establecer relaciones entre intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia eléctrica. Distinguir entre resistencia eléctrica y resistores. Analizar diferentes formas de conectar resistores y explorar el funcio-namiento de cada una de ellas. Establecer relacio-nes entre potencia eléctrica, diferencia de potencial e intensidad de corriente. Reconocer normas básicas sobre seguridad eléctrica. Analizar dispositivos en los que se aplican fenómenos electromagnéticos. Expli-car el funcionamiento básico de las centrales eléctri-cas a partir del fenómeno de inducción electromag-nética. Explorar la función de los transformadores de tensión en los procesos de distribución y transporte de energía eléctrica.

ContenidosEl movimiento de las cargas eléctricas y los mate-riales. Conducción eléctrica en metales y soluciones. Diferencia de potencial. Pilas eléctricas. Intensidad de corriente y resistencia eléctrica. Conexión de re-sistores en serie, en paralelo y en circuitos combina-dos. Ley de Ohm. Potencia eléctrica. Nociones sobre seguridad eléctrica. Corriente eléctrica y magnetismo. Electroimán. Motores y generadores eléctricos. Gene-ración, transporte y distribución de energía eléctrica. Transformadores.

Actividades y recursosRealización de ensayos experimentales con ma-teriales sencillos para explorar propiedades de los circuitos eléctricos. Lectura de textos históricos re-lacionados con inventos y descubrimientos. Empleo de un modelo para explicar la conducción eléctrica en metales. Análisis del funcionamiento y aplicacio-nes de instrumentos de medición y de dispositivos electromagnéticos. Observación y comentarios de videos relacionados con temáticas del capítulo. Re-solución de problemas cualitativos y cuantitativos.

Capítulo 6: Estructura, propiedades y usos de los materialesObjetivosIndagar sobre la estructura, propiedades y usos de diversos tipos de materiales. Explorar la existencia de diferentes tipos de aguas naturales y caracteri-zarlas. Reconocer y explicar, haciendo uso de mode-los, la relación entre la estructura de los materiales, sus propiedades y sus usos. Explicar las propiedades macroscópicas de los materiales a partir de cono-cimientos sobre el mundo submicroscópico. Utilizar información proveniente de diversas fuentes.

ContenidosDiversos tipos de aguas naturales. Los alimentos como sistemas materiales. Vidrios, cerámicos, mate-riales metálicos y plásticos, materiales “inteligentes” y nanomateriales: estructura, propiedades y usos.

Actividades y recursos Se propone a los alumnos que busquen informa-ción en textos, páginas web, videos y simulaciones. Haciendo uso de las informaciones obtenidas en diversas fuentes y de los conocimientos que fue-ron construyendo, se les pide que los apliquen para responder preguntas, resolver problemas, elaborar resúmenes y realizar comprobaciones experimenta-les. Para fundamentar explicaciones, se propone el uso de modelos como parte relevante de la educa-ción científica.

7

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Capítulo 7: La energía, los materiales y el ambienteObjetivosDiferenciar los conceptos de impacto ambiental y de problema ambiental. Reconocer impactos ambien-tales positivos y negativos. Distinguir entre recursos naturales renovables y no renovables. Caracterizar el fenómeno de combustión completa e incompleta. Comparar las características de los combustibles fó-siles y de los biocombustibles. Identificar formas de generar energía a partir de recursos naturales reno-vables y formas de contaminación ambiental produ-cidas por la generación, transporte y uso de la ener-gía y de los materiales. Reconocer la corrosión como una consecuencia de la acción del ambiente sobre los materiales.

ContenidosImpactos y problemas ambientales. Recursos natu-rales. Combustiones y combustibles. Características de la generación de energía a partir de recursos na-turales renovables. Contaminación ambiental cau-sada por la generación, transporte y uso de la ener-gía y de los materiales. Acción del ambiente sobre los materiales.

Actividades y recursosDiseño y ejecución de actividades experimentales, con materiales de fácil obtención, para reconocer características de las combustiones y reproducir procesos industriales. Descripción de fenómenos a partir de lo observado en videos y en ensayos. Elabo-ración de resúmenes y de tablas. Análisis de noticias periodísticas. Interpretación de imágenes y esque-mas. Resolución de situaciones problemáticas rela-cionadas con los materiales, la energía y su relación con el ambiente.

Bibliografía general para consulta de los docentes

• Bazo, R., La actividad experimental y su didáctica, Buenos Aires, Edilab, 2011. (Próximamente online.)

• Benlloch, M., La educación en ciencias: ideas para mejorar su práctica, Barcelona, Paidós Educador, 2002.

• Blok, R. y Bulwik, M., En el desayuno también hay química, Buenos Aires, Magisterio del Río de la Plata, 2006.

• Caamaño, A., “Enseñar química mediante la contextualización, la indagación y la modelización”, Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, n.º 69, pp. 21-34, julio 2011. Online: http://chemistrynetwork.pixel-online.org/data/SUE_db/doc/28_Alambique%20Contextualizacion%20.pdf (Última visita: 7 de diciembre de 2014.)

• Ceretti, H. M. y Zalts, A., Experimentos en contexto, Buenos Aires, Pearson Educación, 2000.

• Colección Ciencia Joven, n.º 1, n.º 5, n.º 19 y n.º 38, entre otros, Buenos Aires, EUDEBA.

• Hecht, E., Física en perspectiva, México, Addison Wesley Iberoamericana, 1999.

• Hewitt P., Física conceptual, México, Addison Wesley Longman, 1999.

• Gete Alonso, J. y Del Barrio, V., Medida y realidad, Biblioteca de recursos didácticos Alhambra, México, Editorial Alhambra Mexicana, 1989.

• Nuevo Manual de la UNESCO para la Enseñanza de las Ciencias, Buenos Aires, Editorial Sudamericana, 1997. Online: unesdoc.unesco.org/images/0000/000056/005641so.pdf (Última visita: 5 de diciembre de 2014.)

• Sanmarti, N., Didáctica de las ciencias en la educación secundaria obligatoria, Madrid, Síntesis Educación, 2002.

8

Cuestiones didácticas

Acerca de la resolución de problemasLa ciencia resulta de la investigación originada por el planteo de problemas, por la necesidad de elaborar respuestas, de construir conocimiento. Uno de los fines de la enseñanza de Ciencias de la Naturaleza es el acercamiento de los alumnos a las formas de hacer y de pensar de los científicos. Por esta razón, el planteo y resolución de problemas son pilares básicos en las clases de Física y de Química. Resolver problemas implica trabajar en la comprensión de situaciones confusas, inciertas, para las que no se tienen respuesta ni estrategia de resolución inmedia-tas. Para ello, se debe contar con ciertos conocimientos y utilizar procedimientos que son producto de una reflexión consciente. Los problemas no son meros ejer-cicios de aplicación de algoritmos y/o rutinas automatizadas, requieren la puesta en juego de capacidades para la planificación y el control del accionar.

El planteo y la resolución de problemas son actividades que generalmente se realizan en equipo y que promueven, entre otras acciones, el análisis de situa-ciones, la selección de datos a utilizar, la explicitación argumentada de ideas, la planificación del camino a seguir –que puede o no incluir actividades experi-mentales– y la comparación de diferentes propuestas. A medida que se resuel-ven problemas, se construyen nuevos conocimientos.

Se puede guiar a los alumnos con el planteo de preguntas para comprender el problema y elaborar el plan de acción; entre ellas: ¿Qué relación encontramos entre la situación planteada y los temas que estamos estudiando? ¿Qué quere-mos averiguar? ¿Qué sabemos hasta ahora? ¿Qué datos tenemos? ¿Qué mode-los científicos trabajados nos pueden orientar para elaborar nuestras hipótesis o predicciones? ¿Qué información necesitamos buscar y dónde la podríamos encontrar? ¿Qué pasos podríamos seguir para hallar alguna solución al proble-ma? ¿Con cuánto tiempo contamos para hacerlo? ¿Qué otros caminos serían posibles? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de cada uno?

Consideraciones sobre las actividades experimentalesCon la enseñanza de Física y Química, se promueve en los estudiantes el desarro-llo de la capacidad de observar e interrogar el mundo que los rodea. Existen dife-rentes vías para llegar a interpretar ese mundo, una de ellas es la experimental. Las actividades experimentales proporcionan una oportunidad para introducir y dar significado a conceptos científicos escolares, corroborar ideas, manipular instrumentos y materiales de laboratorio y desarrollar habilidades cognitivas tales como el análisis y la aplicación de modelos explicativos.

El contacto personal y directo con situaciones concretas contribuye a enrique-cer el valioso patrimonio denominado “conocimiento experiencial” que las per-sonas vamos acopiando a lo largo de nuestras vidas, gran parte del cual se ad-quiere de modo informal y asistemático. Cuando ese contacto se sistematiza con la realización de actividades experimentales, como parte de las tareas esco-lares, se despliega un amplio abanico de posibilidades.

Si solo se propone a los alumnos trabajos experimentales pautados, con una guía, en los que observan, manipulan aparatos e informan resultados, ellos rea-lizan tareas de bajo nivel de investigación. Si bien estas actividades son útiles en la construcción de algunos conceptos y en el desarrollo de ciertas habilidades,

FÍSICA Y QUÍMICA 1

9

se priva a los alumnos de emprender actividades de indagación escolar en las que deban trabajar, en cierta medida, como lo haría un científico, es decir, a par-tir de un problema plantear hipótesis, buscar información en diversas fuentes, realizar el diseño experimental, el registro y análisis de datos, formular conclu-siones y comunicar lo actuado. Se trata de transformar la idea de la actividad experimental concebida como una manera de ilustrar conocimientos transmi-tidos, o bien como una forma de comprobar información ya conocida, en una concepción de la actividad como indagación escolar orientada, como parte de un proceso de búsqueda de soluciones para un problema. Ello es posible aunque no se cuente con un espacio dedicado a laboratorio. Muchas actividades experi-mentales se pueden realizar en el aula, con materiales económicos y fáciles de conseguir. En este libro se incluyen variadas propuestas en esta línea.

Sobre la evaluación de aprendizajesLa evaluación constituye el motor de todo proceso didáctico. La evaluación, enten-dida como parte integrante de dicho proceso, permite obtener evidencias de los avances y retrocesos, dificultades y logros de los estudiantes. Esta retroalimenta-ción brinda información útil para tomar decisiones fundamentadas a fin de lograr más y mejores aprendizajes. Siendo la enseñanza una acción intencionada para producir aprendizajes, la evaluación debe servir tanto al profesor como a los alum-nos. Las actividades de evaluación tienen que proporcionar información rápida, clara y precisa. Deben incluir situaciones en que los alumnos puedan cotejar sus avances, evidenciar sus dificultades y plantear sus necesidades. Para que estén en mejores condiciones de comprometerse con sus tareas, la evaluación tiene que ser continua, así tendrán la oportunidad de reflexionar sobre sus logros y sus dificulta-des, y podrán arbitrar los medios necesarios para mejorar sus aprendizajes. Así, la evaluación se vuelve un interés para ellos y no un momento de tensión.

Dada la diversidad de personalidades y estilos de aprendizaje, es necesario pro-poner actividades variadas y usar diferentes instrumentos para recabar la in-formación: listas de cotejo, portafolios, entrevistas, informes orales, escritos y visuales, pruebas orales y escritas, etc. En particular, el trabajo grupal de dise-ño y realización de actividades experimentales es valioso para la evaluación de aprendizajes. Es conveniente que las preguntas se formulen contextualizadas y en referencia a situaciones cercanas a las vivencias de los estudiantes. De este modo, se facilita el establecimiento de relaciones entre los fenómenos que se les propone analizar y sus representaciones basadas en los modelos científicos es-colares. También son útiles las cuestiones que invitan a usar lenguajes gráficos y simbólicos, como dibujos, esquemas, fórmulas, ecuaciones. Con un repertorio variado de técnicas e instrumentos de evaluación, la elección de cuál usar de-penderá de qué aspecto de los aprendizajes se quiera evaluar y de las caracte-rísticas del curso. La forma de evaluar tiene que ser coherente con el enfoque y la metodología didáctica con que se desarrollan las clases.

Para ampliar el tema pueden acceder a:

http://bit.ly/1Cddv1f

(Última visita: 5 de diciembre de 2014.)

Allí encontrarán el artículo “La evaluación refleja el modelo didáctico: análisis de actividades de evaluación planteadas en clases de química”, de Neus San-martí y Graciela Alimenti, publicado en Educación Química 15(2), U.N.A.M., 2004.

10

Orientaciones y respuestas sugeridas

Capítulo 1: Los materiales

La selección de contenidos de este capítulo responde al eje “Los materiales y sus cambios”, de los NAP. Se estudian materiales presentes en el entorno cotidiano y se hace foco en sus formas de obtención, propiedades y usos. Las propiedades se explican por medio de modelos y se proponen aplicaciones en casos diversos. También se presentan situaciones problemáticas a resolver, en algunos casos con actividades experimentales.

SOBRE ESTA GUÍA

Siempre que fue indispensable, se han transcripto las preguntas, los esquemas y las imágenes

del libro, a fin de facilitar al docente la lectura de un único material. No obstante, se han omi-

tido los textos de lectura de las secciones de Integración, las consignas de las Notas de labora-

torio que no requerían explicación suplementaria y ciertas imágenes (no así sus epígrafes).

de ese vapor de agua proviene de la evaporación del agua caliente de la ducha.

6. Cuando hervimos agua en una pava, se forma una especie de nube cerca del pico. No se trata de vapor de agua, ya que este es invisible. ¿Qué es, entonces?Cuando el agua hierve en una pava, por su pico sale vapor de agua que, al ponerse en contacto con el ambiente frío, condensa en pequeñas gotitas que se dispersan en el aire y forman la nube (esta nube es una dispersión de agua y aire).

7. ¿Por qué sentimos frío cuando salimos del mar o de una pileta? Utilicen el modelo cinético- corpuscular y los conceptos de cambios exotérmicos y endotérmicos para elaborar la respuesta.El proceso de evaporación es endotérmico. Para que se produzca, las partículas de agua líquida tienen que adquirir la energía necesaria para vencer las fuerzas de atracción entre ellas y pasar a formar parte del estado gaseoso. Cuando el agua que está sobre nuestra piel se evapora, hay transferencia de energía (en forma de calor) desde nuestro cuerpo hacia el agua; por eso, tenemos sensación de frío.

8. Justifiquen los resultados de la actividad de la página 10 según el modelo cinético-corpuscular. ¿En cuál de los líquidos las interacciones entre las partículas son más intensas?La facilidad de evaporación de un líquido tiene re-lación directa con la intensidad de las fuerzas de interacción entre sus partículas. A una misma tem-peratura se evapora más lentamente el líquido que presenta, entre sus partículas, fuerzas de atracción más intensas.

Problemas y repaso1. ¿Qué método emplearían para separar unos alfi-leres que se cayeron en la tierra de una maceta? Los alfileres podrían separarse de la tierra por iman-tación, también por tría.

2. Mencionen tres ejemplos de métodos de separa-ción de fases que empleen a diario. Algunos de ellos son la filtración (para preparar café), la tría (cuando se extrae un trozo de hielo que está en el agua de un vaso) y la tamización (para separar garbanzos de lentejas).

3. Observen detenidamente el dibujo del dispositivo para filtración de esta página y respondan: ¿por qué el pico del embudo se debe apoyar en la pared del vaso?, ¿qué podría suceder si esto no ocurriera?De esta forma el líquido se desliza por la pared y se va integrando al que está en el vaso. Así se evitan las salpicaduras, que se producirían si el líquido del embudo cayera e impactara directamente sobre el centro de la superficie del líquido del vaso.

4. ¿Qué tipo de mezcla es la arena? ¿Por qué?La arena es una mezcla heterogénea, porque en ella se distinguen distintas partes, que tienen propieda-des diferentes, por ejemplo, el color.

5. Cuando nos duchamos con agua caliente, los azulejos del baño quedan mojados. ¿De dónde proviene el agua que los moja? ¿Cómo se forma?Los azulejos quedan mojados aunque la lluvia de la ducha no haya incidido en ellos directamente. El vapor de agua presente en el aire del baño se con-densa cuando choca contra los azulejos fríos. Parte

FÍSICA Y QUÍMICA 1

11

Solucionario

9. Intenten explicar, haciendo uso del modelo cinético-corpuscular, el proceso de solidificación de una sustancia. Luego, comparen sus explica-ciones con las que elaboraron sus compañeros y, entre todos, con ayuda del profesor o la profesora, escriban un texto consensuado.Esta es una actividad muy importante porque, ade-más de aplicar y transferir conocimientos, los alum-nos deben ser capaces de explicar un proceso. Aquí se ponen en juego la expresión oral y escrita, y las ar-gumentaciones que puedan elaborar para intervenir en el debate y confeccionar un texto consensuado.El texto al cual se arribe dependerá del grupo de alumnos. Es de esperar que incluya conceptos rela-cionados con las características de los estados líqui-do y sólido, las características del proceso de solidifi-cación y la explicación del mismo, haciendo uso de la teoría cinético-corpuscular; por ejemplo, el que sigue. Cuando se extrae energía de un líquido, sus partícu-las pierden libertad de movimiento, lo que se tradu-ce en una disminución de la temperatura, el líquido se enfría. La intensidad de las fuerzas de interacción entre las partículas aumenta, hasta que llega a una situación en que la sustancia comienza a cambiar de estado líquido a sólido. Si se continúa extrayendo energía, mientras se esté produciendo el cambio de estado, la temperatura no se modificará. Las partí-culas que forman el líquido serán cada vez menos, y mayor será el número de partículas que tengan solamente movimientos vibratorios, esto es, las par-tículas que constituyen el sólido. Cuando todo el material se encuentre en este estado, si se sigue ex-trayendo calor, el material se enfriará, disminuirá su temperatura, el movimiento de las partículas será cada vez menos intenso.

10. El agua mineral, ¿es agua pura? ¿Cómo lo saben?No, el agua mineral es una solución acuosa; como el nombre lo indica, contiene minerales (sales) di-sueltos. Si fuera una sustancia no podrían existir diferentes aguas minerales que, justamente, se dife-rencian por su composición.

11. Al calentar sopa en una olla con tapa, al cabo de un rato se pueden apreciar en la tapa gotitas de un líquido incoloro, que es agua. Expliquen lo que sucedió.El vapor de agua que se forma al calentar la sopa y que proviene del caldo, choca con la tapa fría y con-densa, dando origen a las gotitas.

