ES

O

3FÍSICA Y QUÍMICADestrezas y contenidos básicos

Este libro es una obra colectiva concebida, diseñada y creada

en el Departamento de Ediciones Educativas de Santillana Educación, S. L. U.,

dirigido por Teresa Grence Ruiz.

En su elaboración ha participado el siguiente equipo:

Bárbara Braña Borja

David Sánchez Gómez

M.ª del Carmen Vidal Fernández

EDICIÓN

Bárbara Braña Borja

EDITOR EJECUTIVO

David Sánchez Gómez

DIRECCIÓN DEL PROYECTO

Antonio Brandi Fernández

ÍNDICE

1 LA CIENCIA Y LA MEDIDA 7

1. Las ciencias experimentales.

2. El método científico.

3. Aplicación del método científico.

4. Aplicación del método científico. Análisis de resultados.

5. Aplicación del método científico. Comunicación.

6. La medida.

7. Cómo expresamos las medidas.

8. El trabajo en el laboratorio.

2 LOS GASES 25

1. Los gases y la presión atmosférica.

2. Las leyes de los gases. Ley de Boyle-Mariotte.

3. Ley de Gay-Lussac.

4. Ley de Charles.

5. La teoría cinética de los gases.

3 LAS MEZCLAS 37

1. Diversidad de la materia. Sustancias puras y mezclas.

2. Las disoluciones.

3. Medida de la concentración de las disoluciones.

4. La solubilidad de las sustancias.

5. Coloides.

6. Separación de mezclas heterogéneas.

7. Separación de mezclas homogéneas.

4 EL ÁTOMO 53

1. Las partículas que forman los átomos.

2. Modelos atómicos.

3. Cómo se representan los átomos.

4. Masa y carga de los átomos.

5. Los átomos y la electricidad.

6. La radiactividad y las reacciones nucleares.

2

5 ELEMENTOS Y COMPUESTOS 67

1. Historia de los elementos.

2. La tabla periódica de los elementos.

3. El número atómico y la tabla periódica.

4. Los elementos químicos más comunes.

5. Cómo se presenta la materia.

6. Los compuestos químicos orgánicos más comunes.

7. Los compuestos químicos inorgánicos más comunes.

6 LAS REACCIONES QUÍMICAS 83

1. Las reacciones químicas.

2. Teoría de las reacciones químicas.

3. La ecuación química.

4. Cálculos en las reacciones químicas.

5. La química y el medioambiente.

6. La química y el progreso.

7 LAS FUERZAS Y LAS MÁQUINAS 97

1. ¿Qué es una fuerza?

2. Las fuerzas y las deformaciones.

3. Acción de varias fuerzas.

4. El peso y la fuerza normal.

5. La tensión, el empuje y la fuerza de rozamiento.

6. Las máquinas y las fuerzas.

8 EL MOVIMIENTO 111

1. La velocidad.

2. Movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

3. La aceleración. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).

4. Movimiento circular uniforme (MCU).

5. Las fuerzas y el movimiento.

9 LAS FUERZAS EN LA NATURALEZA 123

1. El movimiento de los cuerpos celestes.

2. La gravedad: la fuerza que mueve los astros.

3. El universo y el sistema solar.

4. Estudio del universo.

5. Los movimientos de traslación y de rotación.

6. La carga eléctrica.

7. Fuerzas entre cargas eléctricas.

8. El magnetismo.

9. Relación entre electricidad y magnetismo.

10 ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA 143

1. La corriente eléctrica. Circuitos eléctricos.

2. Magnitudes eléctricas.

3. Ley de Ohm.

4. Cálculos en circuitos eléctricos.

5. Energía y potencia eléctricas.

6. Aplicaciones de la corriente eléctrica.

7. Electrónica.

8. Circuitos integrados.

11 LA ENERGÍA, LA TEMPERATURA Y EL CALOR 163

1. ¿Qué es la energía? Tipos de energía.

2. Las propiedades de la energía.

3. Las fuentes de energía.

4. Impacto medioambiental y desarrollo sostenible.

5. La energía térmica y la temperatura.

6. La energía térmica y el calor.

7. ¿Cómo se propaga el calor?

12 LA ENERGÍA ELÉCTRICA 179

1. Generadores de corriente eléctrica.

2. Las centrales eléctricas.

3. Procedencia y consumo de la energía eléctrica.

4. Impacto medioambiental de la energía eléctrica.

5. La electricidad en casa.

ANEXOS 193

1. Formulación inorgánica.

2. Tabla periódica de los elementos.

3

DE FÍSICA Y QUÍMICA

¿De qué trata esta unidad?

¿Qué tengo que aprender?

LOS GASES

Comprender el comportamiento de los gases puede resultar más complicado

que el de sólidos o líquidos. ¿Cómo puede ayudar el conocimiento científico

a explicar el comportamiento de los gases?

¿Qué experiencias sencillas se te ocurren para explicarlo a otras personas?

¿En qué estados físicos se presenta la materia? Pon ejemplos de sustancias

que se encuentren en cada uno de los estados y describe sus propiedades.

¿Cómo es la forma y el volumen de la materia en cada uno de los estados

físicos? ¿Son fijos o pueden variar para la misma cantidad de materia?

¿Qué gases conoces? ¿Resultan más fáciles o más difíciles de detectar que

los sólidos o los líquidos? ¿Cómo puedes detectar su presencia?

Los gases y la presión atmosférica.

Las leyes de los gases. Ley de Boyle-Mariotte.

Ley de Gay-Lussac.

Ley de Charles.

La teoría cinética de los gases.

En esta unidad...

LOS GASES2

25

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Temperatura

1 La presión atmosférica es la responsable de algunos fenómenos curiosos. Analiza y contesta.

2 Completa la tabla colocando en la columna de cada magnitud las unidades en que se mide.

Volumen Temperatura Presión

Unidad del SI

Otras unidades

L atm °C Pa K m3

a) Si no existiera la presión atmosférica, ¿podríamos beber líquidos a través de pajitas? ¿Por qué?

3 Expresa en kelvin (K) las siguientes temperaturas:

a) 100 ºC:

b) -273 ºC:

4 Expresa en grados Celsius (ºC) las siguientes temperaturas:

a) 0 K:

b) 100 K:

5 Ordena de mayor a menor la presión que se midió en las siguientes situaciones:

a) En el interior de una botella, la presión es 1,5 atm.

b) En Burgos, la presión atmosférica alcanzó 1019 hPa.

c) La presión atmosférica en Bilbao fue de 783 mmHg.

b) ¿Qué tienes que hacer para quitar una ventosa que está pegada a una pared? ¿Por qué?

ACTIVIDADES

EJEMPLO RESUELTO 1

Expresa la temperatura de 285 K en grados Celsius.

Recuerda la relación que hay entre la escala Celsius y la escala absoluta o Kelvin:

T (K) = T (°C) + 273

En este caso, conocemos el valor T (K). Aislamos la temperatura que queremos hallar (la incógnita), en nuestro caso, T (°C).

T (°C) =T (K) - 273 "

" T (°C) = 285 - 273 = 12 " T (°C) = 12 °C

La unidad del SI para la presión es el pascal (Pa). Recuerda la equivalencia entre la atmósfera, el milímetro de mercurio y el pascal. Además, 1 hPa = 100 Pa.

La presión atmosférica es igual en el vaso que en el interior de la pajita. Por tanto, el nivel de líquido en ambos es el mismo.

Al succionar, desaparece el aire que había en la pajita y, por tanto, disminuye la presión. Ahora la presión atmosférica actúa sobre el líquido del vaso y hace que suba.

Antes de pegar la ventosa, la presión atmosférica es igual a un lado y a otro. Pero cuando la apretamos contra la pared, sacamos el aire y la presión atmosférica solo actúa fuera de la ventosa, evitando que se caiga.

Cuando el aire vuelve a entrar en el interior de la ventosa, esta cae, pues se igualan las presiones del exterior y del interior.

27

2

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Se mide en unidades de capacidad, como el litro (L) o el mililitro (mL). En el SI se mide en m3, aunque es frecuente utilizar submúltiplos, como el dm3 o el cm3.

1 m3 = 103 L 1 dm3 = 1 L 1 cm3 = 1 mL

Volumen

Se mide con un termómetro. Habitualmente se usa la escala Celsius (°C), aunque la unidad del SI es el kelvin (K). La equivalencia entre ambas escalas es:

T (K) = T (°C) + 273

Por ejemplo, una temperatura de 0 °C corresponde a 273 K.

Temperatura

Se mide con un aparato llamado manómetro. La unidad del SI para la presión es el pascal (Pa), aunque en los estudios de gases es frecuente utilizar como unidad la atmósfera (atm) , el milímetro de mercurio (mmHg) o el hectopascal (hPa).

La equivalencia entre ellas es:

1 atm = 760 mmHg = 101 325 Pa

Presión

Con un manómetro podemos medir la presión arterial o la presión de los neumáticos, por ejemplo.

LOS GASES Y LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA1Medir la cantidad de un gas es complicado porque, cuando se introduce el gas en un recipiente, sus partículas ocupan todo su espacio disponible. Por ello, la cantidad de un gas se determina midiendo el volumen del recipiente en el que está encerrado, la temperatura a la que se encuentra y la presión que ejerce.

La presión atmosférica

La presencia del aire a nuestro alrededor es tan habitual que no lo percibimos a menos que se mueva, el viento. Sin embargo, como cualquier otro gas, el aire está ejerciendo presión en todas las direcciones sobre cualquier cuerpo que se en-cuentre en él. Llamamos presión atmosférica a la presión que ejerce el aire.

El científico italiano Evangelista Torricelli fue el primero en medir, en 1643, el valor de la presión atmosférica.

1 m

76 cm

Torricelli llenó una cubeta con mercurio. Usó un tubo de vidrio de 1 m de largo cerrado por un extremo y lo llenó también con mercurio.

Comprobó que salía mercurio del tubo hasta bajar a una altura de 760 mm.

Torricelli concluyó que era debido a la presión que ejerce la atmósfera.

Luego, taponando el extremo libre del tubo con el dedo, le dio la vuelta y lo introdujo en la cubeta.

Por tanto, la presión atmosférica es la misma que la ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de alto. A esa cantidad de presión Torricelli la llamó 1 atmósfera (1 atm).

La unidad del SI para la presión es el pascal (Pa). Recuerda la equivalencia entre la atmósfera, el milímetro de mercurio y el pascal. Además, 1 hPa = 100 Pa.

26

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ASÍ ES

Actividades de aplicación inmediata de lo aprendido.

Contenidos clave explicados con claridad y organizados visualmente para que puedas estudiarlos de forma eficaz.

Imágenes, tanto fotografías como ilustraciones, e infografías explicativas.

Preguntas para reflexionar sobre un Objetivo de Desarrollo Sostenible.

Contenidos que se desarrollan en la unidad.

Imagen relacionada con los contenidos.

Cuestiones para detectar el nivel de conocimientos previos.

4

¿Cómo puedo aplicar los conocimientos adquiridos?

¿Qué he aprendido?RESUMEN

AUTOEVALUACIÓN

20 Completa el siguiente esquema sobre las leyes de los gases.

1 Gracias a la presión atmosférica:

a) Los globos de helio flotan en el aire.

b) Los objetos caen al suelo cuando se sueltan.

c) Podemos beber líquidos con pajitas.

2 La ley de Boyle-Mariotte dice que a temperatura constante:

a) Cuanto mayor es el volumen, menor es la presión.

b) Cuanto menor es el volumen, menor es la presión.

c) Cuanto mayor es el volumen, mayor es la presión.

3 La ley de Gay-Lussac dice que a volumen constante:

a) Cuanto menor es la temperatura, mayor es la presión.

b) La presión y la temperatura son magnitudes directamente proporcionales.

c) La presión y la temperatura son magnitudes inversamente proporcionales.

4 La ley de Charles dice que a presión constante:

a) Cuanto mayor es la temperatura, mayor es el volumen.

b) Cuanto mayor es la temperatura, menor es el volumen.

c) El volumen y la temperatura son magnitudes inversamente proporcionales.

5 Indica si son verdaderas (V) o falsas (F) las siguientes frases referidas a la teoría cinética de los gases:

a) El volumen ocupado por las partículas de un gas es menor que el volumen del recipiente.

b) Cuando está en un recipiente cerrado, el volumen donde se encuentra el gas es constante.

c) Las fuerzas entre las partículas de los gases son mayores que en los líquidos y sólidos.

d) Las partículas de un gas tienen un movimiento en línea recta.

e) La presión que ejerce un gas en un recipiente se debe a los choques de sus partículas entre ellas.

f) La temperatura de un gas está relacionada con la velocidad de sus partículas.

LEYES DE LOS GASES

temperatura constante

al aumentar la temperatura del gas aumenta la presión

presión constante

Ley de Gay-Lussac

p

V

36

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El francés Jacques Charles analizó las variaciones que experimentaba el volumen de un gas cuando cambiaba su temperatura y se mantenía constante la presión.

Conclusión

⇒ El volumen y la temperatura son magnitudes directamente proporcionales.

4

Experiencia

⇒ Calentamos o enfriamos el recipiente para que varíe la temperatura del gas.

⇒ Modificamos el volumen para que el manómetro indique siempre la misma presión.

⇒ Para cada valor de la temperatura, anotamos el valor del volumen.

1

V1

T1T2

V2

cte.TV

= ; TV

TV

1

1

2

2=

Cuando un gas experimenta transformaciones a presión constante, el cociente entre el volumen del gas y su temperatura absoluta permanece constante.

Ley de Charles

EJEMPLO RESUELTO 4

En un recipiente de 0,5 L tenemos un gas que ejerce una presión de 700 hPa cuando su temperatura es de 80 ºC. ¿Cuál será su temperatura si el volumen llega a ser de 2 L sin que varíe la presión?

1. Representa los dos estados del gas con sus magnitudes.

p1 = 700 hPa

V1 = 0,5 L

T1 = 80 °C

p2 = 700 hPa

V2 = 2 L

T2 = ¿?