12. Si, luego de hacer la cromatografía de una tin-ta negra, volviéramos a mezclar los pigmentos de colores obtenidos, ¿qué ocurriría? ¿Por qué?Cabe esperar que se obtenga nuevamente la tinta negra, ya que la cromatografía separa los compo-nentes presentes en la mezcla pero no los modifica.

13. Si la tinta del marcador en lugar de ser al agua fuera permanente, ¿podríamos separar sus compo-nentes de la forma que hemos descrito? ¿Por qué?No sería posible, porque el agua no arrastraría los componentes de esta tinta. Habría que utilizar un líquido en el que esos componentes sean solubles.

14. Busquen información sobre qué son las amalgamas, expliquen qué tipo de mezclas son e indiquen su composición.Respuesta abierta. Cabe esperar que los alumnos realicen la búsqueda en libros y/o en internet. Esta actividad promueve, en los alumnos, el desarrollo de capacidades como la búsqueda de información y la elaboración de textos informativos, tareas habituales en el trabajo de los científicos. Es una buena ocasión para insistir en la necesidad de mencionar las fuen-tes de información, brindando referencias completas.Las amalgamas son mezclas sólidas homogéneas, con características metálicas, que incluyen mercurio.

15. Lean la etiqueta de un agua saborizada y ano-ten sus componentes. Comparen lo que registraron con lo que anotaron otros compañeros. ¿Todas las aguas saborizadas tienen la misma composición?Respuesta abierta. Así como la actividad 10, esta consigna promueve la comprensión de la diferen-cia entre mezclas y sustancias. La composición de las aguas saborizadas varía según el tipo y la mar-ca. Las aguas saborizadas son soluciones acuosas, todas contienen agua, edulcorantes (naturales y/o artificiales), jugo de fruta y otros componentes.

16. La plata es un material dúctil y buen conductor de la corriente eléctrica. Sin embargo, no se usa para hacer cables, mientras que el cobre sí. ¿Por qué?La plata es muy cara en comparación con el cobre.

17. Sebastián necesita preparar una solución de bicar-bonato de sodio al 3% m/m, según le indicó el médico, para limpiar unas llagas. Compró 6 g de bicarbonato.a. ¿Cuántos gramos de solución podrá preparar con esa cantidad de soluto según la concentración indicada? 3 g de st ---------------- 100 g de sc 6 g de st ---------------- x = 200 g de sc

12

20. Para diluir una solución, ¿hay que agregar o eliminar solvente? ¿Por qué? Para obtener una solución más concentrada, ¿qué hay que agregar? ¿Por qué?Para diluir una solución, se debe disminuir la pro-porción de soluto o, lo que es lo mismo, aumentar la de solvente. Por lo tanto, si la cantidad de soluto no cambia, se debe agregar solvente. Para obtener una solución más concentrada sin mo-dificar la cantidad de solvente, se debe agregar solu-to. Esto es así porque una solución más concentrada es la que tiene mayor proporción de soluto.

21. La solubilidad del oxígeno en el agua a 20 ˚C es de 9 mg de oxígeno por cada litro de agua. Para respirar, los peces necesitan un medio acuoso en el que haya 3 mg de oxígeno por cada litro de agua. ¿En qué tipo de solución de oxígeno en agua sobre-viven los peces? ¿Por qué?Los peces sobreviven en una solución acuosa no sa-turada de oxígeno, ya que 3 mg de oxígeno/litro de agua corresponde a una relación menor que 9 mg/l, que es la composición de la solución acuosa satura-da de oxígeno a esa temperatura.

22. Expliquen el proceso de rehidratación de la fruta seca cuando se la coloca en agua. Tengan en cuenta el concepto de ósmosis.Respuesta abierta. La explicación debería dar cuen-ta de la diferencia de concentración del medio in-terno de la fruta deshidratada (muy baja proporción de agua) respecto del medio de remojo. El agua pasa del exterior al interior de la fruta.

23. Ingresen a esta página web: http://bit.ly/EDV_FQ_21_2 y utilicen el simulador para responder las siguientes preguntas:

a. ¿Cambian los valores de la temperatura y la cantidad de gas al modificar la presión?No.

b. ¿Qué influencia de la presión con respecto al volumen, y viceversa, pueden apreciar?Al aumentar la presión disminuye el volumen en la misma proporción; y si el volumen disminuye, au-menta proporcionalmente la presión.

24. Si se reduce el volumen de una cantidad de gas aumentando su presión, ¿cuál/cuáles de las si-guientes opciones corresponde a lo que ocurre?a. Se reduce el número de partículas del gas.b. El número de partículas del gas no cambia.

b. ¿Cuántos gramos de agua deberá utilizar? msc = mst + msv msv = 200 g – 6 g = 194 g

c. Si tuviera 250 g de agua, ¿cuántos gramos de bicarbonato tendría que disolver para lograr la misma composición? 194 g sv ---------- 6 g st 250 g sv ---------- x = 7,73 g sto 97 g sv ------- 3 g st 250 g sv ------ x = 7,73 g st

18. En el sobre de un polvo para preparar jugo, se menciona que su rendimiento es de 1 l y que contiene 35 g de polvo.

a. ¿Cuántos sobres se necesitan para preparar, por agregado de agua, 4 l de jugo? 1 l sc ------------- 35 g st 4 l sc ------------- x = 140 g st

b. ¿Cuál es la composición expresada en porcentaje de masa en volumen (% m/V)? 1 l = 1.000 cm3 sc --------------- 35 g st 100 cm3 sc --------------- x = 3,5 g stLa solución tiene una composición del 3,5% m/V; esto es, 3,5 g st/100 cm3 sc.

c. ¿Cuántos gramos de soluto están disueltos en ¼ l de la bebida? ¿A cuántos cm3 corresponde este volumen? 1 l sc ------------ 35 g st ¼ l sc ----------- x = 8,75 g st

1 l --------- 1.000 cm3

¼ l --------- x = 250 cm3

19. Un sobre de polvo para preparar jugo de 35 g rinde 1 l. Si disolvemos 4,5 g de polvo en 2 l de agua, ¿qué tipo de solución se formará?La solución formada será no saturada, porque 1 litro de la misma contiene 2,25 g de soluto, que es una cantidad de soluto mucho menor a la que contiene la solución que se forma inicialmente con todo el contenido del sobre en 1 litro. Se trata de una solu-ción diluida.

13

FÍSICA Y QUÍMICA 1

c. Se reduce el espacio entre las partículas del gas. d. Se achican las partículas.Las opciones correctas son b y c. Las partículas son las mismas en todo momento (el recipiente está ce-rrado y la cantidad de gas no se modifica). Si el espa-cio en el que se encuentran disminuye, las partícu-las tendrán que estar más cerca entre sí.

25. En el gráfico de la página 22 está representada la variación del volumen de una determinada can-tidad de gas respecto de la variación de la tempe-ratura medida en la escala Kelvin.

a. ¿Cómo se representó en el gráfico que la canti-dad de gas no cambió?Dibujando igual número de partículas en todos los casos.

b. Tomando dos pares ordenados (V, T), verifiquen matemáticamente la Ley de Charles.2 l/500 K = 1 l/250 KEsto es, V/T = constante

c. ¿A qué valor corresponde en la escala Kelvin una temperatura de 124 ˚C?124 + 273 = 397 K

d. ¿Qué temperatura, expresada en ˚C, corresponde a 400 K? 400 – 273 = 127 ºC

e. Piensen, propongan y expliquen, desde la Ley de Charles, un ejemplo de la vida diaria.A veces, por ejemplo, cuando colocamos un enva-se plástico con bebida en la heladera, el envase se aplasta. Si lo retiramos y lo dejamos sobre la mesa, al cabo de un tiempo, vuelve a su forma original. Esto se puede explicar considerando que el aire con-tenido dentro del envase, se contrae al enfriarse, y, fuera de la heladera, se vuelve a calentar, hasta lle-gar a la temperatura inicial. Entonces, el volumen aumenta hasta alcanzar nuevamente su nivel ini-cial (la presión se mantuvo constante porque es la atmosférica, y la cantidad de gas también porque el envase estaba cerrado).

26. En una fábrica de globos están probando di-ferentes materiales para conocer su resistencia. Quieren averiguar si, al aumentar la presión del gas a un determinado valor, los globos explotarán. Para ello, inflaron un globo con una cierta cantidad de aire que ocupa un volumen de 2 l, a una tempe-ratura de 29 ˚C y una presión de 1,3 atm.

a. ¿Cuál es el valor de la temperatura expresada en K?29 + 273 = 302 K

b. ¿Qué ocurriría con el volumen del aire conteni-do en el globo si no cambiara la temperatura y la presión se redujera a la mitad?El volumen aumentaría al doble.

c. ¿Qué presión alcanzaría el globo si el volumen fuera de 2,3 l y la temperatura de 330 K?1,23 atm.

d. ¿Cuál es el valor de la temperatura final expre-sada en grados Celsius?57 ºC.

27. Elaboren un esquema de las etapas de elabora-ción del azúcar.Respuesta abierta. Cabe esperar que algunos estu-diantes hagan un esquema a mano y otros utilicen algún software para elaborarlo. En el esquema de-berían figurar todos los pasos y en su secuencia co-rrecta. En las siguientes páginas de internet pueden ampliar la información sobre el proceso de elabora-ción del azúcar a partir de la caña:http://www.azucarchango.com.ar/Azucar_proceso_elaboracion.pdfhttps://www.youtube.com/watch?v=J4kmA7--ASI&-feature=youtube_gdata_player

28. Calculen cuántos gramos de azúcar se pueden disolver, como máximo, en 300 ml de agua a 50 ˚C.En 100 ml de agua, a 50 ºC, se pueden disolver como máximo 260 g de azúcar. Por lo tanto, en 300 ml se podrá disolver, como máximo, tres veces más, es de-cir, 780 g de azúcar.

29. Para obtener por separado la sal, a partir de una mezcla de arena y sal gruesa, ¿cuál de los siguientes es el procedimiento más adecuado? ¿Por qué los otros dos no lo son?

a. Filtración, evaporación de la sal.

b. Lixiviación con agua, filtración, evaporación del agua.

c. Tamización.El más adecuado es el b, porque se trata de dos só-lidos con una granulación muy semejante. Con la filtración se puede separar una fase líquida de una sólida. La tamización sirve para separar dos sólidos con tamaños diferentes de trozos.

14

30. a. El cobre, a temperatura ambiente (25 ˚C), es sólido. ¿Cuál de las siguientes temperaturas de fusión puede corresponder al oro? a) 1.083 ˚C. b) 18 ˚C. c) -5 ˚C.Puede corresponderle a) 1.083 ºC, porque es una temperatura mayor a 25 ºC.

b. Un material hierve a 155 ˚C y funde a 15 ˚C. A tem-peratura ambiente, ¿es sólido, líquido o gaseoso?Es líquido. A menos de 15 ºC es sólido, y a más de 155 ºC está en estado gaseoso.

31. Ayer cumplió años Delfina. Terminó la fiesta y algunos globos quedaron sobre la mesa y otros, en el patio. La noche fue fría pero hoy amaneció lindo, durante toda la mañana hubo un fuerte sol en el patio. Los globos que quedaron en el comedor, hoy a la mañana temprano estaban más chicos, como desinflados. Al mediodía, los globos que estaban en el patio tenían un tamaño evidentemente mayor. Expliquen lo sucedido con los globos.La cantidad de aire contenida en los globos no cam-bió, suponemos que tampoco la presión atmosfé-rica. Por lo tanto, al estar a una temperatura más baja, el volumen disminuye (el globo ocupa menos espacio, es más pequeño, está algo desinflado). A mayor temperatura, ocurre la inversa, aumenta el volumen del aire contenido en el globo, el globo au-menta su tamaño.

32. El aceite de cocina, el vino, el vinagre, el acero inoxidable, el oro 18 kilates, el bronce y el aire son todos soluciones. ¿Qué tienen de diferente? ¿Qué tienen en común?Tienen diferentes estados de agregación y diferente composición, pero todos son mezclas homogéneas.

33. Al poner una botella de bebida cola en el freezer o en el congelador de una heladera, al cabo de un tiempo se congela una parte. El sólido no tiene el color de la gaseosa. ¿Qué ocurrió?El agua contenida en la solución congeló, se trans-formó en hielo, y los otros componentes de la mez-cla se separaron.

34. En un vaso con agua, Loly puso una cucharada de azúcar, revolvió un poco y luego puso un cubito de hielo. Al cabo de unos minutos ya no se veían ni el azúcar ni el hielo. ¿Qué ocurrió con el azúcar? ¿Y con el hielo? ¿Qué tipo de mezcla contenía el vaso antes de poner el hielo? ¿Por qué? ¿Qué tipo de sis-tema es el que finalmente quedó? ¿Por qué? ¿Qué diferencia tiene respecto del anterior?

El azúcar se disolvió en el agua, el hielo fundió, pasó al estado líquido. La mezcla inicial era una mezcla heterogénea, se distinguían diferentes partes (hielo y azúcar molido). El sistema final fue homogéneo, todo el azúcar se disolvió y todo el hielo fundió. El sistema final es una solución de azúcar en agua. Este sistema tiene una sola fase, el inicial tiene tres (la líquida y las dos fases sólidas).

35. Lean el siguiente texto y respondan las pre-guntas.En una taza, Pablo puso agua fría, y, en otra, agua ca-liente. Luego, colocó en cada una un saquito de té. Dejó en reposo ambas tazas. Observó, comparó los resultados y escribió:Cuando una sustancia se disuelve en otra, sus partículas se mezclan de manera uniforme. En caliente, las partícu-las que forman las diferentes sustancias tienen más ener-gía y se mueven con mayor velocidad, por lo que el proceso se realiza con mayor rapidez.

a. ¿Qué hipótesis pretendió corroborar Pablo con este experimento?Que la velocidad de disolución aumenta al aumen-tar la temperatura.

b. ¿Qué recursos utilizó?Dos saquitos de té, dos tazas de material transpa-rente, agua caliente y agua fría.

c. ¿Qué procedimiento realizó?Colocó agua fría en una taza y agua caliente en otra. En ambas colocó un saquito de té, observó la coloración que tomaba el líquido y registró sus observaciones.

d. ¿Qué resultados obtuvo?En ambos casos el agua se fue coloreando. El líquido de la taza que contenía el agua caliente tomó color más rápidamente que el otro.

e. ¿Cómo se explican en el texto estos resultados?El proceso se explica utilizando el modelo cinético-corpuscular.

f. ¿Son creíbles los resultados?Parecería que sí.

g. ¿Qué harían para comprobarlos?Deberíamos realizar nosotros el mismo procedimiento.

36. Un anillo de oro 18 quilates contiene 0,8 g de oro puro. ¿Cuál es la masa del anillo?x = 0,8 • 100/75 = 1,1 g

15

FÍSICA Y QUÍMICA 1

37. Dos vasos contienen igual cantidad de agua a una misma temperatura. En uno de ellos se ponen varios terrones (trozos) de azúcar, en el otro se echan varias cucharadas de azúcar molida.

a. ¿Se disolverá la misma cantidad de azúcar en ambos casos? ¿Por qué?Sí, porque la solubilidad es una propiedad que de-pende de las sustancias que se mezclan y de la tem-peratura. Aquí, en ambos casos son iguales.

b. ¿La rapidez de disolución será en los dos casos la misma? ¿Por qué?No, la rapidez de disolución es mayor en el caso del azúcar molida, porque es mayor la superficie de con-tacto entre el sólido y el líquido en que se disuelve.

38. Les proponemos que, si pueden, miren el siguiente video: http://bit.ly/EDV_FQ_31. Allí encontrarán otra aplicación de la Ley de Boyle.

a. ¿Esperaban observar lo que ocurrió dentro de la jeringa?

¿Por qué? Explíquenlo con sus palabras.Respuesta abierta.

b. ¿Por qué en la experiencia se tapó el extremo libre de la jeringa?Para que no varíe la cantidad de gas.

c. ¿Qué variable de estado se mantuvo constante en la experiencia?La temperatura (además de la cantidad de gas).

Integración1. Lean el relato y resuelvan las consignas.

a. ¿Las mezclas contenidas en las jarras son homo-géneas o heterogéneas? ¿Por qué?Son homogéneas, ya que se trata de soluciones. En los tres casos el polvo se disolvió totalmente en el agua.

b. ¿La concentración de los tres jugos preparados es la misma? ¿Por qué?No, porque la proporción soluto/solvente es diferen-te en cada caso.

c. ¿Cuál de las jarras contiene el jugo más diluido? ¿Cómo lo supieron?El jugo más diluido es el tercero. Para igual cantidad de solvente el jugo más diluido es el que tiene me-nos soluto.Si consideramos igual volumen de agua en los tres casos, por ejemplo, 750 ml, en el primer caso tiene disueltos 2,25 sobres de polvo; en la segunda jarra,

2 sobres; y en la tercera, 1,875 sobres. El cálculo se puede hacer tomando cualquier volumen de agua, por ejemplo, 1 litro, 2 litros o 100 ml.

d. Si pudieran ver los jugos preparados o probar-los, ¿cómo se podrían dar cuenta de cuál es el jugo más diluido? ¿Por qué? El más diluido será el menos dulce y de color menos intenso.

e. Averigüen cuántos gramos de polvo tiene cada sobre para preparar jugo de naranja. Calculen la con-centración del jugo de la segunda jarra y exprésenla en gramos de soluto por litro de solvente (agua).Consideramos, por ejemplo, que el contenido de cada sobre es de 5 g. En este caso, entonces, la masa de soluto es 10 g (2 sobres). Por lo tanto, el jugo pre-parado contiene 13,33 g st/l sv.

f. ¿Qué podrían hacer para concentrar más el jugo de la primera jarra?Agregarle soluto o evaporar parte del agua.

g. ¿Existe una única manera de concentrar una so-lución? Comparen la respuesta que dieron ustedes a la pregunta anterior con las de otros compañe-ros. ¿Son iguales? ¿A qué se deben las diferencias?Para concentrar una solución se debe aumentar la proporción de soluto, pero no hay una única manera de hacerlo. Se puede aumentar la cantidad de soluto (manteniendo igual la de solvente) o disminuir la de solvente (manteniendo igual la del soluto).

Notas de laboratorioExperiencia n.˚ 1: Distintas velocidades de evaporación

1. Coloquen una gota de cada líquido sobre el plato. ¿Cuál se evaporará más rápido?En las páginas iniciales se ha destacado lo valiosa que resulta la formulación de anticipaciones. Por ello, los alumnos deben expresar y anotar antici-paciones que puedan ser puestas a prueba cuan-do efectúen las comprobaciones experimentales, prestando atención al control de las variables que intervienen.

3. ¿Cuál se evaporó más rápido? ¿Coinciden los resultados con sus anticipaciones? Escriban sus conclusiones.Una gota de alcohol se evapora más rápido que una de agua. La gota de aceite es la que más tarda en evaporarse.

16

Experiencia n.˚ 2: Temperatura de solidificación

4. Escriban un informe de la experiencia. No olvi-den responder estas preguntas.Se espera que el informe sea un relato que comuni-que lo que han hecho, cómo lo hicieron, por qué y a qué conclusiones llegaron.

a. ¿Por qué la mezcla de hielo y sal hace que los jugos de fruta congelen?Porque logra una temperatura inferior a la de solidi-ficación de la mezcla, es una temperatura bajo cero.

b. ¿Todos los jugos de fruta congelan a la misma temperatura? ¿Qué podrían hacer para comprobarlo?Cabe esperar que respondan que no porque tienen diferentes composiciones. Para comprobarlo po-drían repetir el ensayo con diferentes jugos, introdu-cir en cada mezcla frigorífica un termómetro y me-dir la temperatura a la cual comienza a congelarse cada jugo.

c. ¿Cómo podrían recuperar la sal utilizada para preparar la mezcla frigorífica? Diseñen un método.Cabe esperar que propongan, por ejemplo, calentar suavemente dicha mezcla de manera que el agua se vaya evaporando. Así quedará la sal en el fondo del recipiente.

Experiencia n.˚ 3: Preparar una leche chocolatada

1. Escriban sus anticipaciones:Una vez más, destacamos la importancia de dar lugar a que los alumnos elaboren anticipaciones y las corro-boren, como así también de que tengan la posibilidad de diseñar experimentos. Cuando se quiere estudiar la influencia de una condición experimental (variable) en el resultado del experimento (en este caso, la rapi-dez de disolución), es imprescindible mantener todas las otras variables (factores que influyen en el resulta-do) constantes, es decir, sin cambios.

a. ¿Será lo mismo usar chocolate en barra que en polvo? ¿Se disolverán con la misma rapidez?Los alumnos pueden suponer que el chocolate en polvo se disuelve más rápido. Esto es así porque, res-pecto del trozo, el polvo ofrece mayor superficie de contacto con el líquido.

b. ¿Habrá diferencia si usan leche fría o caliente? ¿Por qué?Se espera que relacionen el valor de la temperatura con la rapidez del movimiento de las partículas: a

mayor temperatura, las partículas se mueven más rápido y es más fácil, entonces, que se mezclen.

Experiencia n.˚ 4: Cristalización de azúcar

7. Observen a simple vista y con lupa lo que va ocurriendo sobre los hilos. Con palabras y con dibujos, describan lo observado. Incluyan fotos.El uso de lupa promueve la discusión acerca de la relación entre los instrumentos utilizados y los re-sultados de la observación.

10. Elaboren un informe. Incluyan las conclusiones que elaboraron y las respuestas a estas preguntas.En el informe relatarán lo acontecido y será una muy buena oportunidad para desarrollar la capaci-dad de observar y describir.

a. ¿Cuáles son los componentes de la solución que prepararon? ¿Cuál es el soluto? ¿Cuál es el solvente? Utilizaron agua como solvente y azúcar como soluto.

b. La solución que prepararon, ¿es saturada? ¿Por qué?Es saturada, porque disolvieron el máximo posible.

c. ¿Qué proceso se produjo en el interior del vaso con el azúcar de la solución?Una cristalización.

d. ¿Qué ocurrió con el agua que ya no está presen-te en la solución?Se evaporó.

e. ¿Aparecieron nuevas sustancias (sustancias que no estaban al comienzo del proceso)?No.

f. ¿Los cambios que se produjeron son físicos? ¿Por qué?Sí, porque las sustancias que forman el sistema ini-cial y el final son las mismas.

17

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Capítulo 2: La energía

En este capítulo, el primero en que se tratan temas correspondientes a “El mun-do físico”, de los NAP, se han seleccionado contenidos relacionados con el con-cepto de energía. Se identifican diferentes formas de energía y se destaca su presencia en procesos naturales y artificiales, así como su influencia en los sub-sistemas terrestres. Se efectúan consideraciones sobre energía mecánica, ener-gía térmica y energía eléctrica, así como sobre las relaciones existentes entre ellas, identificando el trabajo mecánico y el calor como formas de transferencia de energía. El capítulo concluye con los conceptos de conservación y degrada-ción de la energía. A lo largo del mismo se presentan situaciones problemáticas y actividades experimentales que se procura integrar al final. A continuación, se proponen posibles respuestas que, sobre tales situaciones y actividades, se espera que brinden los alumnos.

ahora, los alumnos apliquen expresiones matemáti-cas, sino que comprendan el uso del simulador.

a. La temperatura máxima de un día fue de 25 °C. ¿A cuántos grados Fahrenheit equivalen?Al emplear el simulador observarán que 25 ºC equi-valen a 77 ºF.

b. El alcohol entra en ebullición aproximadamente a 351 K. ¿A cuántos grados Celsius hierve el alco-hol?, ¿a cuántos grados Fahrenheit?El alcohol hierve a 78 ºC, que equivalen a 172 ºF (aproximadamente, pues no se ha considerado la parte decimal en la equivalencia con la escala Kelvin).

4. Describan una situación en la que la energía mecánica se transforme en energía térmica. Luego, comparen sus respuestas con las respuestas de otros compañeros y elaboren entre todos un lista-do de los ejemplos presentados.En esta actividad se espera que los alumnos sean ca-paces de describir un proceso, poniendo en juego la expresión oral y escrita y las argumentaciones nece-sarias para lograr el listado consensuado. La descrip-ción que se logre dependerá de cada grupo. Se espera que aludan a situaciones en las que esté presente la fricción o rozamiento entre objetos: frotación de ma-nos, frenadas bruscas en carreras de automóviles o, si son afectos a los campamentos, obtención de fue-go por fricción entre trozos de madera.

5. Respondan las siguientes preguntas sobre el trabajo mecánico.Esta actividad remite a la página 38, para tener pre-sente el concepto de trabajo mecánico, que se rela-cionará luego con el concepto de calor.

Repaso y problemas1. Indiquen si las siguientes afirmaciones son corr-ectas (C) o incorrectas (I). Justifiquen.

a. A medida que un cuerpo cae, varía su energía mecánica.(I). Durante la caída disminuye la energía potencial gravitatoria y aumenta la energía cinética; mientras que la suma de ambas, o sea, la energía mecánica, se mantiene constante.

b. Al comprimir un resorte, se acumula en él ener-gía potencial. (C). Se puede aclarar que se trata de energía poten-cial elástica.

2. Indiquen, en cada caso, las formas de energía que intervienen.

a. Se conecta una batidora a un tomacorriente y se la pone en funcionamiento.En este proceso interviene energía eléctrica que hace funcionar el motor de la batidora, y energía mecánica que se manifiesta en la rotación de las paletas del batidor. También puede indicarse que el ruido que se produce es una manifestación de ener-gía sonora.

b. Se enciende una hornalla y se coloca una olla con agua sobre ella.Al encender la hornalla interviene la energía quí-mica o interna acumulada en el gas, dando lugar a energía térmica que se transfiere al agua y al mate-rial de la olla.

3. Ingresen a: http://bit.ly/EDV.FQ.41 y respondan.Para resolver esta activad no se espera que, por

18

a. Además de la acción de una fuerza, ¿qué se requiere para que exista trabajo mecánico?Debe haber desplazamiento, o sea, cambio de posi-ción del objeto sobre el que se ejerce la fuerza.

b. ¿Cuál es la relación entre el trabajo mecánico y la energía mecánica?La energía mecánica se transfiere a través del traba-jo. Los intercambios de energía mecánica se mani-fiestan en forma de trabajo.

c. ¿El trabajo mecánico se encuentra almacenado en los objetos?No. Los objetos tienen energía y son capaces de rea-lizar trabajo, pero no “tienen” trabajo.

6. Respondan las siguientes preguntas acerca del calor.

a. ¿Qué se requiere para que se ponga de mani-fiesto el calor?Deben existir cambios de temperatura entre los ob-jetos que interactúan.

b. ¿Cuál es la relación entre el calor y la energía térmica?La energía térmica se transfiere, a través del calor, entre cuerpos que están a diferentes temperaturas.

c. ¿Los objetos poseen calor?No. Los cuerpos no poseen calor, sino energía en di-versas formas.

7. Comparen las respuestas obtenidas en las dos actividades anteriores y escriban en sus carpetas una síntesis de las similitudes que encontraron entre el trabajo mecánico y el calor.Se espera que las respuestas anteriores orienten a señalar que el trabajo mecánico y el calor presentan características similares:• debe haber cambios (de posición o de temperatura)

para que se manifiesten;• corresponden a formas de transferencia de energía

(mecánica o térmica);• no se encuentran almacenados en los objetos.

8. Revisen los utensilios de la cocina en sus casas y clasifiquen los materiales que los componen según su conductividad térmica. Escriban en sus carpetas un listado con los materiales conductores del calor y otro con los aislantes.Respuesta abierta que depende de la capacidad de observación y de la curiosidad de los alumnos. Se espera que entre los materiales conductores del ca-lor aparezcan diversos metales, cerámica y vidrio; mientras que, entre los aislantes, se encuentren la

goma, los plásticos y algunas telas.

9. Si deciden colocar una estufa de tiro balancea-do en su habitación, ¿en qué lugar la ubicarían para que brinde beneficios y, a su vez, no derroche energía? Escriban la respuesta en sus carpetas y expliquen por qué la ubicarían en ese lugar.Aparece nuevamente la necesidad de poner en juego habilidades expresivas y argumentativas que, en este caso, deben concluir con la justificación de una elección.La ilustración del lado derecho de la página 46 cons-tituye una excelente fuente de información para elaborar la respuesta, pues se nota que, colocando la estufa cerca del piso, se logra una buena circu-lación del aire, debido a las corrientes convectivas.

10. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I).Esta actividad remite a las páginas 46 y 47.

a. En la convección, no se requiere materia para que la energía se transfiera.(I). En la convección, la energía térmica se transfiere en forma de calor mediante el desplazamiento de materia.

b. La energía del Sol se transfiere por radiación y genera corrientes convectivas en la atmósfera.(C).

c. En los fluidos, la transferencia de energía térmi-ca se produce exclusivamente por convección.(I). Es incorrecta debido al empleo de la palabra “exclusivamente”, ya que una pequeña parte de la transferencia se produce por conducción.

11. Repasen mentalmente las actividades que us-tedes y sus familias realizan a lo largo de un día. Luego, respondan:Respuesta abierta, que depende de la capacidad de observación, la creatividad y las consultas de los alumnos.

a. ¿En cuáles de esas actividades se hace uso de la electricidad?Se esperan ejemplos tales como encender lampari-tas, emplear escaleras mecánicas, utilizar el celu-lar, la computadora, una batidora eléctrica y otros electrodomésticos.

b. ¿Cuáles de esas actividades podrían realizarse, aunque fuera con un poco más de esfuerzo, sin hacer uso de artefactos eléctricos?Se podría subir por una escalera fija, por ejemplo, o batir la crema a mano.

19

FÍSICA Y QUÍMICA 1

c. ¿Cuáles de esas actividades no podrían realizar-se de ninguna manera si no existiera la electrici-dad?El uso de telefonía celular y de computadoras, al menos tal como las conocemos, no es posible sin electricidad.

d. ¿Qué actividades no requieren en absoluto el uso de electricidad?Se esperan ejemplos tales como dar un paseo por la plaza, disfrutar de un partido en un día soleado, abanicarse con una pantalla, escribir una carta con lápiz y papel.

e. Comparen sus respuestas con las de otros compa-ñeros y elaboren un listado completo para cada caso.Actividad colaborativa que requiere capacidad de síntesis y de argumentación para lograr un listado depurado y sin repeticiones.

12. Agreguen a los ejemplos de esta página otro u otros aparatos en los que se aplique el efecto Joule.Nuevamente es el caso de una respuesta abierta, que depende de la búsqueda que hagan los alum-nos. Pueden mencionarse ejemplos tales como el calefón eléctrico de algunas duchas, los fusibles que protegen los circuitos eléctricos y el calefactor de agua de los bebederos presentes en oficinas y otros establecimientos.

13. Se eleva un martillo a 0,6 m de altura y se lo deja caer sobre un poste clavado en la tierra. Luego, se repite la operación elevando el martillo a 1,8 m. ¿En qué caso se hunde más el poste? ¿Por qué?Si no cambian las condiciones del terreno, se hundi-rá tres veces más en el segundo caso, pues el mar-tillo se deja caer desde una altura tres veces mayor que en el primer caso.

14. Observen los esquemas e indiquen en cuál de ellos se manifiesta energía cinética, en cuál se está efectuando trabajo sobre el resorte y en cuál existe energía potencial almacenada.En el esquema C, se manifiesta energía cinética, pues la cabeza se desplaza impulsada por el resorte. En el esquema A, se efectúa trabajo mecánico so-bre el resorte, al comprimirlo. En el esquema B, el resorte está comprimido y retenido por la tapa. En este último caso, la energía potencial (elástica) ha quedado almacenada.

15. Observen la ilustración y anoten las formas de energía que intervienen y los cambios o efectos que se producen en cada transformación.Intervienen energías eléctrica, mecánica, eólica y sonora. La energía eléctrica suministrada al motor del ventilador se transforma en energía mecánica y giran las aspas del ventilador. Estas mueven el aire y se manifiesta energía eólica, parte de la cual se transforma en energía mecánica, que se manifies-ta en el movimiento de los caños. Cuando los ca-ños chocan entre sí, se escuchan sonidos, poniendo en evidencia que parte de esa energía mecánica se transforma en energía sonora.

16. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). En la carpeta, refor-mulen las que consideraron incorrectas para trans-formarlas en correctas.

a. La temperatura de un objeto representa la ener-gía cinética de una de sus partículas.(I). La temperatura de un objeto tiene relación di-recta con el promedio de la energía cinética de la totalidad de las partículas que lo forman.

b. La energía térmica se transfiere en forma de calor desde los objetos que están a mayor tempe-ratura hacia los que están a menor temperatura.(C).

c. Dos objetos están en equilibrio térmico cuando su energía térmica es igual.(I). Dos objetos están en equilibrio térmico cuando su temperatura es igual.

d. Un jarro con agua caliente posee una gran can-tidad de calor.(I). Un jarro con agua caliente posee una gran canti-dad de energía térmica.

e. El efecto Joule es una consecuencia de la trans-formación de energía eléctrica en energía térmica.(C).

17. Respondan en sus carpetas a la siguiente pre-gunta y justifiquen su respuesta. ¿Es correcto leer la temperatura del termómetro inmediatamente después de haberlo introducido en agua caliente?No es correcto. Para efectuar la lectura se debe es-perar a que se detenga la transferencia de energía térmica (en este caso, desde el agua caliente hacia el termómetro) y ambos cuerpos lleguen al equilibrio térmico.

20

18. Completen el siguiente esquema. Para ello, dibujen una flecha que indique en qué sentido se transfiere la energía térmica entre los cuerpos de cada par. Si consideran que no hay transferencia de energía, dibujen una línea sin flecha.No es necesario que los alumnos efectúen cálculos porque, para responder, alcanza con la información de la página 41 y sencillos razonamientos.

80 °C > 20 °C 100 K < 50 °C40 °C — 40 °C 0 °F < 30 °C32 °F — 273 K -10 °C > -60 °C

19. En el siguiente esquema, se toma el lecho del río como nivel de referencia para la energía potencial del agua. Marquen los sectores en los que:

a. predomina la energía potencial; En el sector izquierdo, que corresponde al embalse.b. predomina la energía cinética;En el sector derecho, con muy poco nivel de agua (muy baja energía potencial) pero con el agua en rá-pido movimiento (energía cinética).

c. se presentan ambos tipos de energía.En la caída del agua, mientras la energía potencial disminuye y la energía cinética aumenta.

Integración1. Lean el relato.Luego de la lectura se generan respuestas breves, acordes al espacio disponible.

2. Respondan las siguientes preguntas.

a. ¿Cómo funciona un caloventor? ¿Qué transfor-maciones de la energía ocurren durante su funcio-namiento?La estufa transforma energía eléctrica en energía térmica que calienta el aire. El ventilador transfor-ma energía eléctrica en energía mecánica en las as-pas; a su vez, estas impulsan el aire caliente (ener-gía eólica) hacia el ambiente.

b. ¿Qué deberían hacer Tomás y Matías para poder regular la temperatura usando la escala Celsius?Deberían transformar las temperaturas en esca-la Fahrenheit del indicador a la escala Celsius o centígrada.

3. Lean la continuación del relato.Tomás y Matías tenían ahora que transformar las temperaturas expresadas en grados Fahrenheit en

temperaturas en grados Celsius. En internet, en-contraron la siguiente expresión:

temp. en ºC = (temp. en ºF – 32) x 100 / 180

4. Observen el siguiente esquema:

5. Respondan:

a. ¿Qué proporción pueden establecer entre los segmentos A, B, X e Y de la figura que encontró Tomás?Hay varias expresiones correctas. La más conve-niente es: X/Y = A/B

b. El segmento A abarca 100 divisiones de la esca-la Celsius, por lo que resulta que A = 100. ¿Cuántas divisiones en la escala Fahrenheit abarca el seg-mento B? ¿Qué valor le corresponde a B?El segmento B abarca (212 – 32), o sea, 180 divisio-nes, por lo que resulta B = 180.

c. El segmento X corresponde a una temperatura en ˚C medida desde 0 ˚C, por lo que X = temp. en ˚C. A partir de la figura, ¿es correcto expresar el segmento Y de la siguiente manera: Y = temp. en ˚F – 32? ¿Por qué?Es correcto, porque Y abarca la porción de termó-metro comprendida entre esos valores.

d. En la proporción que escribieron al responder la pregunta a, reemplacen los valores y expresiones obtenidos en b y c para los segmentos A, B, X e Y. ¿Llegan a la expresión que encontró Tomás?Reemplazándolos ordenadamente y operando, se llega a esa expresión.

e. Matías encontró también esta expresión. ¿Es correcta? ¿Por qué?temp. en °C . 9/5 + 32 = temp. en °F

21

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Es correcta, pues operando correctamente y sim-plificando se llega a ella a partir de la expresión anterior.

f. Si los chicos desean una temperatura de 20 °C, ¿en qué valor deberían colocar el indicador del caloventor?Reemplazando en la expresión que encontró Matías se concluye que deberían colocar el indicador en 68 ºF.