1 2

2. Identifica la ley a aplicar. Transformación a p = cte., aplica la ley de Charles. Opera para despejar T2:

VTV

T1

1

2

2=

pasa multiplicando

V V T TVV

T? ? ?T2 2 1 21

211 = ="

pasa dividiendo

La temperatura debe estar expresada en kelvin:

T1(K) = T1 (°C) + 273 = 80 °C + 273 = 353 K

Aplica la ley de Charles:

0,5 L

2 L353 K 1412 KT

VT? ?

V2

21

1

= = =

Expresa la temperatura final en °C:

T2 (K) = T2 (°C) + 273

T2 (°C) = T2 (K) - 273 = 1412 - 273 = 1139 °C

La temperatura será de 1139 °C.

Obtención de datos2

T (K) V (L)

100 2

150 3

200 4

250 5

300 6

350 7

400 8

Tabla Gráfica

0 100 200 300 400

8

6

4

2

0

V (L)

T (K)

LEY DE CHARLES4

Análisis de datos

⇒ Cuanto mayor es la temperatura, mayor es el volumen, y viceversa.

⇒ El cociente entre el volumen y la temperatura (en K) es constante. En nuestro caso, V/T = 0,02 L/K.

⇒ La gráfica V-T es una línea recta que pasa por el punto (0, 0).

3

32

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Ejemplos resueltos, numéricos o teóricos, que ayudan a comprender los contenidos explicados y a resolver las actividades propuestas.

Actividades de síntesis para repasar los contenidos clave presentadas en varios formatos: tablas, dibujos, esquemas, relaciones, etc.

Autoevaluación, con respuestas múltiples, para que seas consciente de tu nivel de conocimiento.

Encontrarás las soluciones al final de tu libro.

ACTIVIDADES

15 Repasa lo aprendido. Completa el siguiente esquema añadiendo la información correspondiente de la derecha.

1. Sujeta un tubo de ensayo en el soporte y justo debajo coloca el mechero Bunsen.

2. Echa un poco de agua en el matraz (para que no se rompa al calentarlo) y coloca un globo en la apertura del recipiente.

3. Enciende el mechero. En unos instantes el globo se hinchará.

¿Por qué se hincha el globo?

Cuando se enciende el mechero, el aire que está en el matraz se calienta y su volumen aumenta, por lo que no cabe en el recipiente y pasa a ocupar e hinchar el globo.

Durante todo el proceso la presión es constante, su valor es la presión atmosférica.

Relacionar la presión atmosférica y la ley de Charles

Tp

Tp

1

1

2

2=

? ?p V p V1 1 2 2=

TV

TV

1

1

2

2=

Ley de Charles

Ley de Boyle-Mariotte

Ley de Gay-LussacTransformación

a p = cte.

Transformación

a T = cte.

Transformación

a V = cte.

Ley de Boyle-

Mariotte

Tp

Tp

1

1

2

2=

12 ¿Por qué se infla el globo cuando se calienta? Elige la respuesta correcta.

a) Porque la temperatura del aire del globo es mayor que la del aire del matraz.

b) Porque el volumen disponible disminuye y la presión aumenta.

c) Porque la presión del aire dentro del matraz es mucho menor que la presión atmosférica.

d) Porque, al aumentar la temperatura, aumenta el volumen del gas.

13 ¿Qué ocurrirá si dejamos de calentar y el matraz se va enfriando? ¿Por qué?

14 Un gas ocupa un volumen de 5 L a 0 °C. ¿Cuál será su temperatura si el volumen del recipiente llega a ser de 10 L sin que varíe su presión?

¿Cómo cambia la temperatura si el volumen ocupado por el gas va aumentando a presión constante?

33

2

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Prácticas y procedimientos que se pueden realizar en el aula o en el laboratorio.

5

«En 2015, la ONU aprobó la Agenda 2030 sobre el Desarrollo Sostenible, una oportunidad para que los países y sus sociedades emprendan un nuevo camino con el que mejorar la vida de todos, sin dejar a nadie atrás. La Agenda cuenta con 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible, que incluyen desde la eliminación de la pobreza hasta el combate al cambio climático, la educación, la igualdad de la mujer, la defensa del medioambiente o el diseño de nuestras ciudades». (Fuente: ONU).

Todas las personas podemos contribuir para alcanzar estas metas. Los ODS que vas a trabajar en este libro son los siguientes:

Lograr que las ciudades sean más inclusivas, seguras, resilientes y sostenibles

Promover el uso eficiente de la energía y la gestión ecológicamente racional de los productos químicos y de todos los desechos a lo largo de su ciclo de vida y reducir significativamente su liberación a la atmósfera, el agua y el suelo a fin de minimizar sus efectos adversos en la salud humana y el medioambiente.

Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles

Visibilizar el uso que se hace de los recursos minerales y promover su consumo sostenible. Concienciar a todo el mundo de que el consumo de todo tipo de bienes tiene un impacto real sobre el planeta.

Reducir la desigualdad en y entre los países

Promover y garantizar la igualdad de oportunidades de las personas con diversidad funcional y favorecer su inclusión en la sociedad.

Utilizar el conocimiento científico para el desarrollo de herramientas y aplicaciones tecnológicas que permitan la integración de las personas con necesidades especiales.

Gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras, detener la pérdida de biodiversidad

Los incendios y otros procesos como la lluvia ácida son reacciones químicas, y analizarlos nos puede ayudar a evitarlos o a minimizar sus efectos en los ecosistemas.

Garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades

Fortalecer la prevención y el tratamiento del abuso de sustancias adictivas, incluido el uso indebido de estupefacientes y el consumo nocivo de alcohol.

Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos

Mejorar la educación, la sensibilización y la capacidad humana para emprender acciones encaminadas a la mitigación del cambio climático y la reducción de sus efectos.

Analizar los avances tecnológicos más adecuados para proteger el medioambiente.

Garantizar una educación inclusiva, equitativa y de calidad, y promover oportunidades de aprendizaje durante toda la vida para todos

Producir resultados de aprendizaje pertinentes y efectivos, así como adquirir la capacidad de explicar conceptos científicos de forma sencilla y amena para contribuir a la formación científica de toda la sociedad.

OBJETIVOS Y METAS DE DESARROLLO SOSTENIBLE

6

ODS

LA CIENCIA Y LA MEDIDA1

¿Crees que la ciencia puede ayudar a alcanzar las metas

de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), como,

por ejemplo, mejorar la salud de todas las personas

o cuidar de nuestro planeta? ¿De qué manera?

¿Qué tareas llevan a cabo las personas que trabajan

en la ciencia? Piensa, por ejemplo, en alguien dedicado

a la investigación de nuevos materiales o en alguien

especialista en medicina.

¿Es lo mismo una magnitud que una unidad? Explícalo

con algunos ejemplos. Piensa en los envases de algunos

alimentos y señala qué magnitudes miden.

¿Qué materiales se emplean en los laboratorios de

ciencias? ¿Conoces el nombre de algún instrumento?

¿Para qué sirve?

Las ciencias experimentales.

El método científico.

Aplicación del método científico.

Aplicación del método científico. Análisis de resultados.

Aplicación del método científico. Comunicación.

La medida.