Notas de laboratorioExperiencia n.˚ 5: Manifestación de la energíaCon esta actividad experimental se espera que los alumnos adquieran información que les permita re-lacionar la energía potencial gravitatoria que posee un objeto con la altura a la que se encuentra y con el peso del mismo. Vale la pena señalar que no se pretende que arriben a una expresión matemática.La base de plastilina (o de otro material deformable) debe ser lo suficientemente blanda como para que, al caer sobre ella, el cilindro compuesto por las mo-nedas deje una marca apreciable.Para facilitar la medición de las alturas desde las que se dejará caer el cilindro, conviene colocar el cero de la regla a ras de la base de material blando.En las páginas iniciales se ha destacado lo valiosa que resulta la formulación de anticipaciones. Por ello, los alumnos deben formular y anotar anticipaciones que puedan ser puestas a prueba cuando efectúen las comprobaciones experimentales, prestando aten-ción al control de las variables que intervienen.

4. Anoten sus anticipaciones antes de continuar:

a. ¿Qué clase de energía han adquirido las mone-das con respecto al nivel de la mesa?Se espera que señalen que se trata de energía po-tencial gravitatoria.

b. ¿Qué esperan que ocurra con la plastilina cuan-do dejen caer las monedas?Seguramente dirán que dejará un hueco o que se hundirá.

c. ¿Qué observarán si varían la altura desde donde dejan caer las monedas?Cabe esperar que anticipen que el hundimiento será más profundo al aumentar la altura, siempre que se conserve la cantidad de monedas.

d. ¿Qué observarán si duplican la cantidad de mo-nedas usadas para formar el cuerpo?En este caso vale hacer notar que al cambiar la variable “cantidad de monedas” (o sea, el peso del

cilindro) es necesario mantener fija la variable “al-tura” para que las observaciones sean válidas. Se es-pera que anticipen que el objeto se hundirá más, sin necesidad de que arriesguen que la profundidad del hueco se duplicará.

5 y 6.Con estas consignas se propone que los alumnos re-gistren ordenadamente los datos y puedan disponer de información para evaluar sus anticipaciones.

7.En este paso se refuerza la noción del control de las variables cuando se planifica una actividad. Una vez que la realicen, podrán evaluar lo anticipado en 4.d.

8. Redacten un informe. Incluyan sus anticipacio-nes, los resultados obtenidos y las respuestas a las siguientes preguntas:En la redacción del informe que se solicita como cierre de esta actividad, se espera que presten aten-ción a los detalles señalados y que incluyan sus respuestas.

a. ¿Cómo pueden explicar lo que ocurrió con la energía en esta actividad?Se espera que las explicaciones aludan a que la energía potencial gravitatoria que el cilindro ad-quiere al ser elevado se transforma en energía ci-nética mientras va cayendo, y, al impactar sobre la plastilina, la mayor parte de esa energía se traduce en la deformación de ese material (además de pro-ducir ruido y calentamiento).

b. ¿Qué resultados obtuvieron al realizar la activi-dad según las modificaciones que propusieron? Las modificaciones se refieren al cambio en la canti-dad de monedas, sin variar la altura. Se espera que aprecien que, al aumentar la cantidad de mone-das, aumenta la deformación o hundimiento de la plastilina.

22

Capítulo 3: Átomos, moléculas e ionesEste capítulo incluye temas vinculados con el eje “Los materiales y sus cam-bios”, de los NAP. Para explicar algunas propiedades de la materia y los mate-riales, se hace foco en la estructura de los corpúsculos o partículas con los que ya se trabajó en capítulos anteriores. Se presenta la teoría atómico-molecular como un modelo para explicar ciertas propiedades, y se hace un breve recorrido por el desarrollo de los modelos atómicos. La organización de los elementos en una tabla periódica se presenta como un recurso que facilita el estudio de las propiedades de algunas sustancias simples y compuestas presentes en la vida cotidiana. Se introducen algunos conceptos relacionados con el nombre de las sustancias y su representación simbólica y convencional, las fórmulas. También se presentan diferentes tipos de reacciones químicas y la forma de representar-las, las ecuaciones. Se vinculan, así, los niveles macroscópico, submicroscópico y simbólico.

que hayan elegido al mismo científico, analizar sus semejanzas y diferencias, y discutir sobre las bases con que elaborarán síntesis y resúmenes.

4. Completen la línea de tiempo de la página 56 utilizando un afiche o en formato Prezi. Incluyan a Boyle, a Charles, a Gay-Lussac, a Avogadro y a Mendeleiev.Respuesta abierta. Si hacen la presentación utili-zando Prezi o PowerPoint, podrán mostrar la línea de tiempo elaborada con algún programa infor-mático que lo posibilite. Cualquiera sea el formato que utilicen para la presentación, esta actividad promueve el trabajo colaborativo en equipo. Para la evaluación, serán indicadores la inclusión correcta de los científicos en el tiempo y la mención de sus principales aportes científicos, la comunicabilidad de la presentación y la organización del grupo para llegar a la producción solicitada, entre otros.

5. Averigüen qué empresa produce aluminio en la Argentina utilizando el método Hall-Héroult y en qué provincia está su planta productora.Se trata de la empresa Aluar (Aluminio Argentino), cuya planta está ubicada en la ciudad de Puerto Ma-dryn, provincia de Chubut.

6. ¿Es correcto decir que las ollas de aluminio no se oxidan y las de hierro sí? ¿Por qué?No es correcto, porque ambos metales se oxidan en el ambiente húmedo de una cocina. La diferencia es que el óxido de aluminio es compacto y, una vez formada la primera capa, esta evita el contacto entre el metal y el ambiente; por lo tanto, la oxidación no continúa. En el caso del hierro, el producto de su oxidación es un sólido poroso, entonces el proceso continúa.

Repaso y problemas1. Un átomo de fósforo se representa como 31

15P.

a. ¿Cuáles son sus números másico y atómico?31 y 15, respectivamente.

b. ¿Cuántos protones y cuántos neutrones tiene? Tiene 15 protones y 16 neutrones.

c. ¿Existe algún otro átomo con 15 protones que no sea un átomo de fósforo? ¿Por qué?No, porque el número de protones define al elemen-to. Todos los átomos de fósforo tienen 15 protones, y todo átomo con 15 protones es un átomo de fósforo.

2. Un átomo tiene 16 protones y 18 neutrones.

a. ¿Cuántos electrones tiene? Si gana dos electro-nes, ¿en qué tipo de ion se transforma?Tiene 16 electrones. Si gana dos electrones se trans-forma en un anión (ion negativo).

b. Si usamos la letra X para representar al elemen-to, ¿cómo se representan el átomo y el ion?El átomo se representa como X y el ion formado, como X2-.

3. Elaboren un breve comentario biográfico sobre dos de los científicos mencionados en la línea de tiempo de la página 56.Respuesta abierta. Para responder, los estudiantes tendrán que hacer una búsqueda de información, lo que implica aplicar criterios para seleccionar las in-formaciones más confiables y pertinentes. Con esta tarea, además, ponen en juego sus habilidades lin-güísticas. Es interesante socializar las producciones y comparar los comentarios de varios estudiantes

23

FÍSICA Y QUÍMICA 1

7. Las moléculas de un óxido de cloro están for-madas por dos átomos de cloro y tres átomos de oxígeno. ¿Es una sustancia simple o compuesta? ¿Por qué? ¿Cuál de las siguientes fórmulas es la que le corresponde? ¿Por qué?

a) ClO

b) ClO2

c) Cl2O

3Es una sustancia compuesta, ya que está formada por dos elementos. Su fórmula es la c, ya que es la que indica (por medio de los subíndices) la propor-ción atómica de dichos elementos (dos átomos de cloro por cada tres átomos de oxígeno).

8. El eteno o etileno se utiliza en la elaboración del polietileno. Su fórmula es C

2H

4. ¿Cómo está

formada una molécula de eteno? ¿A qué grupo de compuestos pertenece? ¿Por qué?Una molécula de eteno está formada por dos áto-mos de carbono y cuatro átomos de hidrógeno. Se trata de un hidrocarburo porque está formado ex-clusivamente por hidrógeno y carbono.

9. El amoníaco es una sustancia cuyas moléculas están formadas por un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno. ¿Cuál es su fórmula molecu-lar? ¿Es un óxido? ¿Por qué? ¿Es un hidrocarburo? ¿Por qué?La fórmula molecular del amoníaco es NH3. Es un compuesto binario que no contiene oxígeno, por lo tanto no es un óxido. Tampoco es un hidrocarburo, pues no contiene carbono.

10. Unan cada uno de los términos de la primera columna con el que le corresponda de la segunda.

1) cloruro de magnesio A) CaCO3

2) carbonato de calcio B) MgCl2

3) clorato de potasio C) NaF

4) fluoruro de sodio D) KClO3

1 - B; 2 - A; 3 - D; 4 - C.Los alumnos vieron que el nombre de los compues-tos formados por un metal y un no metal termina en “uro” si no contiene oxígeno, y en “ato” si contiene oxígeno. Con este conocimiento harían la primera selección; la definitiva la realizan teniendo en cuen-ta cuál es el metal y/o el no metal cuyo símbolo apa-rece en la fórmula y en el nombre.

11. En la tabla periódica “muda” del siguiente esquema, hay algunos casilleros coloreados, les proponemos que les asignen números o letras e indiquen:

3

1

4

2

a. Grupo y período al que pertenecen dos de ellos.Respuesta abierta.

b. Tipo de elemento (representativo o de transi-ción) para tres de ellos.Respuesta abierta.

c. Cuál o cuáles son metales alcalinos.Los elementos indicados con los números 1 y 2 (en el grupo 1) son metales alcalinos.

d. Cuál o cuáles corresponden a un gas noble.Los elementos indicados con los números 3 y 4 (en el grupo 18) son gases nobles.

e. Busquen e indiquen el nombre y el símbolo de cada uno.Litio (Li); francio (Fr); helio (He); argón (Ar).

12. Representen la reacción de descomposición del agua oxigenada haciendo uso de las fórmulas desarrolladas de las sustancias participantes.

H

HH

H

H

H

H

H

O

O

O

O

O

O

O O=+

13. De las siguientes ecuaciones, indiquen cuál re-presenta una reacción de descomposición y por qué.a. Cl

2 + H

2 > 2 HCl

b. HCl + NaOH > NaCl + H2O

c. CaCO3 > CaO + CO

2La ecuación que representa una reacción de des-composición es la c, porque a partir de una única sustancia se obtienen dos.

24

14. Cuando el aluminio (Al) reacciona con el oxíge-no (O

2) se forma óxido de aluminio (Al

2O

3). Escri-

ban la ecuación de esta reacción. No se olviden de ajustarla.4 Al + 3 O2 > 2 Al2O3

15. El propano (C3H

8) es uno de los componentes

del gas de garrafa. Al reaccionar con el oxígeno, arde, origina dióxido de carbono y agua, y libera energía en forma de calor y luz. Teniendo en cuenta esta información, resuelvan las siguientes consignas.

a. El propano, ¿es una sustancia simple o compuesta? ¿Por qué?Es una sustancia compuesta, como lo muestra su fórmula con los símbolos del carbono y del hidró-geno. Además, una sustancia binaria, porque está formada por dos elementos.

b. ¿Es un óxido? ¿Por qué?No es un óxido, porque ninguno de los dos elemen-tos es oxígeno.

c. La reacción de combustión, ¿es exotérmica o endotérmica? ¿Por qué?La reacción es exotérmica, porque libera energía en forma de calor.

d. Escriban la ecuación correspondiente a la reac-ción de combustión mencionada.C3H8 + 5 O2 > 3 CO2 + 4 H2O

16. Completen la siguiente tabla. Busquen infor-mación en internet o en una biblioteca.

Elemento¿Cuándo fue descubierto?

¿Quién lo descubrió?

Hidrógeno 1766 Henry Cavendish

Nitrógeno 1772 Daniel Rutherford

Cloro 1774 Carl Wilhelm Scheele

17. Los elementos de la tabla anterior forman moléculas biatómicas. Escriban sus símbolos y las fórmulas de las sustancias simples que originan.

Elemento SímboloFórmula de la sustancia

simple

Hidrógeno H H2

Nitrógeno N N2

Cloro Cl Cl2

18. Lean el siguiente diálogo ficticio entre dos científicos.A: Mi propuesta es la de un modelo atómico nu-clear. Los electrones estarían girando alrededor de un centro.B: Estimado doctor, lo que usted propone es imposi-ble. Los átomos son indivisibles, son esferas macizas que no tienen partes.

a. Identifiquen a los científicos que intervienen en el diálogo.Niels Bohr (A) y John Dalton (B). También podrían ha-berse referido a Ernest Rutherford como científico A.

b. ¿Pudo haberse producido este diálogo? ¿Por qué?No, porque Dalton vivió en el siglo V antes de nues-tra era, y los otros dos a fines del siglo XIX y princi-pios del XX.

19. ¿Cuáles de las siguientes representaciones corresponden a sustancias simples y cuáles a sus-tancias compuestas? ¿Por qué?En las imágenes se representa el bromo, que es una sustancia simple porque está formada por un único elemento, su fórmula tiene un solo símbolo; el óxido de cobre y el dióxido de carbono, que son sustancias compuestas, porque están formadas por más de un elemento (dos); y el metanol, que es una sustancia compuesta formada por tres elementos.

20. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I) y justifiquen en cada caso.

a. Todas las sustancias están formadas por molé-culas. (I). También existen sustancias formadas por iones, como el cloruro de sodio.

b. El primer modelo atómico nuclear fue propuesto por Dalton.(I). Dalton propuso un átomo sin estructura interna.

c. La fórmula SO3 corresponde a una sustancia

compuesta.(C). La sustancia está formada por más de un ele-mento. S simboliza al azufre y O, al oxígeno.

d. La ecuación correspondiente a la reacción de síntesis del monóxido de carbono es: C + O

2 > CO

(I). No está balanceada, ya que el número de átomos de cada elemento en ambos miembros de la ecua-ción no es el mismo. La ecuación correcta es:

2 C + O2 > 2 CO

25

FÍSICA Y QUÍMICA 1

21. Escriban el nombre y el símbolo del elemen-to de Z = 5. ¿En qué grupo y período de la tabla periódica se encuentra? ¿En cuántos niveles de energía están distribuidos los electrones de sus átomos? ¿Cuántos electrones tiene en el nivel de energía más elevado?Se trata del boro, cuyo símbolo es B. Se encuentra en el grupo 13 y el período 2. Los electrones están distribuidos en dos niveles de energía. En el nivel de mayor energía tiene tres electrones.

22. Un átomo tiene 35 protones en su núcleo.

a. ¿A qué elemento pertenece?Es un átomo de bromo.

b. ¿Cuál es su símbolo?Br.

c. ¿Es un elemento representativo o de transición?Es un elemento representativo.

d. ¿Es un metal o un no metal?Es un no metal.

23. El agua mineral A contiene 4 mg/l de aniones cloruros (Cl–). El agua mineral B contiene 36,3 mg/l.

a. ¿Cuántos miligramos de Cl– hay en un vaso (200 ml) del agua A?Como 200 ml es la quinta parte de un litro, entonces habrá una quinta parte de iones cloruro en el agua mineral A, es decir, 0,8 mg.

b. ¿En qué volumen del agua B hay esa misma cantidad de Cl-?Tras aplicar una regla de tres simple, se halla que en 22 ml del agua B hay igual cantidad de Cl– que en 200 ml del agua A.

24. La vitamina C es muy sensible al calor y a la luz. Con el paso del tiempo sufre transformaciones por las que pierde su actividad.

a. ¿Es lo mismo tomar un jugo de naranja recién exprimido que otro que fue hecho unas horas antes? ¿Por qué?No es lo mismo, porque si el jugo queda a la luz, su contenido de vitamina C disminuye.

b. Si se cocina un alimento que contiene vitamina C, ¿cambia su composición? Argumenten la res-puesta.Sí, porque la vitamina C es sensible al calor, por lo tanto, si se cocina el alimento, el contenido de esta vitamina disminuye.

25. Gustavo comparó el contenido de vitamina C de dos jugos, uno de pomelo y otro de limón. Para ello, colocó 2 ml de jugo de pomelo en un vaso y la misma cantidad de jugo de limón en otro. Luego, les fue agregando, gota a gota, alcohol iodado. En el primer caso, se decoloraron 7 gotas; cuando agregó la octava, mantuvo su color. En el segundo caso, cuando agregó la sexta gota, ya no se decoloró. ¿Qué conclusión pudo sacar Gustavo de la experiencia? ¿Por qué empleó el mismo volu-men de jugo en los dos casos?El contenido de vitamina C del jugo de limón es ma-yor que el del pomelo. Es necesario hacer el ensayo utilizando igual volumen de ambos líquidos porque así solo puede variar la cantidad de vitamina en cada recipiente, que es el dato que se desea cono-cer. También debe permanecer constante la variable “temperatura”.

26. Escriban la ecuación correspondiente a estas reacciones.

a. Reacción entre el óxido de calcio y el agua cuando se pone en funcionamiento un envase autocalentable.CaO + H2O > Ca(OH)2

b. Reacción de obtención del aluminio por el mé-todo de Hall-Héroult.2 Al2O3 > 4 Al + 3 O2

Integracióna. ¿Qué tipo de reacción química se produce cuan-do se activa el airbag? ¿Cómo se dan cuenta?Se trata de una reacción de descomposición, porque a partir de una única sustancia se obtiene más de una.

b. ¿La azida de sodio es una sustancia simple o compuesta? ¿Cómo lo saben?La azida de sodio es una sustancia compuesta, ya que se puede descomponer, está formada por más de un elemento.

c. Además del nitrógeno, ¿qué otra sustancia se produce en la reacción?Además, se produce sodio.

d. Escriban la ecuación que representa la reacción química que se produce cuando el airbag se activa. Recuerden que las moléculas de nitrógeno son biatómicas y que tienen que ajustar la ecuación, colocando los coeficientes que sean necesarios. 2 NaN3 > 2 Na + 3 N2

26

Notas de laboratorioExperiencia n.˚ 6: La velocidad de las reacciones

4. Las burbujas evidencian la reacción. ¿Cuál resul-tó ser más rápida?Es de esperar que hayan observado que la reacción con el agua oxigenada más concentrada (la de 20 o 30 vol.) es más rápida que la reacción con la más diluida (10 vol.). En el tubo donde el agua oxigenada es más concentrada se desprende mayor número de burbujas por unidad de tiempo.