Cómo expresamos las medidas.

El trabajo en el laboratorio.

En esta unidad...

7

LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES1La ciencia es aquella actividad que se ocupa de resolver problemas mediante la observación y la lógica. Se divide en ramas y subramas que estudian distintos tipos de problemas. Observa algunos ejemplos.

La falsa ciencia

Las ciencias ocultas estudian los fenómenos que no tienen explicación, en oposi-ción al conocimiento de lo medible y explicable, que conocemos como ciencia. La astrología, por ejemplo, no está basada en mediciones, experimentaciones, com-probaciones o análisis de datos, entre otros aspectos característicos de la ciencia.

Medicina

¿Cuál es la vacuna más eficaz contra la malaria?

Botánica

Astronomía

Óptica

Biología

¿Qué terreno es más adecuado para unas plantas?

Oncología

Física

¿Cómo se transforma el agua en vapor de agua?

Sociología Paleontología

Química

¿Qué elementos forman el agua?

Astroquímica

Bioquímica

La química estudia la composición de la materia y los cambios que afectan a su naturaleza. En los cambios químicos las sustancias se transforman en otras diferentes.

La física estudia los cambios que experimenta la materia que no afectan a su naturaleza. En los cambios físicos las sustancias siguen siendo las mismas.

Múltiplos y submúltiplos

Cuando necesitamos expresar valores de una magnitud muy grandes o muy pequeños, utilizamos unos prefijos en las unidades llamados múltiplos y submúltiplos.

Masa

kg

hg

dag

g

dg

cg

mg

: 10

: 10

: 10

: 10

: 10

: 10

#10

#10

#10

#10

#10

#10

Longitud

km

hm

dam

m

dm

cm

mm

: 10

: 10

: 10

: 10

: 10

: 10

#10

#10

#10

#10

#10

#10

Capacidad

kL

hL

daL

L

dL

cL

mL

: 10

: 10

: 10

: 10

: 10

: 10

#10

#10

#10

#10

#10

#10

Superficie

km2

hm2

dam2

m2

dm2

cm2

mm2

: 100

: 100

: 100

: 100

: 100

: 100

#100

#100

#100

#100

#100

#100

Volumen

km3

hm3

dam3

m3

dm3

cm3

mm3

: 1000

: 1000

: 1000

: 1000

: 1000

: 1000

#1000

#1000

#1000

#1000

#1000

#1000

1 L = 1 dm3

8

1 De los siguientes aspectos de la materia, indica cuáles estudia la química (Q) y cuáles la física (F).

La composición de la materia.

Los cambios que experimenta la materia que no alteran su naturaleza.

Los cambios que experimenta la materia que la transforman en otra de diferente naturaleza.

El movimiento de los cuerpos.

La atracción entre imanes.

La fermentación del vino.

La temperatura de fusión de los metales.

2 Indica cuáles de estos problemas se pueden estudiar en las clases de Física y cuáles en las clases de Química.

Problemas Física Química

Pesar un bocadillo de queso.

Digerir un bocadillo de queso.

Encender una bombilla.

Hacer explotar fuegos artificiales.

Encender una vela.

Calentar leche.

Elaborar yogur.

EJEMPLO RESUELTO 1

Expresa 0,5 daL en mL.

1. Identifica la unidad de partida y la de llegada.

daL " mL

2. Para pasar de una a otra avanza hacia el extremo de los submúltiplos.

El exponente de 10 será positivo.

3. Cuenta el número de pasos que hay de una unidad a otra.

Ese es el exponente de 10.

daLL

dLcLmL

4. Expresa en la unidad correspondiente.

0,5 daL = 0,5 ? 104 mL = 5000 mL

#10

#10

#10

#10

4 pasos

EJEMPLO RESUELTO 2

Expresa 85 cm2 en m2.

1. Identifica las unidades. cm2 " m2

2. Para pasar de una unidad a otra avanza hacia los múltiplos.

El exponente de 10 será negativo.

3. Cuenta el número de pasos que hay de una a otra.

Ese es el exponente de 100.

m2

dm2

cm2

4. Expresa en la unidad correspondiente.

85 cm2 = 85 ? 100-2 m2 = 85 ? 10-4 m2 = 0,0085 m2

: 1002 pasos

: 100

3 Realiza los siguientes cambios de unidades:

a) 200 g a kg b) 5 dm2 a mm2

c) 3 L a dm3 d) 33 cL a L

e) 5 km a cm

ACTIVIDADES

9

1

EL MÉTODO CIENTÍFICO2El método científico es el conjunto de procesos y actitudes que los seres humanos emplean en el estudio y la explicación de los fenómenos que ocurren en el universo para llegar a conclusiones ciertas.

Formulación de una hipótesisReflexiona sobre lo que has averiguado y piensa en una respuesta razonable o predicción.

Cuando el agua se congela aumenta su tamaño.

Una hipótesis es una respuesta provisional y debe ser comprobada.

¿Por qué se ha roto esta botella después de estar en el congelador?

¿Qué le ocurre al agua cuando se congela?

A partir de las preguntas se define el problema que se quiere estudiar.

Observación de un fenómenoLa actitud científica se caracteriza por observar un fenómeno y hacerse preguntas sobre él.

Búsqueda de información¿El problema ya tiene solución? ¿Estoy de acuerdo con la solución actual propuesta? ¿Se me ocurre otra posible explicación?

En general, una sustancia en estado sólido ocupa un volumen menor que en estado líquido. El agua es una excepción.

Hablar con otras personas también es de gran ayuda.

3

2

1

10

Se define el experimento: las magnitudes que se van a medir y en qué condiciones, y el material necesario.

El experimento se puede realizar en el laboratorio o sobre el terreno, también llamado trabajo de campo.

ExperimentaciónLa hipótesis se comprueba mediante la realización de experimentos que reproduzcan el problema.

Las magnitudes que vamos a estudiar son el volumen que ocupa 1 kg de agua y su temperatura.

4

5

6

¿Confirman los datos analizados mi hipótesis?

Obtención y análisis de datosPara la recogida de datos se pueden utilizar tablas, y para su representación y análisis, gráficas.

Comunicación de resultadosLas conclusiones de los estudios científicos muchas veces dan lugar a leyes y teorías científicas.

No deben meterse en el congelador recipientes de vidrio llenos de agua, pues se romperán.

Para que la ciencia avance y sea de utilidad es esencial comunicar los resultados de los estudios científicos.

Se publican los resultados en artículos y libros.

Conferencia en el CERN, Organización Europea para la Investigación Nuclear. El trabajo en equipo es fundamental.

En las investigaciones científicas no siempre se siguen los pasos en este orden. Además, hay campos en los que no se realizan todos los pasos; por ejemplo, en astronomía no se experimenta, solo se mide lo que sucede en el universo.

0

1,0012

1,0010

1,0008

1,0006

1,0004

1,0002

1,0000

4 8 12 16

T (°C)

Volumen de 1 kg de agua (L)

A 4 ºC 1 kg ocupa el volumen mínimo. Si se enfría más, aumenta el volumen.

11

1

APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO3Observación de un fenómeno

Consiste en analizar un fenómeno utilizando nuestros sentidos. Mediante la ob-servación se identifica el problema y nos hacemos preguntas sobre él.

Búsqueda de información

Muchas preguntas ya tienen respuesta. Por ello hay que documentarse y buscar información relevante sobre el tema que se va a estudiar.

Aristóteles determinó por intuición que los cuerpos caían tanto más rápido cuanto mayor era su peso.

Mucho tiempo después, Galileo demostró que, si se eliminaba la resistencia del aire, todos los cuerpos caían con la misma rapidez. Para demostrarlo realizó varios experimentos.

Las hipótesis de nuestro estudio son:

«La rapidez con que cae un cuerpo que se deja libre es mayor cuanto mayor sea su masa».

«La trayectoria que sigue un cuerpo en su caída libre es más recta cuanto mayor sea su masa».

Observamos cómo caen los objetos y definimos el problema:

No todos los cuerpos caen de la misma manera.

Nos hacemos preguntas:

¿Por qué unos cuerpos caen más rápido que otros?

¿Por qué unos caen en línea recta y otros parecen volar?

1

2

3

Aristóteles y Galileo, ¡dos científicos en acción!

No es válida, está formulada como pregunta.

Formulación de hipótesis

Identificado el problema y planteadas las preguntas, el siguiente paso es tratar de dar respuestas formulando hipótesis. Las hipótesis son suposiciones sobre he-chos reales y habrá que comprobarlas.

Condiciones para que una hipótesis sea válida

Se debe enunciar de forma clara y precisa.

Se debe poder comprobar para rechazarla o confirmarla.

¿Dormir solo 5 horas daña el cerebro?

Hay planetas extrasolares idénticos a la Tierra.

No es válida, no se puede comprobar.

Experimentación

Para comprobar si una hipótesis es cierta, se diseñan varios experimentos.

Las variables son las características de un fenómeno que pueden tomar distintos valores. En química y en física suelen ser magnitudes como la temperatura, la masa o la presión.

Experimentar es repetir el fenómeno observado en condiciones controladas, para saber qué variables influyen en él y estudiar cómo lo hacen.

Demostración de que una hipótesis es falsa

¿Y si un experimento prueba que la hipótesis no se cumple? Entonces la hipóte-sis es falsa. Hay que formular una hipótesis nueva y demostrarla.

12

ACTIVIDADES

4 Razona si la siguiente afirmación corresponde o no a una hipótesis científica.

La altura alcanzada por un cuerpo lanzado hacia arriba depende del color del objeto que se lanza.

5 Realiza esta experiencia y responde a las preguntas.

Utiliza una probeta para llenar los siguientes recipientes con 50 mL de agua: un vaso de tubo, un vaso ancho y un plato sopero.

Deja pasar 3 días y mide la cantidad de agua que hay en cada recipiente. Calcula lo que se ha evaporado.

a) ¿Cuáles son las variables que intervienen en este experimento? Plantea una hipótesis.

b) Observa los resultados y escribe la ley que se puede deducir de los datos obtenidos.

Experimento la caída libre de objetos

Controlamos condiciones: evitamos corrientes de aire que podrían influir en la caída de los objetos.

1. Con una balanza medimos la masa de los objetos.

2. Colocamos todos los objetos sobre una tabla horizontal elevada.

3. Giramos la tabla para que caigan a la vez.

4. Medimos el tiempo que tardan en caer.

5. Observamos el resultado:

Llaves Goma Papel

Masa 32 g 7 g 1,5 g

Tiempo 0,8 s 1,3 s 5,4 s

Conclusión: parece ser cierto que los objetos cuya masa es mayor caen más rápido.

4

Observamos lo que ocurre si dejamos caer dos hojas de papel iguales, una arrugada y la otra no. Como la hoja arrugada cae más rápido, elaboramos una nueva hipótesis:

«La forma de un objeto influye en la rapidez con la que cae».

Experimento la caída libre de objetos con la misma forma externa

1. Utilizamos un plano inclinado para que el movimiento sea más lento.

2. Dentro de bolas huecas iguales (A, B y C) colocamos objetos de distinta masa.

3. Levantamos el listón y medimos el tiempo que las bolas tardan en llegar a cada marca.

4. Anotamos los resultados para cada bola.

AAcero

BArena

CPapel

Listón

13

1

Distancia (m) Tiempo (s)

0,25 0,33

0,50 0,48

0,75 0,59

1,00 0,69

Bola A: 50 g

Análisis de resultados: tablas y gráficas

La hipótesis debe ser cierta en diversas condiciones, por lo que suelen realizarse varios experimentos y obtenerse muchos datos. Para poder analizarlos es conve-niente organizarlos en tablas y representarlos en gráficos.

Las gráficas muestran los datos obtenidos de forma visual.

Por ejemplo, las gráficas muestran la relación entre dos variables.

Las tablas permiten organizar los datos en filas y columnas.

En cada columna se escriben los datos de una variable.

En cada fila se escribe el valor de las variables para una medición.

5

¿Qué podemos deducir de la gráfica?

Cuanto mayor es la distancia recorrida, mayor es el tiempo que tarda. Tarda más tiempo en recorrer 1 m que 0,5 m, pero no el doble.

Distancia (m) Tiempo (s)

0,25 0,33

0,50 0,47

0,75 0,58

1,00 0,71

Bola B: 37 g

Distancia (m) Tiempo (s)

0,25 0,34

0,50 0,48

0,75 0,59

1,00 0,70

Bola C: 22 g

Cómo interpretar gráficas

La forma de una gráfica muestra la relación entre las varia-bles representadas. En ocasiones esta relación se puede escribir con una fórmula matemática. Así, en el caso de la bola A, la gráfica es una curva con forma de parábola y nos indica que no son proporcionales.

Las variables estudiadas en este caso son longitud y tiempo. Entre paréntesis se escribe la unidad.

En cada fila se colocan los valores de una medición.

¿Qué podemos deducir de estas tablas?

La rapidez con que bajan las bolas no depende de su masa.

La rapidez aumenta con la distancia recorrida: si la distancia se duplica, el tiempo aumenta, pero menos del doble.

Representa los valores obtenidos para la bola A.

1. Dibuja dos ejes. En cada uno representa una magnitud de la tabla y especifica el nombre o símbolo de la magnitud.

2. Teniendo en cuenta los valores mínimo y máximo de la tabla, anota la escala de cada eje. Las escalas de ambos ejes son independientes.

3. Representa con un punto cada par de valores de la tabla.

4. Traza la línea que mejor marca la tendencia.

Algunos puntos pueden quedar por encima o por debajo de la línea.

1,00

0,75

0,50

0,25

0,000,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

d (m)

t (s)

La línea de ajuste puede ser una recta

o una curva.

1,25

APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO. ANÁLISIS DE RESULTADOS4

14

ACTIVIDADES

6 Representa en una gráfica los datos de la siguiente tabla. ¿Cómo son las dos variables representadas?

Variable 1 1 2 3 4

Variable 2 1,5 2,0 2,5 3,0

Ambas variables son .

7 Para comprobar que el aire de nuestros pulmones se comprime cuando buceamos, sumergimos un globo con 1 L de aire a distintas profundidades. Observa los datos obtenidos de presión y volumen, y completa.