5. Toquen nuevamente los tubos. ¿Perciben algún cambio en la temperatura? ¿A qué se debe?Los alumnos habrán podido comprobar el calenta-miento de los tubos y podrán decir, entonces, que la reacción liberó calor, que es exotérmica.

Experiencia n.˚ 7: Reconocimiento de dióxido de carbono

2. Soplen suavemente dentro del líquido a través del sorbete. Se producirá un burbujeo. ¿Por qué?El aire que exhalamos no se disuelve en el líquido; por lo tanto, se diferencia del líquido. En ese mo-mento, se forman dos fases: una gaseosa (las burbu-jas) y otra líquida.

4. ¿El aire que exhalamos es igual al que inspira-mos? ¿En qué se diferencian?El aire que exhalamos no tiene la misma composi-ción que el que inspiramos. Cuando respiramos, el aire exhalado tiene mayor concentración de dióxido de carbono y menor concentración de oxígeno que el aire que inspiramos.

Experiencia n. 8: Procesos exotérmicos y endotérmicosCuando enseñamos química en la escuela secunda-ria, acercamos a los alumnos a las formas de hacer y de pensar de los científicos. En esta propuesta se hace foco en la resolución de un problema a través de una actividad experimental, cuyo diseño queda a cargo de los alumnos. Este tipo de propuesta favore-ce el desarrollo de capacidades como la predicción, la secuenciación de pasos a realizar, la aplicación de conocimientos, el uso de materiales de laboratorio y la comunicación de procedimientos, resultados y conclusiones.

27

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Capítulo 4: Fuerzas y camposEn este capítulo se tratan temas correspondientes al eje “El mundo físico”, de los NAP. Se han seleccionado contenidos que relacionan los conceptos de interac-ción y de fuerza, considerando a esta última como magnitud vectorial y compa-rándola con la presión. Se presenta el concepto de campo como modelo de inte-racción y se tratan ejemplos y aplicaciones de los campos magnético, eléctrico y gravitatorio, con la introducción de las nociones de inercia, peso y masa. El capítulo se cierra con la comparación de las características de los tres campos mencionados. Durante el desarrollo, se presentan situaciones problemáticas y actividades experimentales que se procura integrar al final.

presión sobre el lodo. Como su peso no cambia, de-berá caminar sobre la mayor superficie de apoyo po-sible, o sea, apoyando toda la suela.

6. ¿Por qué duele más un pisotón con zapatos de taco alto?La situación es similar a la anterior. El taco alto pre-senta una pequeña superficie de contacto, por lo tanto, se hunde más, provocando más dolor.

7. Cuando se infla un globo, además de vencer la resistencia propia del material, se debe vencer algo más. ¿Qué es?La presión que ejerce el aire que lo rodea, es decir, la presión atmosférica.

8. Párense sobre una hoja cuadriculada y marquen el contorno de su calzado sobre ella. Luego, calcu-len el área de esa superficie. Con esta información y la de su propio peso, calculen la presión que ejercen sobre el suelo cuando están parados sobre sus dos pies.Respuesta abierta, pues depende de las caracterís-ticas de cada persona. No se espera precisión en el resultado, sino la valorización del procedimiento experimental. Se espera que los alumnos reconoz-can que, para calcular el área de la superficie que abarca su calzado, deberán determinar de la mane-ra más aproximada la cantidad total de cuadritos que se encuentran dentro del contorno que dibuja-ron y multiplicarla por el área de un cuadrito. Con ese dato y el de su propio peso, podrán calcular lo solicitado, seguramente expresado en kg/cm2.

9. Supongan que tienen dos imanes en barra pinta-dos mitad de azul y mitad de rojo.a. Diseñen un experimento que les permita apreciar y comparar el poder de atracción de esos imanes en los polos y en la zona neutra.

Repaso y problemas1. La balanza mide nuestro peso en kilogramos fuerza (aunque usualmente digamos que pesamos, por ejemplo, "50 kilos"). La equivalencia entre kilogramos fuerza y newton es: 1 kg = 9,8 N. Con esos datos, calculen su propio peso en newton.Respuesta abierta, pues depende de cada persona. Se espera que los alumnos multipliquen su peso en kilogramos fuerza por 9,8 para obtenerlo en newton.

2. Una persona aplica con su mano una fuerza de 100 N sobre un cuerpo, por ejemplo, una pared. ¿Cuál es el valor de la fuerza que recibe sobre su mano? ¿Se observa algún efecto?Se trata de una interacción de contacto en la que la mano se deforma y recibe una fuerza de 100 N.

3. Si la persona del problema anterior aplicara la misma fuerza sobre la pared, pero esta vez parada sobre unos patines, ¿qué efecto piensan que se observaría?Se espera que reconozcan que la persona se alejaría de la pared.

4. Apliquen el concepto de presión para explicar por qué se afilan los cuchillos.Para lograr la explicación, los alumnos deben reco-nocer que los cuchillos cortan ejerciendo presión sobre los objetos. Cuando se afila un cuchillo, se re-duce la superficie de contacto sobre lo que se va a cortar, y, cuando se ejerce una fuerza para cortar, se logra mayor presión sobre el objeto y, por lo tanto, se facilita el corte.

5. Una persona tiene que atravesar un lodazal y quiere que su calzado se ensucie lo menos posible. ¿Le conviene caminar en puntas de pie o apoyando toda la suela? ¿Por qué?La persona se hundirá menos cuando aplique menos

28

Tanto esta actividad como la siguiente tienden a acercar a los alumnos a las formas de pensar y de hacer de los científicos. En ambos casos, se espe-ra que intercambien opiniones y propuestas hasta concebir procedimientos que luego puedan poner en práctica. Para lograr lo que se solicita en esta consigna, los diseños podrán requerir objetos ferro-magnéticos pequeños, como alfileres o tachuelas, y anticipar la distribución de los mismos en las cerca-nías de los polos y de la zona neutra. La observación de la cantidad de alfileres que puede levantar cada imán permitirá comparar el poder de atracción de los mismos.

b. Diseñen un experimento que permita apreciar cómo interaccionan los polos de uno esos imanes con los polos del otro. ¿Necesitan más materiales? ¿En qué orden harían las comprobaciones? ¿Qué esperan que ocurra en cada caso?En este caso son suficientes los dos imanes. Cabe es-perar que los diseños giren en torno de la propuesta de enfrentar polos de igual y de diferente color y de observar si se presentan interacciones de repulsión o de atracción. Para evaluar las propuestas de cada grupo, se pueden tener en cuenta detalles como la claridad de expresión, el orden y la justificación y las anticipaciones en cada paso del experimento y el control de variables, como, por ejemplo, la distancia entre los polos que se enfrentan en cada caso.

10. ¿Es posible que entre dos cuerpos que no son imanes y cuya carga eléctrica es neutra existan fuerzas de repulsión?, ¿y fuerzas de atracción?A partir de la interpretación de la tabla de la pági-na 96 podrán concluir que solo existirán fuerzas de atracción.

11. Escriban en sus carpetas ejemplos, diferentes de los que aparecen en la tabla de esta página, en los que se manifiesten los campos gravitatorio, magnético y eléctrico.Respuesta abierta. Además de los numerosos ejem-plos que aparecen en el capítulo, pueden citarse:• de campo gravitatorio: el funcionamiento de los

relojes de péndulo;• de campo magnético: los destornilladores con

punta magnetizada, que retienen a los tornillos de hierro; y

• de campo eléctrico: los chasquidos que suelen escucharse al quitarse un pulóver con nylon en su trama.

12. Resuelvan las siguientes situaciones. En cada caso, tracen los vectores correspondientes y deter-minen gráficamente la resultante.Se espera que los alumnos tracen los diagramas vec-toriales como se muestra en la página 80 del libro.

a. Una persona y su perro tiran de los extremos de un palo. El perro tira con una fuerza de 210 N y la persona, con una fuerza de 520 N. ¿Cuánto vale la fuerza sobre el palo?Se trata de fuerzas de igual dirección y sentidos opuestos: la resultante vale 310 N y tiene el mismo sentido que la fuerza que ejerce la persona.

b. Para arrimar una lancha al muelle, dos personas tiran de una misma soga con fuerzas de 540 N y 380 N. ¿Cuál es la fuerza ejercida sobre la lancha? Se aplican fuerzas de igual dirección y sentido. La resultante vale 920 N.

c. Dos hilos forman entre sí un ángulo de 40°. Cada uno de ellos soporta un esfuerzo de 800 N sin rom-perse. ¿Cuál es el esfuerzo máximo que pueden ha-cer sobre el cuerpo al que están atados esos hilos?La respuesta se obtiene si se determina la resultante de dos fuerzas concurrentes, de 800 N cada una, que forman un ángulo de 40º. La resolución gráfica da un valor aproximado de 1.500 N para la resultante buscada.

13. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). Luego, escriban co-rrectamente las que consideraron incorrectas.

a. Para que exista un par de interacción, los cuer-pos deben estar en contacto.(I). Para que exista un par de interacción, los cuer-pos pueden estar en contacto o a distancia.

b. Las fuerzas de atracción que actúan entre dos cargas eléctricas del mismo signo disminuyen según el cuadrado de la distancia que las separa.(I). Las fuerzas de repulsión que actúan entre dos cargas eléctricas del mismo signo disminuyen se-gún el cuadrado de la distancia que las separa.

c. Si sobre varios cuerpos se aplica la misma fuerza, acelera más el que tiene menor masa.(C).

d. Al esquematizar el campo magnético se con-sidera, por convención, que las líneas de campo salen del polo sur del imán.(I). Al esquematizar el campo magnético se consi-dera, por convención, que las líneas de campo salen del polo norte del imán.

29

FÍSICA Y QUÍMICA 1

14. Muchos utensilios de cocina o herramientas de uso corriente aprovechan el concepto de presión. Lean la siguiente lista y marquen los que conside-ren que aprovechan este concepto. Luego, justifi-quen su elección.• cuchillo • cuchara • batidor manual • cúter • destornillador • martillo • tijera • sierra • abrelatas • palo de amasar • llave inglesaEl cuchillo, el cúter, el martillo, la tijera, la sierra, el abrelatas y el palo de amasar aprovechan el concep-to de presión, pues unos son elementos de corte y otros, de compresión.

15. Dos cuerpos iguales se encuentran inicialmente a cierta distancia. Entre ellos ejercen fuerzas de atracción gravitatoria de intensidad F. Si la distan-cia entre los cuerpos disminuye a la tercera parte, ¿qué ocurre con la intensidad de las fuerzas de atracción entre ellos?Aumenta nueve veces, pues varía en razón inversa al cuadrado de la distancia que los separa.

16. Observen la situación representada y expliquen qué puede haber ocurrido.Respuesta abierta. Se espera que los alumnos apli-quen el concepto de inercia. Si interpretan que el monopatín arrancó bruscamente, podrán recono-cer que el chico que parece caer hacia atrás está, en realidad, permaneciendo en el lugar en que se encontraba inicialmente.

17. Apliquen el principio de interacción para expli-car cómo y por qué se produce el desplazamiento de un bote impulsado por remos.Respuesta abierta. Cabe esperar que las explicaciones aludan a que los remos impulsan agua hacia atrás y que el bote, al cual están sujetos los remos, recibe, por reacción, una fuerza que lo impulsa hacia delante.

18. ¿Por qué no es conveniente frenar únicamente con la rueda delantera de la bicicleta cuando se va muy rápido?Una vez más, se solicita una explicación que requiere la comprensión del concepto de inercia y su aplicación a una situación concreta que, a su vez, debe ser co-rrectamente interpretada. Al frenar solo con la rueda delantera de la bicicleta, y si se dispone de poco es-pacio, se corre el riesgo de que esa rueda se detenga bruscamente, mientras que el resto de la bicicleta, pa-sajero incluido, tenderán a continuar su marcha (ge-neralmente elevándose por encima del manubrio).

19. Observen el esquema que representa el campo creado por dos cargas eléctricas. Indiquen cuál es el signo de cada una de esas cargas y justifiquen su elección.Ambas cargas son de signo positivo, pues las líneas de campo salen de ellas.

20. En los clubes de golf se interrumpe la actividad cuando se avecina una tormenta eléctrica. ¿Por qué?En este caso se espera que los alumnos asocien la situación con lo tratado en la página 95 (“Los rayos y el poder de las puntas”). Los palos de golf son metá-licos y delgados, por lo tanto, pueden constituirse en elementos que actúen como puntas sobre el terreno llano del campo de juego. De ese modo, favorecen la descarga de rayos durante una tormenta.

21. Mónica encontró en un cajón dos barras metá-licas del mismo aspecto y una brújula. Recordó que solo una de las barras era un imán y se dispuso a averiguar cuál de las dos es el imán y a identificar sus polos norte y sur. Diseñen un experimento que ayude a Mónica a lograr su propósito. Reflexionen con sus compañeros acerca de la factibilidad de ese diseño experimental y, finalmente, pónganlo en práctica.Se invita a los alumnos a intercambiar ideas y pro-puestas, y a reflexionar antes de hacer. Aunque sen-cillo, el diseño experimental debe ser ordenado. Solo la barra que es un imán desviará la brújula. Una vez identificada, bastará aplicar las conclusiones de la consigna 9 b y determinar la polaridad de la barra-imán por comparación con la brújula. Si se dispone de los materiales, se recomienda alentar a los alumnos a que pongan en práctica sus diseños experimentales.

Integración1. Lean el relato de lo que le ocurrió a Tomás y, luego, respondan las preguntas.Luego de leer el relato se generan respuestas breves, acordes al espacio disponible.

a. ¿Qué piensan ustedes que sucederá cuando To-más intente empujar el sillón? ¿Por qué?Lo moverá sin inconvenientes, pues las fuerzas igua-les y contrarias se aplican sobre cuerpos diferentes.

b. ¿En qué principio tratado en esta unidad se ins-piró Tomás para responderle a su abuela?En el principio de interacción, o de acción y reacción.

30

c. ¿Está aplicando correctamente el enunciado que recitó? Justifiquen su respuesta.No. Tomás supone que las fuerzas que intervienen se van a equilibrar, pero para que eso ocurra deben estar aplicadas sobre un mismo cuerpo.

d. ¿Cómo ayudarían a Tomás a comprender mejor la situación, aclarándole en qué cuerpos se están aplicando las fuerzas?Tomás aplica su fuerza sobre el sillón, y el sillón aplica una fuerza igual y contraria sobre Tomás.

e. ¿Interaccionan Tomás y el sillón con el piso de la habitación? ¿Qué fuerzas aparecen al considerar esas interacciones?Sí. Cuando se consideran esas interacciones, hay que contemplar las fuerzas de rozamiento.

f. Si la abuela ya hubiera encerado el piso en el sector libre de la habitación (donde se debe apo-yar Tomás para empujar), ¿la situación mejoraría o empeoraría para él? ¿Por qué?Empeoraría, pues se reduciría el rozamiento entre su calzado y el piso, y resbalaría. En ese caso, tal vez él se movería más que el sillón, pero en sentido contrario.

Notas de laboratorioExperiencia n.˚ 9: Estirando una banda elásticaCon esta actividad experimental se espera que los alumnos relacionen el peso de los objetos con el es-tiramiento que producen sobre un cuerpo elástico.En los pasos 1 a 3 se describe el montaje previo al inicio de las mediciones. El agregado de algunas arandelas para tensar la banda elástica es necesario para que el resto de las mediciones sean confiables. Esas arandelas NO se contabilizan en la tabla de registros.En el paso 4, cuando se coloca la regla en posición vertical con el cero en la parte alta, se facilita el cál-culo de los estiramientos que se solicita en el paso 7.

5. ¿Qué esperan que ocurra cuando agreguen una arandela?, ¿y cuando agreguen dos o más? Ano-ten sus anticipaciones antes de continuar con la actividad.En las páginas iniciales se ha destacado lo valiosa que resulta la formulación de anticipaciones. Por ello, los alumnos deben formular y anotar anticipaciones que puedan ser puestas a prueba cuando efectúen las comprobaciones experimentales. Los alumnos pueden suponer que la banda elástica se estirará cada vez más a medida que agreguen arandelas.

6. Comiencen a agregar, de a una, las arandelas. Anoten en la tabla la posición que ocupa el nudo en cada caso. ¿Se cumple lo que habían anticipado?Para efectuar las mediciones es necesario que la banda elástica deje de oscilar. Es una buena oportu-nidad para alentar a los alumnos a que analicen las precauciones que deben tenerse cuando se efectúan mediciones.

7. Calculen cuántos milímetros se estiró la banda elástica cada vez que agregaron una arandela.Para efectuar este cálculo deberán restar del valor que corresponde a la ubicación del nudo en cada fila, el valor que le corresponde en la fila anterior.

8. Redacten un informe del trabajo que realizaron, incluyendo las conclusiones que elaboraron y las respuestas a las siguientes preguntas.Cuando redacten el informe que se solicita como cierre de esta actividad, se espera que presten atención a los detalles señalados, incluyendo sus respuestas.

a. ¿Qué le ocurrió a la banda elástica cada vez que agregaron una arandela? ¿Por qué?Respuesta abierta, en la que se espera que mencio-nen que los estiramientos de la banda elástica pro-vienen del efecto de deformación que ocasiona la fuerza peso de las arandelas.

b. Cada vez que agregaron una arandela, ¿la banda elástica se estiró lo mismo?Cabe esperar que, si las arandelas son iguales y sufi-cientemente pesadas, los estiramientos o elongacio-nes sean aproximadamente iguales, al menos en las primeras mediciones, siempre que se haya tensado la banda elástica antes de comenzar a completar la tabla.

Experiencia n.˚ 10: Llaves con inerciaCon esta actividad se espera que los alumnos com-prueben experimentalmente que un objeto en repo-so tiende a permanecer en ese estado. Se trata de una actividad breve y reveladora, siempre que se la ejecute con habilidad. La cinta de papel adherida a la mesa señala la posición del llavero antes de dar el tirón.

2. Anticipen qué pasaría si tomaran la hoja por un borde y, con un tirón seco, intentaran retirarla. Lue-go, tiren de la hoja. ¿Qué ocurrió con el llavero?Es probable que relacionen esta actividad con la que se suele realizar en algunos espectáculos cuando se quita el mantel sin que se caigan los platos, y que

31

FÍSICA Y QUÍMICA 1

anticipen que el llavero quedará en su lugar. Eso se logrará si el tirón es brusco y horizontal.