Presión (atm) 1 2 3 4 5

Volumen (L) 1 0,50 0,33 0,25 0,20

Ambas magnitudes son

proporcionales; es decir, cuando la presión aumenta,

el volumen .

El precio de los caramelos es directamente proporcional a la cantidad que compramos: el doble de caramelos cues-ta el doble. Son magnitudes directamente proporcionales.

Línea recta ascendente que pasa por el origen

Si no hay caramelos,

el coste es cero.

Precio (€)

Número

de caramelos

3

2

1

00 100 200 300 400

A temperatura constante, la presión de un gas es inversa-mente proporcional al volumen que ocupa: a mayor volu-men, menor presión. Son magnitudes inversamente pro-porcionales.

.

p (atm)

V (L)

6

3

00 10 20 30

Curva hipérbola equilátera

Observa los dos casos siguientes.

EJEMPLO RESUELTO 3

Una paracaidista salta desde gran altura. Sabiendo que por cada segundo que cae sin abrir el paracaídas su velocidad aumenta 36 km/h, representa en una gráfica la velocidad desde el primer segundo hasta que pasan 6 segundos. Explica la relación entre la velocidad y el tiempo.

Tiempo (s) 1 2 3 4 5 6

Velocidad (km/h) 36 72 108 144 180 216

+36

Representa los datos de la tabla en una gráfica.

v (km/h)

t (s)

200

150

100

50

00 1 2 3 4 5 6

La gráfica es una línea que pasa por el origen de coordenadas. Por tanto, ambas magnitudes son directamente proporcionales; es decir, cuando una de las dos se duplica, la otra también se duplica.

15

1

Comunicación de resultados. Leyes y teorías

Después de analizar los resultados, podemos confirmar o rechazar las hi-pótesis. Con ello establecemos una ley científica.

Una ley científica es el enunciado de una hipótesis confirmada.

La velocidad de un cuerpo en caída libre no depende de su masa, pero sí de su forma.

6

Mediante una fórmula matemática

F = m ? a

La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo.

Mediante una frase

«La aceleración que experimenta un cuerpo es proporcional a la fuerza que recibe».

Formas en las que se puede expresar una ley

Una teoría científica es una explicación o justificación de una serie de hechos demostrados mediante leyes científicas.

Las teorías permiten predecir fenómenos de causa desconocida. Por otra parte, están en continua revisión. Solo se consideran ciertas mientras no se produzca un descubrimiento que las contradiga.

Para que la ciencia avance hay que comunicar los resultados de los estu-dios científicos mediante un informe o artículo científico con los siguien-tes apartados:

1. TítuloIncluye el título del trabajo, el nombre de la autora

o el autor, el lugar donde hizo la investigación y la fecha.

4. ResultadosSe indican claramente los resultados obtenidos. Si son datos numéricos, se expresan recogidos

en tablas o representados en gráficas.

2. IntroducciónExplica brevemente por qué se realiza esa investigación

y qué se pretende demostrar.

5. Discusión de resultados

Se analizan los resultados para llegar a conclusiones claras.

3. MetodologíaIndica cómo se ha realizado el trabajo, qué experiencias se han llevado a cabo o cuál ha sido el material utilizado.

Se puede acompañar de fotografías o esquemas.

6. Resumen y conclusión final

Se resume lo que se pretendía con el trabajo y la conclusión más importante.

7. BibliografíaSe indica una referencia a los artículos, libros u otro

material ya publicados y que se han consultado durante la investigación.

La comunicación de los resultados obtenidos en las investigaciones es esencial para que la ciencia avance.

APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO. COMUNICACIÓN5

16

ACTIVIDADES

8 Completa el esquema con las siguientes palabras.

Hipótesis – Gráficas – Teoría –

Experimentación – Análisis de datos – Sí

Búsqueda de

información

Publicación de resultados

Predicción de fenómenos desconocidos

Observación

Tablas

No¿Hipótesis

confirmada?

Ley

9 Teniendo en cuenta las fases del método científico

que acabas de estudiar:

a) Explica la diferencia entre ley e hipótesis.

b) Explica la diferencia entre ley y teoría.

10 Señala el enunciado que corresponde a una ley física.

El alargamiento que sufre un muelle no depende

del color del muelle.

Cuando aplicamos una fuerza sobre un cuerpo,

la aceleración que experimenta es directamente

proporcional a la fuerza e inversamente proporcional

a su masa.

A todos los jóvenes les gusta más el color rojo

que el color verde.

11 Lee, analiza la noticia y responde.

El coronavirus baja a la ciencia de su pedestal, ¿habrá una crisis de confianza?

La búsqueda de soluciones contra la COVID-19

nos está mostrando en directo la importancia

del conocimiento científico. Sin embargo,

en ocasiones se desprecia como base para tomar

decisiones políticas y, en el otro extremo, se le exige

un poder de predicción absoluto que no tiene. […]

Vacunas que prometen plazos imposibles.

Tratamientos sin eficacia ni seguridad demostradas.

[…] Expertos que se contradicen. Investigadores

atrapados en un combate político. Bulos. Mascarillas

sí, mascarillas no. La pandemia de la COVID-19 está

lejos de terminar, pero, cuando lo haga, ¿cómo habrá

cambiado nuestra percepción de la ciencia?

www.agenciasinc.es

a) En la web también se comenta que la ciencia es

«la mejor herramienta que tenemos, pero no es

mágica y eso va a decepcionar». ¿Es el método

científico útil para afrontar el problema de las

pandemias y el objetivo 3 de los ODS: Garantizar

una vida sana y promover el bienestar para todos

en todas las edades? ¿Por qué?

b) ¿Crees que la eficacia de la ciencia depende

de la financiación que recibe? Razona la respuesta.

c) Un estudio de 2020 reveló que, durante la pandemia,

las mujeres publicaron menos e iniciaron menos

proyectos de investigación que los hombres. ¿A qué

crees que pudo ser debido este impacto indirecto de

la pandemia sobre la equidad de género en la ciencia?

17

1

LA MEDIDA6

El SI define 7 magnitudes fundamentales.

El SI define también las unidades de medida de todas las magnitudes.

El resto de las magnitudes son magnitudes derivadas y sus unidades se definen en función de las unidades de las magnitudes fundamentales.

Por ejemplo, la velocidad se mide en m/s.

Magnitud y unidad

Para medir una magnitud, por ejemplo, la longitud, necesitamos una unidad, por ejemplo, el centímetro. El resultado de la medida lo expresamos con un nú-mero seguido de la unidad utilizada.

El Sistema Internacional de unidades (SI)

Con el fin de facilitar los intercambios comerciales y científicos, casi todos los países, entre ellos España, utilizan las mismas unidades de medida, las del Sis-tema Internacional de unidades (SI).

Llamamos magnitud a cualquier propiedad de la materia que se puede medir, es decir, que se puede expresar con un número y una unidad.

Una unidad es una cantidad de una magnitud que tomamos como referencia para medir esa magnitud.

Una unidad debe ser:

Constante: la misma en todos los lugares y en todo momento.