3. Redacten un informe. Incluyan las conclusiones que elaboraron y las respuestas a estas preguntas.Cuando redacten el informe que se solicita como cierre de esta actividad, se espera que presten aten-ción a los detalles señalados y que incluyan sus respuestas.

a. ¿Por qué el llavero conservó su posición pese al tirón?Se espera que apliquen el concepto de inercia para elaborar sus respuestas. Si la hoja de papel es sufi-cientemente lisa, la fuerza que se ejerce sobre ella no se transmite al llavero. Por esa razón el llavero tiende a permanecer en el estado de movimiento en que se encontraba, es decir, en reposo.

b. ¿Por qué el llavero tiene que tener muchas lla-ves? ¿Qué habría pasado si hubiera tenido pocas?En este caso deberían hacer uso del concepto de masa, aunque es probable que se refieran al peso del llavero. La relectura de las páginas 79 y 81 puede contribuir a mejorar las respuestas.

Experiencia n.˚ 11: ¿Un globo pegajoso?En esta actividad experimental, se espera que los alumnos apliquen conceptos relacionados con las fuerzas de atracción electrostática para resolver la situación planteada. Es una actividad sencilla pero llamativa que, bien presentada, dará lugar al inter-cambio de ideas y propuestas de muy fácil compro-bación experimental.Los procedimientos que propongan, así como sus justificaciones, aludirán seguramente a la carga eléctrica que adquiere el globo al ser frotado.La comparación final con el contenido del link suge-rido permitirá enriquecer la discusión acerca de los resultados obtenidos y sus justificaciones.

32

Capítulo 5: La corriente eléctrica En este capítulo, destinado al estudio de las cargas eléctricas en movimiento, se tratan temas correspondientes al eje “El mundo físico”, de los NAP, con el obje-tivo de identificar interrelaciones entre los fenómenos eléctricos y magnéticos y de aplicarlas en diferentes procesos tecnológicos. Para ello se han seleccionado contenidos relacionados con la conducción y el mantenimiento de la corrien-te eléctrica, los conceptos de diferencia de potencial, intensidad de corriente, resistencia eléctrica y potencia eléctrica, sus relaciones y su aplicación en los circuitos eléctricos. Se abordan luego conceptos básicos sobre electromagne-tismo y sus aplicaciones: electroimán, relé, motores y generadores. El capítulo se cierra con descripciones sobre la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica, que serán empleados en el capítulo 7.

Respuesta abierta, que depende de la creatividad de los alumnos. Es posible que sugieran intentar el en-cendido de una lamparita o de un LED.

5. ¿A qué se debe que una solución electrolítica sea conductora de la electricidad?A que contiene partículas con cargas eléctricas (iones) que pueden moverse libremente a través de la solución.

6. Dentro de un campo eléctrico determinado, ¿cuál es la diferencia entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica?El potencial eléctrico es constante para cada distan-cia al cuerpo que genera el campo. La energía poten-cial eléctrica a esa misma distancia no es constante, sino que depende de la carga eléctrica que interac-túa con el campo. Por lo tanto, para un campo eléc-trico determinado, el potencial eléctrico solo depen-de de la distancia, mientras que la energía potencial eléctrica depende de la distancia y de la carga eléc-trica considerada.

7. ¿Cuál es la función de una pila eléctrica en rela-ción con la corriente eléctrica?Mantener la diferencia de potencial.

8. La resistividad de un material que es buen con-ductor de la corriente eléctrica, ¿es mayor o menor que la resistividad de un material aislante? Expli-quen por qué.Cabe esperar que, al analizar la expresión matemáti-ca de la página 106 (R = ρ • l/S), los alumnos reconoz-can que, si las demás dimensiones son iguales, la re-sistencia eléctrica de un conductor es directamente proporcional a su resistividad. De ese modo, podrán responder que la resistividad del material buen con-ductor es menor que la del material aislante.

Repaso y problemas1. ¿Qué sucede con los electrones libres cuando se aplica un campo eléctrico externo sobre un con-ductor? Señalen la opción que consideren correcta y justifiquen su elección.

a. Se aceleran.

b. No manifiestan efecto alguno.

c. Dejan de moverse.La opción correcta es a, pues la presencia del campo eléctrico externo hace aparecer una fuerza que los desplaza en un sentido determinado.

2. Lean la información de las etiquetas de diferen-tes tipos de pilas (no recargables).

a. Anoten cuál es la diferencia de potencial que pueden originar esas pilas. ¿En todos los casos es la misma?Casi todas las pilas que se comercializan brindan 1,5 V de diferencia de potencial. Las de los audífonos proveen 1,4 V. Si extienden su consulta a las bate-rías, podrán leer “9 V” en la etiqueta.

b. Durante el funcionamiento de la pila, ¿esta dife-rencia de potencial es constante? ¿Por qué?No, pues, con el uso, los materiales de la pila se van consumiendo.

3. ¿Por qué piensan que se llamó “pila” al invento de Volta? Respuesta abierta. Se espera que, al hacer una lectura detallada de la descripción del dispositivo, se den cuen-ta de que los discos se “apilan” para formar la columna.

4. ¿Cómo podrían probar hoy la pila de Volta sin recibir descargas eléctricas en los dedos?

33

FÍSICA Y QUÍMICA 1

9. Dados dos cables conductores del mismo mate-rial, uno de 10 m de longitud y de 2,5 mm2 de sec-ción; y el otro, de sección de 5 mm2 y una longitud de 30 m, ¿cuál ofrece menos resistencia?Una vez más, la expresión R = ρ • l/S permite respon-der. Como se trata del mismo material, ρ es cons-tante; luego, la razón l/S permite decidir que el pri-mer cable ofrece menor resistencia.

10. Observen el esquema del circuito y respondan.

a. ¿Dónde se debería colocar un amperímetro para que mida la intensidad de corriente que circula por R

3? ¿Qué tipo de conexión debe usarse?

En cualquier sector de la rama que contiene a R3. Debe usarse una conexión en serie.

b. Dibujen un voltímetro, conectándolo de tal ma-nera que mida la caída de potencial producida por R

1 y R

2. ¿Qué tipo de conexión hay que usar?

Debería dibujarse conectándolo en paralelo con la rama que contiene a esos resistores, entre el co-mienzo de R1 y el final de R2.

11. Un electricista está haciendo una instalación para conectar un artefacto cuya resistencia es de 60 Ω. La instalación incluye un tomacorriente que proporciona una tensión de 220 V y un fusible de protección. Dispone de fusibles para 1 A, para 5 A y para 10 A.

a. ¿Cuál es el fusible más conveniente para esta instalación? ¿Por qué?Cabe esperar que los alumnos reconozcan que, para seleccionar el fusible adecuado, deben calcular la intensidad de corriente que circulará cuando se co-necte el artefacto. Los datos disponibles, R y V, con-ducen a aplicar la Ley de Ohm y se obtiene I = 3,7 A. En ese caso, el fusible más conveniente es el de 5 A.

b. ¿Qué potencia entrega el artefacto al enchufarlo en la instalación que hizo el electricista?, ¿y si se lo conectara en otro país, donde se dispone de una di-ferencia de potencial de 110 V en los tomacorrientes?La primera pregunta se responde fácilmente aplican-do la expresión P = I • V (página 111), con la que se obtiene un valor de 806,7 W.La segunda pregunta requiere un análisis más

cuidadoso, pues al cambiar la diferencia de poten-cial también cambia la intensidad de corriente I´ que circula. Por lo tanto, habrá que calcular la nue-va I´, con V´ = 110 V y R = 60 Ω. De ello resulta I´= 1,83 A.Con los valores de la diferencia de potencial y de la intensidad en el otro país, se puede calcular la potencia que entregará ese artefacto en ese lugar: P´= 1,83 A • 110 V = 201,3 W.Esta situación da lugar a un razonamiento que conducirá a una respuesta más directa y que per-mite prescindir de la intensidad de corriente en los cálculos:Dado que:

P = V • Iy:

I = V/Rentonces:

P = V •V/R = V2/RSi aplican la nueva expresión para calcular la po-tencia, obtienen los mismos valores anteriores para cada país.

c. Si el artefacto se conecta en nuestro país, ¿qué cantidad de energía transforma durante 40 minu-tos de funcionamiento?Conociendo la potencia que entrega y el tiempo de funcionamiento expresado en segundos, resulta:

E = P • t = 806,7 W • 2.400 s = 1.936,080 J

12. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). Luego, escriban co-rrectamente las que consideraron incorrectas.

a. En un circuito en paralelo no hay bifurcaciones.(I). En un circuito en paralelo hay bifurcaciones o ca-minos alternativos para las cargas eléctricas.

b. Cuando se conectan dos o más lámparas en serie, la resistencia total del circuito es mayor que la de cualquiera de las lámparas.(C).

c. Cuanto mayor sea la potencia eléctrica de un ar-tefacto, menor será la corriente que circule por él.(I). Cuanto mayor sea la potencia eléctrica de un arte-facto, mayor será la corriente que circule por él (siempre que se lo conecte a la misma diferencia de potencial).

d. En el efecto Ørsted, la polaridad del circuito no influye sobre el sentido de desviación de la aguja magnética.(I). En el efecto Ørsted, la polaridad del circuito in-fluye sobre el sentido de desviación de la aguja magnética.

34

e. Para medir la diferencia de potencial, se utiliza un instrumento llamado “amperímetro”.(I). Para medir la diferencia de potencial, se utiliza un instrumento llamado “voltímetro”. (Para medir la intensidad de corriente, se utiliza un instrumento llamado “amperímetro”).

f. Cuanto mayor sea la diferencia de potencial entre los extremos de un circuito, mayor será la energía que transporten las cargas.(C).13. Hay cuatro modos de encender una lamparita usando una pila y un solo cable. En el siguiente esquema, se muestra una forma posible. Dibu-jen al menos otro modo. Si pueden, compruébenlo experimentalmente.Esta actividad promueve el intercambio de ideas y requiere que los alumnos exploren cómo es el cir-cuito por dentro de la lamparita, incluido el fila-mento. Al permitir el uso de un solo cable, se nece-sita que algún punto de la lamparita haga contacto con uno de los polos de la pila.Modo 2: Hacer contacto entre la rosca de la lampari-ta y el polo negativo de la pila.Modo 3: Colocar el culote de la lamparita en contac-to con el polo positivo de la pila, y al cable haciendo contacto con la rosca.Modo 4: Operar como en el modo 3 pero invirtiendo la pila.

14. Observen el gráfico que representa la relación entre la diferencia de potencial V y la intensidad de corriente I para tres resistores diferentes, nom-brados como 1, 2 y 3. Luego, respondan:

a. ¿Cuál es el resistor de menor resistencia eléctri-ca? ¿Por qué?Es el 1. Para justificarlo, los alumnos pueden recurrir a la Ley de Ohm de diversas maneras, todas equiva-lentes. Pueden decir, por ejemplo, que ese resistor presenta el menor valor del cociente V/I, que co-rresponde a la resistencia de cada resistor. También pueden señalar que, para un determinado valor de V, por el resistor 1 circula más corriente que por los otros dos. O bien, que para conseguir un determinado valor de la intensidad de corriente, en el resistor 1, se debe aplicar una diferencia de potencial menor que en los otros dos.

b. ¿Los tres resistores cumplen con la Ley de Ohm? ¿Por qué?El resistor 2 no la cumple, porque no se obtiene una función lineal.

15. Un electricista tiene dos trozos de cable, A y B, que están construidos con el mismo material. El cable A es 10 veces más largo que el cable B, y su diámetro es 4 veces mayor que el de B. Teniendo en cuenta que la sección S de un cable de diámetro D se calcula mediante la expresión S = π • D2/ 4, ayuden al electricista a comparar la resistencia de los cables A y B.Esta situación es parecida a la planteada en la con-signa 9, pero es más compleja. Los alumnos deben comparar las características relevantes de ambos cables, dejando de lado la resistividad, ya que se trata del mismo material. Un desarrollo algebraico permite concluir que:

RA = 10/16 RB,o sea que:

RA < RB.Si se analizan las relaciones entre las longitudes y entre las secciones de los cables, se llega a la mis-ma conclusión. El cable A es 10 veces más largo que el B, por lo tanto, ofrecería una resistencia 10 veces mayor. Pero la sección de A es 16 veces mayor que la de B, pues están en la misma relación que los cua-drados de sus diámetros. Entonces A ofrecería una resistencia 16 veces menor que B. Si se combinan ambas observaciones, se llega al resultado anterior por un camino más conceptual.

16. Por un circuito eléctrico conectado a una bate-ría de 12 V están circulando 0,3 A. Calculen el valor de la resistencia eléctrica del circuito y señalen la opción que consideren correcta.

a. R = 3,6 Ω

b. R = 40 Ω

c. R = 40 V

d. R = 3,6 AAplicando la Ley de Ohm, con R = V/I, resulta correc-ta la opción b. R = 40 Ω.

17. Observen los esquemas y respondan las si-guientes preguntas. Justifiquen sus respuestas.

a. ¿Enciende alguna lámpara si no se cierra ningu-no de los interruptores?No, en ningún caso se logra un circuito cerrado.b. ¿Qué lámparas encienden cuando se cierra el interruptor n.˚ 1?• En el circuito I, encienden todas las lámparas (circuito serie, cerrado).• En el circuito II, encienden todas las lámparas (circuito en paralelo, cerrado).

35

FÍSICA Y QUÍMICA 1

• En el circuito III, encienden las lámparas A y B (cir-cuito serie entre A y B, cerrado). Por la C, no circula corriente (circuito abierto).18. Ordenen los siguientes artefactos eléctricos de mayor a menor potencia. Hagan los cálculos que necesiten.

• Heladera por la cual circulan 5 A cuando se la conecta a 220 V.

• Plancha, cuya potencia es de 1,5 kW.

• Ventilador por el que circulan 3 A cuando se lo conecta a 110 V.La potencia que entrega la heladera es PH = 1.100 W; la que entrega la plancha es PP = 1.500 W; y la que entrega el ventilador es PV = 330 W. El orden es: plan-cha – heladera – ventilador.

Integración1. Lean el siguiente relato y, luego, respondan las preguntas.Luego de la lectura se generan respuestas breves, acordes al espacio disponible.

a. ¿Qué dato de la heladera está pidiendo Javier?La potencia que entrega (al conectarla a 220 V).

b. ¿Para qué necesita saber cuánto tardan en en-friarse las botellas?Para calcular la energía que la heladera transforma en ese intervalo de tiempo.

c. Al día siguiente, Mónica llamó a Javier y le pasó los datos. Detrás de la heladera decía “P = 1.200 W”, y le llevó 12 horas enfriar las 60 botellas. Javier hizo unos cálculos y le respondió que debería cobrar $0,30 más por cada botella refrigerada. Hagan ustedes los cálculos y vean si Javier está en lo cierto.Está en lo cierto. Funcionando 12 horas, la heladera transforma 14,4 kW-h, con un costo de $18, para las 60 botellas, o sea, de $0,30 por cada una.

2. a. ¿Cuánto vale la tensión que proporciona un tomacorriente común?220 V.

2. b. ¿Le convendrá a Mónica el motor que le ofrece su tío? ¿Por qué? Hagan los cálculos que sean necesarios.No le conviene, pues, cuando se lo conecta a 220 V, entrega una potencia de 2.200 W. Esto es así porque, según la Ley de Ohm, si se ofrece una resistencia de 22 Ω, la intensidad de corriente es de 10 A.

3. a. ¿Qué tipo de conexión usó Mónica?El esquema muestra una conexión en serie.

3. b. ¿Cuál sería la conexión correcta? ¿Por qué?Una conexión en paralelo sería correcta, porque así todas las lámparas quedarían conectadas a 220 V y entregarían la potencia para la que fueron diseñadas.

c. Javier armó la guirnalda correctamente y le puso un fusible general de 3 A. ¿Cuál es la mayor cantidad de lámparas de 100 W que podrán colocar si la conectan en un tomacorriente común? ¿Por qué?Podrán colocar 6 lámparas como máximo (P = 600 W), pues, con un fusible de 3 A, la potencia máxima ad-misible es:

Pmáx = 220 V ∙ 3 A = 660 W

Notas de laboratorioExperiencia n.˚ 12: Un circuito eléctrico con sorpresaCon esta actividad experimental se espera que los alumnos reconozcan la función de los resis-tores y comprendan el significado del término “cortocircuito”.El montaje del circuito es sencillo, aunque puede re-sultar curiosa la existencia del cable con extremo libre. Este cobra protagonismo en el paso 2. Al ejecu-tar dicho paso, los alumnos advertirán que la lam-parita se apaga. Es recomendable que se registren las explicaciones que brinden antes de redactar el informe, ya que la pregunta 3.a orienta las explica-ciones posteriores.

3. Redacten un informe de lo que realizaron, y respondan:

a. ¿Qué camino tomó la corriente durante el paso 2?Cabe esperar que reconozcan que las cargas eléctri-cas recorrieron en su gran mayoría el cable que que-dó en paralelo con la lamparita, porque este ofrece una resistencia mucho menor que la lamparita.

b. Busquen el significado de la palabra “cortocir-cuito” y asócienla con lo ocurrido en el paso 2.Los diferentes aportes de los alumnos contendrán algunos puntos en común, tales como la ocurrencia accidental de la conexión eléctrica que provoca la falla y la muy baja resistencia de dicha conexión. También se mencionará la aparición de una corrien-te de gran intensidad, hecho que justifica la adver-tencia de tocar el terminal B apenas por un instante.Experiencia n.˚ 13: Circuitos eléctricos con lámparas.Con esta actividad experimental se espera que los

36

alumnos establezcan diferencias cualitativas en-tre los circuitos en serie y en paralelo. El montaje de los circuitos es sencillo si se dispone de los ma-teriales adecuados. El procedimiento experimental es similar para ambos tipos de circuitos. Como en experiencias anteriores, se recomienda alentar a los alumnos a que formulen y anoten anticipaciones que puedan ser puestas a prueba cuando trabajen con cada tipo de circuito.

2. Accionen el interruptor y observen el brillo de las lamparitas. ¿Qué ocurrirá si aflojan una de ellas? Aflojen la lamparita A. ¿Qué ocurre con la otra? ¿Y si aflojan la B? ¿Se cumplen sus predicciones?Si aflojan la lamparita A, se apagará la lamparita B. Y si aflojan la B, se apagará la A.