Universal: puede ser utilizada por cualquiera.

Reproducible: es fácil obtener muestras de la unidad.

Medir una magnitud es compararla con una unidad para ver cuántas veces la contiene.

El centímetro es una unidad que reúne estas características. La palma de mi mano, no.

6palmas

4palmas

80 cm

SI

kgK

s

cd

mol

m A

masa

kilogramo

temperatura

kelvin

intensidad

luminosa

candela

tiempo

segundo

intensidad de

corriente eléctrica

amperio

cantidad

de sustancia

mol

longitud

metro

Prefijos del Sistema Internacional

Múltiplos Submúltiplos

Factor Prefijo Factor Prefijo

1018 exa E 10-18 atto a

1015 peta P 10-15 femto f

1012 tera T 10-12 pico p

109 giga G 10-9 nano n

106 mega M 10-6 micro n

103 kilo k 10-3 mili m

102 hecto h 10-2 centi c

10 deca da 10-1 deci d

Muchas unidades pertenecen al sistema métrico decimal, es decir, sus múltiplos y submúltiplos están relacionados entre sí por múltiplos o submúltiplos de 10. Los múltiplos y submúltiplos de las unidades se utilizan para expresar cantidades muy grandes o muy pequeñas.

18

12 Completa con las palabras que faltan.

a) Una es cualquier característica

de la materia que podemos medir, es decir,

que podemos expresar con

y . Las magnitudes

se pueden expresar en función

de las magnitudes .

b) Medir es comparar una con una

y ver cuántas veces la contiene.

13 Marca cuáles de estas características de la materia

son magnitudes.

El volumen que ocupa.

La temperatura.

El sabor.

El color.

14 Indica qué magnitudes pueden medir las siguientes

unidades.

Unidad Magnitud

Una plancha de corcho Superficie

Un lápiz

Una pesa de plomo

Una taza

15 Asocia las siguientes longitudes con el ejemplo

correspondiente y ordénalas de mayor a menor.

5 ? 10-3 m Altura de Pau Gasol

107 m Radio de la Tierra

2,15 m Longitud de una hormiga

Orden:

16 Asocia las masas con el ejemplo correspondiente

y ordénalas de mayor a menor.

1024 kg Un coche de Fórmula 1

600 kg Un mosquito

10-6 kg El planeta Tierra

Orden:

17 Indica qué magnitudes miden estas unidades y cuáles pertenecen al SI.

Unidad Magnitud SI

m/s Velocidad ✓

kg/m3

g

ºC

h (hora)

m3

18 Escribe el símbolo adecuado para estas unidades y la equivalencia con la unidad correspondiente del SI. Por ejemplo, decagramo: dag = 1022 kg.

a) Miligramo:

b) Decímetro cúbico:

c) Terámetro:

d) Nanosegundo:

19 Escribe con todas las letras las siguientes cantidades y la equivalencia con la unidad correspondiente del SI. Por ejemplo, mm es un micrómetro y equivale a 10-6 m.

a) cm3:

b) ks:

c) Mg:

d) cL:

20 Algunas unidades llevan el nombre de una persona, por eso su símbolo es una letra mayúscula. Observa los siguientes ejemplos:

julio (J) – newton (N) – curio (Ci) – kelvin (K)

a) Busca información y prepara un informe que indique la magnitud que mide cada unidad y las personas en cuyo honor se establece esa unidad.

b) ¿Te parece que están igual de representados los científicos que las científicas? ¿Tienen hombres y mujeres las mismas oportunidades en ciencia?

ACTIVIDADES

19

1

Notación científica

Otras veces, para expresar cantidades muy pequeñas o muy grandes no intere-sa cambiar la unidad de medida, por lo que no se utilizan los múltiplos y sub-múltiplos. En estos casos se deja la misma unidad y para expresar el número se utiliza la notación científica.

Un número está expresado en notación científica cuando viene dado de la si-guiente manera:

Potencia de 10

Parte decimal

7,82 ? 10-4

Parte enteraDistinta de cero

Solo una cifra

Cambio de unidades

Para cambiar de una unidad a otra se utilizan los factores de conversión.

Imagina que queremos expresar la cantidad 0,27 nm en metros. Para ello hay que realizar los siguientes pasos:

La distancia a la nebulosa de Orión es de 1344 años luz (12 700 billones de km). Para expresar este valor en otras unidades es aconsejable emplear la notación científica:

1 año luz = 9,461 ? 1012 km

Distancia = 1,27 ? 1016 km

EJEMPLO RESUELTO 4

El radio de un átomo es 0,85 nm. Exprésalo en m.

EJEMPLO RESUELTO 5

La velocidad de un coche es 90 km/h. Exprésalo en m/s.

1. Busca la equivalencia con la unidad a la que quieres cambiar.

1 nm = 10-9 m

3. Multiplica el dato de partida por el factor de conversión y simplifica las unidades.

Expresa el cambio en notación científica.

0,27 nm ? 10-9 m

1 nm= 2,7 ? 10-10 m

0,27 nm = 2,7 ? 10-10 m

2. Escribe esta equivalencia en forma de fracción de manera que se simplifique la unidad de partida.

En este caso queremos que se simplifique el nm. Por tanto, lo escribimos en el denominador.

Esta fracción se llama factor de conversión.

10-9 m

1 nm

Factor de conversión

1 nm = 10-9 m1 km = 1000 m 1 h = 3600 s

0,85 nm ? 10-9 m

1 nm = 0,85 ? 10-9 = 8,5 ? 10-10 m 90

km

h ?

103 m

1 km ?

1 h

3600 s = 25

m

s

CÓMO EXPRESAMOS LAS MEDIDAS7

20

21 Escribe estas cantidades en notación científica.

a) 300 000 km/s:

b) 0,004 523 kg:

c) 9798,75 cm:

d) 0,000 000 000 76 km:

22 Expresa los siguientes números en forma decimal,

sin potencias de 10.

a) 3,6 ? 10-8:

b) 64 ? 105:

c) 2,7 ? 10-5:

d) 6,789 ? 108:

23 Efectúa las siguientes transformaciones.

a) 15,48 hm a m.

b) 789 dg a kg.

24 Ordena las siguientes velocidades de mayor a menor.

a) 36 km/h b) 9 m/s

ACTIVIDADES

EJEMPLO RESUELTO 6

a) Escribe 346 000 en notación científica. b) Escribe 0,000 064 en notación científica.

1. Parte entera. Escribe la primera cifra distinta de cero.2. Parte decimal. Luego pon la coma y después las cifras restantes.3. Averigua el exponente de la potencia de 10. Cuenta los lugares que tienes que desplazar la coma

hasta que quede solo una cifra entera. Ese valor será el exponente.

a) b)

Potencia de 10

Parte entera

Parte decimal

346 000 → 3, 46 ? 105

No pongas los ceros a la derecha.

Potencia de 10Parte entera

Parte decimal

0,000 064 → 6, 4 ? 10-5

Si el número es mayor que uno, la potencia tendrá exponente positivo.

Si el número es menor que uno, la potencia tendrá exponente negativo.

EJEMPLO RESUELTO 7

Expresa en la unidad del SI las velocidades de las pelotas de cada deporte y ordénalas de menor a mayor.