4. Accionen el interruptor y observen el brillo de las lamparitas. ¿Qué ocurrirá si aflojan una de ellas? Anoten sus predicciones y traten de fun-damentarlas. Aflojen la lamparita A. ¿Qué ocurre con la otra? ¿Y si aflojan la B en lugar de la A? ¿Se cumplen sus predicciones?Si aflojan la lamparita A, la otra seguirá encendida. Y si aflojan la B en lugar de la A, la lamparita A se-guirá encendida.

5. ¿Cuál de los dos circuitos es más útil para la instalación eléctrica de una casa? ¿Por qué?Cabe esperar que seleccionen la conexión en para-lelo, porque permite que las lámparas y demás arte-factos continúen funcionando aunque una lámpara deje de hacerlo. Será bienvenida una respuesta que incluya la observación de que, en el circuito en pa-ralelo, todos los artefactos quedan conectados a la diferencia de potencial total disponible (220 V en las instalaciones domiciliarias).

37

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Capítulo 6: Estructura, propiedades y usos de los materiales

En este capítulo, correspondiente al eje “Los materiales y sus cambios”, de los NAP, se estudian las propiedades y usos de diversos materiales de uso cotidiano, en relación con sus estructuras. Se presentan diferentes casos: distintos tipos de “aguas” y, luego, se consideran algunos materiales que son alimentos. Se trata de explicitar algo que para los alumnos no es tan evidente: que la física y la química están en nuestro entorno cotidiano, que conocer y estar en condiciones de explicar a través de modelos las propiedades de los materiales nos ayuda a tomar decisiones pertinentes cuando, por ejemplo, tenemos que elegir uno de ellos para determinado uso. Asimismo, se profundiza y amplía el estudio de los materiales cerámicos y de los materiales metálicos y, también, de otros como los materiales inteligentes, los plásticos y los nanomateriales.

6. Entren al siguiente sitio web: http://bit.ly/EDV_FQ_123. Allí encontrarán una simulación de algunas reacciones de reconocimiento de iones en una solución acuosa. Ejecuten la simulación. ¿Qué aprendieron?Respuesta abierta. Es muy interesante que los alumnos socialicen sus respuestas. Se trata de ha-cer consciente cómo y qué aprenden (metacogni-ción). Es un camino para la autorregulación de los aprendizajes.

7. El aceite comestible es un ejemplo de sistema material homogéneo. ¿Es una mezcla o una sustan-cia? ¿Cómo llegaron a la respuesta? De ser necesa-rio, revean el concepto de “sustancia” en la unidad 3 y el de “mezcla homogénea” en la unidad 1.Es una mezcla. Si fuera una sustancia todos los aceites tendrían las mismas propiedades.

8. Busquen información y respondan:

a. ¿Cuáles son los principales componentes de la leche que tomamos habitualmente? Están mencio-nados en la etiqueta del envase.Agua, glúcidos/hidratos de carbono, materia grasa/lípidos, calcio/minerales, vitaminas y proteínas.

b. ¿Por qué en los envases de leche dice “leche homogeneizada”?La leche que consumimos ha sido homogeneizada, esto es, los glóbulos de la dispersión de la materia grasa en el líquido acuoso fueron minimizados has-ta un tamaño tal que no pueden ser observados/di-ferenciados con un microscopio óptico.

c. ¿La leche es una sustancia o una mezcla? ¿Por qué?Se trata de una mezcla, los diferentes tipos de leches

Repaso y problemas1. Mencionen dos materiales comestibles, uno na-tural y otro manufacturado. Expliquen por qué los consideran como tales.Por ejemplo, la miel es un material comestible natu-ral, se puede ingerir tal como está en la naturaleza, sin la intervención del ser humano. El aceite de gi-rasol es manufacturado, ya que requiere un proceso de elaboración para ser extraído de la semilla.

2. Den dos ejemplos de materiales con los que se pueda construir un florero y otros dos que no sean aptos para ese uso. Justifiquen la respuesta.Por ejemplo, el vidrio y la cerámica son aptos para fabricar un florero, ya que son rígidos e impermea-bles al agua. Ni el cartón ni la tela de algodón sirven para ese uso.

3. Pedro vive en Mar del Plata, donde el agua de red es dura. ¿Qué le conviene usar para lavar?, ¿jabón o detergente? ¿Por qué?Le conviene usar detergente. En el caso del jabón tendría que usar más cantidad, porque la dureza del agua consume parte de él.

4. ¿Cuántos miligramos de Ca2+ y Mg2+ deben con-tener como mínimo 5 litros de agua para que sea considerada dura? 500 mg.

5. ¿Cuáles son las cañerías más afectadas por el agua dura?, ¿las de agua fría o las de agua calien-te? ¿Por qué?Las de agua caliente, porque las temperaturas más elevadas favorecen la formación y el depósito de sarro.

38

tienen distintas propiedades que, justamente, de-penden de su composición. Si la leche fuera una sustancia todas serían iguales, tendrían las mismas propiedades.

9. ¿Por qué la mayonesa se hace con todo el huevo o solo con la yema, pero no solo con la clara?Porque la yema es la parte del huevo que contiene la lecitina, que estabiliza la dispersión de la materia grasa en el medio acuoso.

10. La obsidiana es un vidrio natural usado en la antigüedad para fabricar herramientas y armas. ¿Cuál es su uso actual? Busquen información, res-pondan la pregunta y justifiquen el uso que se le dio antiguamente.Respuesta abierta. Es de esperar que mencionen, por ejemplo, que se trata de un material duro y que-bradizo, se fractura con bordes muy afilados. Por este motivo, ya desde la antigüedad, se la utilizó para fabricar herramientas de corte, puntas de fle-chas y, pulida, para fabricar espejos. Actualmente, se la utiliza con fines decorativos y también para las hojas de algunos bisturíes quirúrgicos.

11. Una de las materias primas para la fabricación del vidrio es el carbonato de sodio. ¿Cuál es su fórmula? Expliquen por qué descartaron las otras opciones.

a. NaF. b. CaCO3. c. K

2O. d. Na

2CO

3. e. NaNO

3.

Se trata de la opción d. Se descartan las otras por los elementos que las forman, pues el nombre indi-ca que sus elementos son carbono (C), oxígeno (O) y sodio (Na).

12. ¿Qué propiedad del aluminio hace que sea apto para fabricar envoltorios de golosinas?Su maleabilidad.

13. Diego tiene dos cuerpos macizos de las mismas dimensiones, uno es de cobre y el otro, de cromo. ¿Cuál tiene mayor masa? ¿Por qué?El de cobre. La densidad del cobre es mayor que la del cromo, por lo tanto, a igual volumen le corres-ponde mayor masa.

14. Supongan que tienen un cubito de sal gruesa de 1 mm de lado (l).

a. Calculen su volumen total (l3), la superficie de cada cara (l2), la superficie total (un cubo tiene 6 caras) y la superficie específica.V = 1 mm3; S = 1 mm2; Stotal = 6 mm2; S/V = 6 mm2/1 mm3

b. Supongan que rompen el cubito en 1.000 cubitos iguales. El lado de cada uno será de 0,1 mm. To-mando este valor, realicen los cálculos anteriores. El volumen total (el de los 10 cubitos) sigue siendo el mismo que el del cubo original. ¿Ocurre lo mis-mo con la superficie total? Comparen los valores obtenidos para las superficies específicas.Fe de erratas: en la página 143 del libro, problema 14.b, donde se lee “10 cubitos”, debe leerse “1.000 cubitos”.S = 0,01 mm2; Stotal = 6 • 0,01 mm2 • 1.000 = 60 mm2

La superficie específica (área superficial por unidad de volumen) del conjunto de cubitos es 10 veces mayor que la del cubo que les dio origen.

15. Entren al siguiente sitio web: http://bit.ly/EDV_FQ_134_1. Allí podrán ver un video sobre las propiedades del grafeno. Luego de verlo, elaboren un texto que resuma su contenido.Respuesta abierta. Actividades de este tipo promue-ven el desarrollo de habilidades lingüísticas. Es inte-resante organizar un plenario en el que cada grupo lea en voz alta su resumen elaborado. Además, es una buena oportunidad para poner en juego y com-parar diferentes criterios de selección de informa-ción: qué les resultó más relevante y por qué.

16. En http://bit.ly/EDV_FQ_134_2 se informa sobre un método sencillo para obtener grafeno a partir de grafito. Miren el video y pongan en práctica el método.Los alumnos podrán realizar una actividad de co-rroboración de lo visto. Ponen en juego habilidades manuales y la comprensión de consignas.

17. Busquen información y respondan las siguien-tes preguntas.

a. ¿Dónde se estudia nanociencia y nanotecnología en la Argentina?

b. ¿Existen grupos de investigación en nanociencia y nanotecnología en nuestro país? ¿Cuáles?Respuestas abiertas. Cabe esperar que mencionen, por ejemplo, las universidades nacionales de Río Cuarto, de San Martín, del Sur, de La Plata, de Bue-nos Aires y del Comahue.Es interesante que los alumnos conozcan las posibili-dades de seguir estudios vinculados con los temas de las agendas científicas actuales y estén al tanto del desarrollo científico “de punta” en Argentina. Es una buena oportunidad para promover “La construcción de una visión actualizada de la ciencia entendida como una actividad social, de carácter creativo y pro-visorio, que forma parte de la cultura, con su historia,

39

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Elemento Grupo Período Símbolo Número atómico

Oxígeno 16 2 O 8

Cobre 11 4 Cu 29

Itrio 3 5 Y 39

Mercurio 12 6 Hg 80

b. Mencionen más ejemplos del uso o la utilidad de los superconductores. Pueden encontrar informa-ción en los siguientes sitios web:• http://bit.ly/EDV_FQ_135_1• http://bit.ly/EDV_FQ_135_2

c. Miren el siguiente video:http://bit.ly/EDV_FQ_135_3

d. Armen un texto que sirva como registro y explicación de lo observado. Compárenlo con los elaborados por otros compañeros. Detecten sus semejanzas y discutan las diferencias. Luego re-vean y mejoren el propio.Con estas dos consignas (c. y d.), se propone a los alumnos que busquen información, la seleccionen, la organicen y la comuniquen por escrito. Favorece-mos así el desarrollo de habilidades de lectoescritu-ra. También promovemos la reflexión sobre lo reali-zado y la elaboración de argumentaciones.

22. Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I) y expliquen por qué.

a. Una molécula que se obtiene por repetición de un patrón o grupo de átomos es un monómero.(I). Tal molécula es un polímero.

b. La lana de vidrio es un nanomaterial.(I). Sus dimensiones son macroscópicas, no corres-ponden a la nanoescala.

c. El grafeno es un material metálico.(I). Es un material formado por carbono, que es un no metal.

23. Darío quiere comparar las propiedades de tres materiales sólidos (A, B y C). Para ello, corta tres trozos de igual forma, y con las mismas dimensio-nes. Luego, realiza una serie de ensayos y registra los siguientes resultados.• A tiene brillo, B y C no.• A puede rayar a B, pero no a C.• La masa del trozo de B es mayor que la del de C,

pero menor que la del de A.

sus consensos y contradicciones, sus modos de pro-ducción y validación del conocimiento, así como la valoración de sus aportes e impacto a niveles per-sonal y social”. (NAP Ciencias Naturales. Resolución 180-12 del Consejo Federal de Educación.)

18. Completen la siguiente tabla.

La tabla se completaría como sigue. Columna 2, fila 1: dióxido de carbono; columna 3, fila 2: Heterogé-neo. Líquido transparente con un sólido marrón/ro-jizo/anaranjado que se va depositando en el fondo; columna 3, fila 3: Homogéneo.

Esta actividad está relacionada con el reconoci-miento de sustancias a partir de sus propiedades químicas. De ser necesario, aconsejamos que repa-sen este tema presentado en el capítulo 3. También promueve el uso de conceptos del capítulo 1, como las características de los diferentes tipos de siste-mas materiales.

19. Expliquen por qué en las planchas de vapor solo debería usarse agua destilada.Para evitar que se depositen sales que contiene el agua potable cuando se produce la evaporación.

20. ¿Qué función cumple la lecitina en la mayonesa?Estabiliza la emulsión, evita que los pequeños gló-bulos de materia grasa se reúnan y se separen del medio acuoso.

21. En redes de telecomunicaciones a altas veloci-dades, trenes de levitación magnética, componen-tes para computadoras y cables para conducción de energía eléctrica se están utilizando actualmente materiales superconductores que posibilitan el transporte de carga eléctrica casi sin ofrecer resis-tencia. En el Centro Atómico de Bariloche se han desarrollado materiales superconductores, uno de ellos es el cuprato, que contiene cobre, oxígeno y pequeñas proporciones de mercurio o de itrio.

a. Ubiquen en la tabla periódica los elementos mencionados (grupo y período), escriban sus símbolos y ordénenlos según su número atómico creciente.

40

• Al golpear los tres trozos con la misma intensidad, B se rompe, pero los otros dos no.

• Con A se puede hacer hilos; con B, no; y con C, solo si se lo pasa a estado líquido.

• A es buen conductor del calor, B y C son aislantes térmicos.

Para cada una de las siguientes afirmaciones indiquen si es correcta o no y por qué.

a. C es el material más blando.(I). A es más blando que C, ya que no lo puede rayar.

b. El material más denso es B.(I). El más denso es A, ya que para igual volumen tiene mayor masa.

c. A es muy frágil y dúctil.(I). A es dúctil (se puede hacer hilos) pero B es más frágil, ya que por acción de un mismo golpe se rom-pe más fácilmente.

d. C puede ser un vidrio.(C). Algunas características corresponden a sus pro-piedades (dureza, ductilidad a partir del estado lí-quido, aislación térmica).

e. A puede ser un material metálico.(C). Algunas de sus propiedades corresponden a este tipo de material (brillo, conductividad del calor, ductilidad).

Integración2. Teniendo en cuenta los resultados de los ensayos que hizo Matías, respondan las siguientes preguntas.Esta actividad hace foco en la interpretación de da-tos, que es un aspecto esencial en el trabajo de los científicos y también en las actividades científicas escolares.

a. ¿Cuál/cuáles de los plásticos no puede/pueden corresponder a la muestra? ¿Por qué?El valor de la densidad del plástico en cuestión tiene que estar entre 0,93 g/cm3 y 1,2 g/cm3. No pueden corresponder ni el PP, ni el PVC, ni el PET. En el pri-mer caso, porque su densidad es menor que 0,93 g/cm3 y, por lo tanto, flotaría en A; en los dos últimos, porque sus densidades son mayores que la del líqui-do B, de manera que se hundirían en él.

b. ¿Se puede asegurar de qué plástico se trata? ¿Por qué?No, podría ser PEBD o PEAD, porque ambos tienen una densidad cuyo valor está entre la del líquido A y la del B.

c. ¿Qué otros ensayos tendría que hacer Matías para confirmar de qué tipo de plástico se trata?Debería preparar una solución de alcohol/agua 1:1, cuya densidad sea de 0,94 g/cm3, y repetir el ensayo. En esta solución, el PEBD flota y el PEAD se hunde.

d. En el ensayo a la llama, ¿qué tipo de combus-tión se produjo? ¿Cómo lo supieron?El color amarillo de la llama indica que se produjo una combustión incompleta.

e. ¿Sería útil este material para fabricar una cace-rola? ¿Por qué?No, porque no resiste el fuego, funde a temperatura relativamente baja y es combustible.

Notas de laboratorioExperiencia n. 14: Con agua dura, ¿jabón o detergente?Cabe esperar que los integrantes de cada grupo de trabajo discutan el procedimiento a seguir, esto es, diseñen la actividad de manera tal que puedan comparar los resultados obtenidos, los registren y extraigan conclusiones. Los alumnos deberían ob-servar que, con el detergente, la formación de es-puma es similar en agua común y en agua dura, mientras que con jabón, no. El jabón forma mucha menos espuma con el agua dura.

41

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Capítulo 7: La energía, los materiales y el ambiente El contenido de este último capítulo corresponde a los ejes “El mundo físico” y “Los materiales y sus cambios”, de los NAP. Los temas desarrollados se vinculan con problemáticas cotidianas y ambientales. A lo largo del mismo se presentan situaciones problemáticas y actividades experimentales integradas.

6. Analicen noticias sobre derrames de petróleo y señalen los perjuicios causados y las acciones desa-rrolladas para atenuar esos perjuicios y prevenir otros.Respuesta abierta. Generalmente, los derrames provienen de tanques de buques petroleros. Cabe esperar que mencionen, entre otros perjuicios, la formación de una capa que flota sobre el agua, que impide el paso de la luz y, por lo tanto, el proceso de fotosíntesis del fitoplancton y de las algas (que son alimento de muchos animales marinos). Si se deposita petróleo sobre el plumaje de las aves, es-tas pueden morir, porque pierden capacidad de vo-lar y buscar alimento. Además, hay efectos a largo plazo: por ejemplo, la mayoría de las aves y reptiles expuestos a una “marea negra” tienden a producir huevos de cáscaras más delgadas. Existen métodos para “limpiar” derrames. Uno es la biorremedia-ción, que se basa en la acción de microorganismos o agentes biológicos que degradan el petróleo. Otro es la combustión, esto es, la quema controlada del petróleo en el agua; pero este método provoca con-taminación atmosférica por el humo que se genera.

7. Una planta industrial se encuentra en la ori-lla de un lago. Si no arrojara desechos tóxicos al agua, pero provocara un aumento de la tempera-tura del lago, ¿podría perjudicar a los seres vivos que habitan allí? ¿Por qué?Sí, porque provocaría contaminación térmica.

8. A partir de la información de la página 149, armen una tabla con los tipos de centrales eléc-tricas, los recursos que utilizan, los problemas am-bientales que causan y las ventajas y desventajas de cada una de ellas.Ver una propuesta de tabla en la página 47 de esta guía.

9. Recorran su barrio y registren la presencia de transformadores de tensión. Observen el estado en que se encuentran e indiquen si observan deterio-ros a su alrededor.Respuesta abierta, que depende de las característi-cas de la zona de residencia de los alumnos. Por esa razón, será valioso que compartan sus registros, es-pecialmente si están acompañados por fotografías u otros testimonios.

Repaso y problemas1. Anoten los artefactos que se usan en sus casas en invierno, el tipo de energía que emplean y las transformaciones de energía que se producen durante su funcionamiento. Luego, clasifiquen los artefactos según el tipo de energía que emplean.Como se hace referencia al invierno, es probable que los alumnos se centren en artefactos relacio-nados con la calefacción, entre los que aparecerán las estufas, los caloventores, los acondicionadores de aire frío-calor, los braseros, etc. A partir de ello, mencionarán transformaciones de energía química o interna y de energía eléctrica, en energía térmica, y de allí surgirá la clasificación solicitada.

2. ¿Cuáles de los siguientes sucesos producen im-pactos ambientales antropogénicos? ¿Por qué?

a. La construcción de un dique.

b. El paso de un tornado.

c. La tala de un bosque.Se trata de los sucesos a y c, pues ambos son pro-ducto de la actividad humana.

3. ¿Cómo es la velocidad con la que se forman el petróleo y el gas natural respecto de la velocidad a la que se consumen?Se forman a menor velocidad que la velocidad en que se consumen; por eso, se dice que son recursos naturales no renovables.

4. Muchas estaciones de servicio venden GNC. Ave-rigüen qué significa esa sigla.Gas Natural Comprimido.

5. Busquen información sobre propiedades del pe-tróleo que les permitan justificar que se mantenga flotando y forme una capa cuando se derrama sobre el agua del mar.El petróleo es un material insoluble en agua (por eso forma una capa diferenciada), y generalmente es menos denso que el agua salada (por eso flota).

42

d. ¿Consideran que los medios de comunicación colaboran con la educación ambiental? ¿Por qué?Respuesta abierta. Nuevamente, promovemos la formulación de argumentaciones (opiniones con fundamento) y el debate.

12. Muchos tipos de centrales eléctricas tienen un impacto ambiental negativo. Sin embargo, cuan-do se las diseña, se introducen procedimientos o dispositivos con el fin de atenuar esos impactos. Busquen información sobre el tema y redacten un informe.Respuesta abierta, que depende tanto del interés y dedicación de los alumnos como de la confiabili-dad de las fuentes que consulten. Cabe esperar que mencionen, por ejemplo, la existencia de ascenso-res para el traslado de peces en algunas centrales hidroeléctricas o la construcción de barrios para la reubicación de las personas cuyas viviendas queda-rían inundadas al crear un embalse.

13. Las compañías de gas instalan medidores para conocer el consumo de sus clientes durante un determinado tiempo y, luego, le envían la factu-ra. El consumo lo miden en metros cúbicos y está dado por la diferencia entre la lectura actual y la lectura anterior del medidor. Lo que hay que pagar surge de multiplicar el consumo realizado por el valor del gas (expresado en pesos por metro cú-bico) más los impuestos. En la factura, también se informa sobre el poder calorífico, que corresponde a la cantidad de kilocalorías (kcal) o kilojoules (kJ) que se obtiene por combustión completa de cada metro cúbico de gas utilizado.

a. Consigan dos facturas de gas del mismo do-micilio, una de un período de verano y otra de invierno. Calculen cuánta energía (en kJ y en kcal) se pudo obtener, en cada caso, si la combustión fue completa, a partir de los metros cúbicos de gas consumido. Comparen los resultados y justifiquen la diferencia. Respuesta abierta. Estamos educando científica-mente a nuestros alumnos, futuros ciudadanos, con una actividad que promueve la lectura comprensiva de la información que brindan las facturas de servi-cios públicos.

b. La nafta se paga por litro, ¿por qué el precio del gas se estipula por metro cúbico?La unidad se elige teniendo en cuenta la cantidad a medir, para que el número obtenido no tenga mu-chas cifras. Por ejemplo, 5 m3 corresponden a 5.000 l,

10. Busquen artículos o noticias acerca de la con-taminación electromagnética y establezcan com-paraciones entre los dichos que aparecen en ellos y la información proveniente de la OMS.Respuesta abierta. Es una buena oportunidad para insistir sobre la necesidad de analizar la confiabili-dad y los propósitos de las fuentes de información. Será conveniente alentar el intercambio de opinio-nes en el seno de los grupos de trabajo antes de de-cidir cuáles serán los artículos que seleccionarán, para compararlos luego con las conclusiones de la OMS (página 150).

11. Lean el fragmento del artículo 41 de la Cons-titución Nacional de la República Argentina, que aparece en la página 152.

a. ¿Consideran que el ambiente en el que viven es sano? ¿Por qué?Respuesta abierta. Trabajar en la escuela aspectos relacionados con el ambiente y la salud promueve la conciencia ciudadana y el respeto por la vida. Por otra parte, la participación de los alumnos en de-bates promueve el desarrollo de la capacidad para elaborar argumentos y comunicarlos con claridad.

b. En la región que habitan, ¿se desarrollan acti-vidades productivas que podrían poner en peligro los recursos naturales o que contaminan el am-biente? En caso afirmativo, analicen las posibles causas y piensen cómo podrían reemplazarse esas actividades.Respuesta abierta. Trabajar en la escuela aspectos relacionados con el ambiente y la salud promueve la conciencia ciudadana y el respeto por la vida. Por otra parte, en este tipo de actividad se desarrollan las capacidades de búsqueda y análisis de la infor-mación, de elaboración de propuestas para resolver situaciones problemáticas, y de trabajo en equipo. También se estimulan actitudes tales como impli-carse en problemáticas sociocientíficas relevan-tes, necesarias en los ciudadanos de una sociedad democrática.

c. Mencionen tres conductas habituales que pueden contribuir a la preservación del ambiente.Respuesta abierta. Podrán mencionar, entre otras, el control del uso del agua y de la energía eléctrica (no malgastarlas) y la disminución de la generación de basura.

43

FÍSICA Y QUÍMICA 1

y 12 l equivalen a 0,012 m3. En el primer caso utili-zaríamos el m3 para expresar el volumen, mientras que en el segundo caso, el litro.

14. Con el mechero a gas podemos obtener dos tipos de llama. ¿Cuál tendrá mayor temperatura? ¿Por qué? Una ayuda: la combustión es una reac-ción exotérmica, cuanto más completa, más calor desprende.La llama de mayor temperatura es la que corres-ponde a la combustión completa, esto es, la llama celeste.

15. Respondan las siguientes preguntas.

a. ¿Por qué para detectar una posible pérdida de gas se coloca una solución jabonosa y nunca se debe acercar la llama de un fósforo?La llama de un fósforo aportaría la energía térmica necesaria para iniciar la reacción de combustión del gas, no solo del que escape en ese momento, sino también del que se haya acumulado en el recinto. Si se coloca solución jabonosa sobre diferentes puntos de la cañería, el gas que escapa la atraviesa y genera burbujas, que permiten detectar el lugar donde se produce la pérdida.

b. ¿Por qué al entrar en un recinto donde se supo-ne que hay una pérdida de gas, no se debe encen-der la luz ni utilizar el teléfono?Por la misma razón que en la situación anterior (fós-foro encendido). En estos casos, la energía para la reacción de combustión la aportarían las pequeñas chispas que pueden producirse cuando se accionan dispositivos eléctricos.

c. ¿Por qué mientras se enciende el fuego en una parrilla es conveniente apantallar?Porque de ese modo se hace ingresar aire a la zona donde se produce la reacción de combustión, au-mentando la cantidad de oxígeno, ingrediente nece-sario para esa reacción.

16. Mencionen dos argumentos a favor y dos argumentos en contra del uso del bioetanol como combustible.Argumentos a favor: por ejemplo, el agregado de bioetanol a las naftas mejora su rendimiento; se produce a partir de cultivos agrícolas, que son fuen-tes renovables de energía. Argumentos en contra: por ejemplo, el costo de pro-ducción es mucho más elevado que el de las naf-tas; el bioetanol cubre solo un pequeño porcentaje de las necesidades de combustible de los medios de transporte.

17. Identifiquen en sus hogares objetos metálicos expuestos al aire y al agua, y hagan un listado con aquellos que han sido afectados por la corro-sión y otro con los que no fueron afectados. ¿Con qué material o materiales están hechos? Luego, indiquen cuáles son los materiales que se corroen más fácilmente.Respuesta abierta. Podrán mencionar objetos fabri-cados con cobre, bronce, aluminio o aleaciones de aluminio, hierro, acero común, acero inoxidable, etc. Los materiales metálicos que se corroen más fácil-mente son los de hierro. Posiblemente mencionen el bronce y el acero inoxidable como materiales metá-licos que resisten la corrosión.

IntegraciónLuego de la lectura de la situación presentada se generan respuestas breves, acordes con el espacio disponible.

a. ¿Qué tipo de energía se aprovechaba con el mo-lino cuando estaba en buenas condiciones?Energía eólica.

b. Teniendo en cuenta el entorno actual del predio. ¿A qué podrían atribuir la contaminación del agua? ¿Por qué?A la presencia de industrias, algunas de las cuales pueden producir desechos tóxicos que contaminan el ambiente.

c. ¿A qué se debe el color amarronado de la es-tructura de hierro del molino?A la corrosión provocada por la acción del aire hú-medo, tal vez incrementada por emanaciones de in-dustrias vecinas.

d. ¿Cómo se podría haber protegido el material para evitar su deterioro? Justifiquen brevemente la respuesta.Cubriéndolo con capas de pintura que impidieran el contacto entre el hierro y el aire.

e. ¿Qué diferencias hay entre la función que cumple este molino y la de los que se usan en los parques eólicos?Este molino convierte energía eólica en energía me-cánica, para accionar una bomba elevadora de agua. Los molinos de los parques eólicos convierten ener-gía eólica en energía eléctrica.

f. ¿Podría decirse que en el club están comprome-tidos con el cuidado del ambiente? ¿Por qué?Sí, porque emplean dispositivos que aprovechan energías renovables para obtener electricidad y

44

proporción de oxígeno) la llama es amarilla; cuan-do entra suficiente aire para que la combustión sea completa, la llama es azul-celeste.

c. ¿De qué color es lo que mancha la cápsula fría que estuvo en contacto con la llama amarilla? ¿Qué po-dría ser? ¿A qué puede deberse el color de la llama del mechero cuando la entrada de aire está cerrada? A temperatura ambiente, el carbono es de color ne-gro, pero a elevada temperatura se pone incandes-cente y emite luz de color amarillo-rojizo.La mancha es de color negro, se trata de carbono, uno de los productos de la combustión incompleta que, al tomar contacto con la cápsula, se enfría y se deposita sobre ella. Cuando se encuentra en la llama, debido a la alta temperatura, el carbono está incandescente, dándole a la llama el color amarillo rojizo anaranjado.

2. Miren este video: http://bit.ly/EDV_FQ_144_1. Presten atención a las condiciones requeridas para obtener cada tipo de llama. Escriban un resumen.Respuesta abierta. Los alumnos desarrollan sus ca-pacidades lingüísticas y de observación.

3. Busquen en libros o en internet algún otro ejemplo de materia en estado plasma.En el espacio interplanetario, la materia se encuen-tra en estado plasma, también hay plasma en los televisores que se denominan así.

4. Miren el siguiente video: http://bit.ly/EDV_FQ_144_2. En él, podrán apreciar el proceso de combustión en una vela. Identifiquen qué cam-bios físicos se producen inicialmente para que la combustión se lleve a cabo. Elaboren un resumen escrito de lo observado.Cuando se acerca la llama de un fósforo a la par-te superior del cuerpo de la vela, el material sóli-do que la compone funde, se transforma en líqui-do. Una parte de ese líquido asciende por la mecha, otra parte queda, en estado líquido, alrededor de la mecha o pabilo, y puede ocurrir que una pequeña parte del mismo caiga y se deslice por la pared de la vela, pasando nuevamente al estado sólido, es decir, solidificándose.

energía térmica.

g. ¿Qué dispositivo parece estar colocado en las placas delgadas ubicadas sobre el techo de los baños? ¿Qué función cumple?Son paneles fotovoltaicos, que transforman energía lumínica, que es parte de la energía solar, en energía eléctrica.

h. ¿Qué transformación de energía se produce en los otros dispositivos ubicados en el techo?Los otros dispositivos son calefactores o calefones solares, que transforman energía solar en energía térmica.

i. ¿Qué proceso químico se llevó a cabo en los ejemplos mencionados?Una combustión.

j. ¿Qué tipos de combustibles se usaron en los diferentes momentos? En el primer caso, un combustible gaseoso; en el se-gundo y el tercer caso, combustibles sólidos.

k. ¿Qué ocurrió a raíz del mal funcionamiento del calentador a garrafa? ¿A qué pudo deberse?La combustión fue incompleta, pudo haber ocurrido que estuvieran tapados los agujeros por donde de-bía ingresar aire.

l. Si hubieran tomado fotos, ¿de qué color debería verse en ellas la llama del calentador? ¿Por qué?Como la combustión fue incompleta, la llama debe-ría verse de color amarillo, debido a la presencia de pequeñísimas partículas de carbono incandescente (que emiten luz amarillo anaranjada).

Notas de laboratorioExperiencia n.˚ 15: Las combustionesCon esta actividad experimental se espera que los alumnos analicen diferentes tipos de combustiones y reflexionen sobre el uso adecuado de estas como medio de calefacción.

1. Observen las fotografías (páginas 141 y 142).

a. Describan cada una de las llamas.Al describir, los alumnos tendrán que comunicar por escrito, con claridad y precisión, las característi-cas más relevantes de cada una (forma, color, dife-rentes partes).

b. ¿Qué relación existe entre el color de la llama del mechero de Bunsen y la cantidad de aire que entra?Cuando la entrada de aire está cerrada (escasa

45

FÍSICA Y QUÍMICA 1

5. Lean las siguientes noticias. Elaboren un texto con los comentarios que les surjan de su lectura. Luego, organicen una campaña de prevención de accidentes por el mal uso de las estufas a gas. Pueden hacer afiches o folletos para distribuir en la escuela.Respuesta abierta. Es un buen momento para in-sistir sobre los cuidados que se deben tener al usar artefactos de calefacción y los accidentes que se pueden ocasionar por ignorancia, esto es, por falta de información. La organización de una campaña promueve el trabajo en equipo y la solidaridad. La confección de afiches y/o folletos puede resultar un trabajo interdisciplinar de interés. Se puede organi-zar un proyecto que involucre a los profesores de fí-sica, de química, de biología, de lengua y de arte, y a alumnos de otros cursos.

Experiencia n.˚ 16: Obtención de bioetanol a partir de azúcarCon esta actividad experimental se espera que los alumnos diseñen un proceso experimental y lo pon-gan en práctica. Una vez ejecutados los pasos 1 y 2, comienzan las observaciones, anticipaciones y com-probaciones experimentales.

3. Cierren el frasco, pasen el tubo por el orificio y coloquen masilla alrededor del tubo para asegu-rarse de que no haya pérdidas. ¿Qué esperan ver?Los alumnos pueden suponer que verán burbujas debido al desprendimiento de dióxido de carbono gaseoso, que es uno de los productos de la fermen-tación del azúcar.

4. Observen durante unos 10 minutos y vayan registrando los resultados. ¿Fueron los esperados? ¿Por qué? ¿Se calentó el recipiente?Se podrá observar la generación de burbujas, que forman espuma y elevan la masa. El recipiente se entibia, el sistema desprende calor, la reacción es exotérmica.

5. Sumerjan el extremo libre del tubo en el agua de cal. ¿Qué esperan que suceda?Que se formen burbujas dentro del líquido y que aparezca una turbidez blanquecina.

6. Dejen que el proceso continúe durante algunos minutos más, observen lo que sucede y registren los resultados. ¿Fueron los esperados? ¿Qué cam-bios se produjeron en el agua de cal? ¿Qué produc-to pudieron reconocer? ¿Por qué?A medida que pasa el tiempo y mientras continúa la

reacción en el primer frasco, el agua de cal se pone cada vez más turbia y comienza a depositarse un sólido blanco de carbonato de calcio, producto de la reacción entre el hidróxido de calcio y el dióxido de carbono. Es una reacción que permite reconocer el dióxido de carbono.

7. Para reconocer el otro producto, dejen que la fer-mentación continúe por otros 15 minutos. Luego, destapen el frasco y huelan con cuidado el conte-nido. ¿Qué propiedad del etanol pudieron detectar? Registren el resultado.Se percibe olor a alcohol.

8. Respondan estas preguntas.

a. ¿La fermentación es una reacción química? ¿Por qué? Sí, porque se forman nuevas sustancias.

b. ¿La fermentación es un cambio exotérmico o endotérmico? ¿Cómo lo saben?Es un cambio exotérmico, porque libera calor. Esto provoca el calentamiento detectado en el recipiente.

c. ¿Cuál es la ecuación que representa la reacción que se produce en el frasco que contiene agua de cal?Ca(OH)2 + CO2 > CaCO3

d. ¿Se les ocurre alguna otra forma de evidenciar la producción de etanol? ¿Cuál?Podrían proponer acercar la llama de un fósforo, es de esperar que el alcohol entre en combustión, es decir, que arda.

9. Elaboren un informe de la actividad que realiza-ron. El informe tiene que incluir el procedimiento que siguieron para llevarla a cabo, las dificultades que tuvieron al realizarla y cómo las superaron, y las conclusiones que pudieron extraer.Respuesta abierta. Cuando se elabora un informe, se ponen en juego diversas capacidades, como la de comunicación, de reflexión sobre lo realizado, de elaboración de conclusiones, entre otras.

46

La siguiente tabla corresponde a la respuesta sugerida para la actividad 8, de la página 150 del libro.

Tipo de central Recurso que utiliza Problemas que causa Ventajas Desventajas

Termoeléctrica Carbón, petróleo, gas.

Emanaciones; au-

mento de temperatu-

ra atmosférica.

Tecnología conocida

y probada.

Emplea recursos no

renovables.

Atómica

Materiales que faci-

liten las reacciones

nucleares.

Acumulación de

residuos radiacti-

vos. Contaminación

térmica.

No hay emanaciones

por combustión.

Riesgos de acciden-

tes en el reactor.

Eólica Viento.Usa recurso

renovable.

Cambios en la fisono-

mía del ambiente.

Hidroeléctrica Agua en movimiento.

Crea barreras en los

ríos.

Inunda terrenos.

Usa recurso

renovable.

Modifican los

ecosistemas.

SolarEnergía solar

(lumínica).

No causa impactos

ambientales. Usa

recurso renovable.

Costo elevado.

47

FÍSICA Y QUÍMICA 1

Fuera de

SERIE

Fuer

a de

SERI

E

NAP: 1.er Y 2.º AÑO (ESB)

PBA: 2.º AÑO (ESB)

CABA: 1.er AÑO NES

Materiales, fuerzas y energía

Física yquímica I

educ

ació

n se

cund

aria

educ

ació

n se

cund

aria

LIBRO PARA EL DOCENTE

106108_TD_FQ.indd 1 16/12/14 15:17