Fútbol: 140 km/h – Tenis: 67 m/s – Golf: 5,7 km/min

La unidad de velocidad en el SI es el m/s.

Recuerda: 1 km = 1000 m; 1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

Fútbol: 140 km/h ?

1000 m

1 km ?

1 h

3600 s = 38,9 m/s

Tenis: 67 m/s; ya está expresada en unidades del SI.

Golf: 5,7 km/min ? 1000 m

1 km ?

1 min

60 s = 95 m/s

El orden de las velocidades de menor a mayor será:

fútbol < tenis < golf

21

1

EL TRABAJO EN EL LABORATORIO8En los laboratorios hay material frágil y preciso, además de productos potencialmente peligro-sos. Para que las clases en el laboratorio sean seguras y provechosas hay que cumplir una serie de normas de seguridad, así como conocer el material básico.

Probeta Vidrio de reloj

Varilla de vidrio

Espátula

Cuentagotas

Matraz Erlenmeyer

Pipeta con dispositivo para pipetear

Cristalizador

Vaso de precipitados

Embudo de decantación

Embudo

Bureta

Gradilla con tubos de ensayo

Matraz aforado

antes de empezar

⇒ Observa dónde están las salidas y los equipos de emergencia.

al finalizar

⇒ Si necesitas tirar algo, pregunta cómo lo puedes hacer para no contaminar.

⇒ Deja el material limpio y ordenado.

⇒ Lávate bien las manos antes de salir.

durante

⇒ Haz solo los experimentos que te indiquen; no trates nunca de hacer pruebas por tu cuenta.

⇒ Ten encima de la mesa solo el material necesario.

⇒ Cierra los frascos tras usarlos.

ten cuidado

⇒ Utiliza guantes y gafas de seguridad cuando sean necesarios.

⇒ No toques, huelas ni pruebes los productos del laboratorio.

NORMAS DE SEGURIDAD

EN UN LABORATORIO

MATERIAL BÁSICO DE UN LABORATORIO

Calibre

Dinamómetro

Pipeta Pasteur

Termómetro

22

MANIPULAR SÓLIDOS

Deposita los sólidos en recipientes de vidrio o cerámica.

Agrega los sólidos con la espátula. No uses las manos.

Utiliza una varilla de vidrio para remover.

Utiliza guantes de látex y no toques los productos con las manos.

Sujeta los recipientes con firmeza para evitar que resbalen y caigan.

MANIPULAR LÍQUIDOS

Extrema la precaución con los líquidos para no derramarlos, especialmente sobre el cuerpo o la ropa.

Para trabajar con pequeñas cantidades de líquido que no necesitas medir, emplea una pipeta Pasteur o un cuentagotas.

Utiliza un embudo para echar líquido en un recipiente de boca estrecha.

PESAR SUSTANCIAS

1. Enciende la balanza y espera a que marque 0.

Coloca sobre el platillo el recipiente donde vas a pesar y pulsa el botón Tara. Marcará 0.

2. Retira el recipiente de la balanza y pon en él la sustancia que vas a pesar.

3. Pon el recipiente sobre la balanza y lee su masa.

No coloques las sustancias directamente sobre la balanza: utiliza un recipiente de vidrio o cerámica.

¡No apagues ni cambies la balanza mientras realizas una pesada! Perderías la tara y daría una masa errónea. El valor con signo menos es la masa del vidrio de reloj.

Para medir el volumen de un líquido con exactitud se utilizan las probetas, las pipetas y las buretas graduadas.

Menisco

Si utilizas una probeta, apóyala en

una superficie horizontal. Para evitar errores en la medida,

coloca tus ojos a la altura más baja

del menisco.

23

1

43

52

61

RESUMEN

AUTOEVALUACIÓN

1 Una hipótesis:

a) Es imposible de comprobar, ya que es una suposición ideal.

b) Debe formularse de forma concreta y se debe poder comprobar mediante la experimentación.

c) Es una respuesta certera a un problema científico.

d) Nunca puede comprobarse.

2 La comunicación de los resultados de una investigación:

a) Es una etapa esencial para el progreso científico.

b) Es una fase optativa dentro del método científico.

c) Se hace por medio de una ley científica.

d) Solo se hace mediante páginas web.

3 ¿Cuál de las siguientes unidades no corresponde al SI?

a) kelvin (K)

b) kilómetro (km)

c) kilogramo (kg)

d) metro cúbico (m3)

4 ¿Cuál de estas operaciones no es correcta?

a) Cogemos una pipeta Pasteur para medir un volumen de líquido con exactitud.

b) Utilizamos una balanza para pesar sustancias.

c) Empleamos pipetas, probetas o buretas graduadas para medir volúmenes.

d) Usamos un vaso de precipitados para medir un volumen pequeño.

Observación de un fenómeno

La actitud científica se caracteriza por observar un fenómeno y hacerse preguntas sobre él.

Búsqueda de

¿El problema ya tiene solución? ¿Estoy de acuerdo con la solución actual propuesta? ¿Se me ocurre otra posible explicación?

Formulación de una

Reflexiona sobre lo que has averiguado y piensa en una respuesta razonable o predicción.

Experimentación

La hipótesis se comprueba mediante la realización de

que reproduzcan el problema.Las hipótesis se deben enunciar de forma concreta y deben poder comprobarse.

Experimentar es repetir el fenómeno observado en diferentes condiciones para saber qué variables influyen en él.

Consiste en analizar un fenómeno. Observamos

y nos hacemos .

Muchas preguntas ya tienen respuesta.

Por ello hay que .

25 Completa el siguiente esquema sobre el método científico.

Comunicación de

Las conclusiones de los estudios científicos muchas

veces dan lugar a y teorías científicas.

Obtención y análisis de datos

Para la recogida de datos se pueden

utilizar , y para su representación y análisis, gráficas.

Las tablas permiten organizar

los datos en filas y .

Las gráficas muestran la relación

entre dos .

Una ley puede expresarse mediante

una frase o una .

24

ANEXOS

ANEXO 1: Formulación inorgánica

ANEXO 2: Tabla periódica de los elementos

193

NOMENCLATURA QUÍMICA1Del mismo modo que utilizamos palabras para denominar objetos, en química recurrimos a la nomenclatura química, es decir, a fórmulas y nombres, para representar y denominar los compuestos. Hay reglas para construir las fórmu las y reglas para nombrar los compuestos.

En este anexo aprenderemos a formular y nombrar compuestos inorgánicos.

Número de oxidación o de valencia

El número de oxidación es el número de electrones que un átomo gana o cede (total o parcialmente) al formar un compuesto.

El número de oxidación es negativo si el átomo gana electrones.

El número de oxidación es positivo si el átomo los pierde.

En la siguiente tabla aparecen los números de oxidación de los elementos más comunes.

En general, los números de oxidación de un elemento dependen de cómo están colocados sus electrones en las diferentes capas. Por ello se parecen los números de oxidación de los elementos que pertenecen a un mismo grupo. Por ejemplo:

Todos los elementos del grupo 1 tienen número de oxidación +1, y todos los del grupo 17, -1.

Los elementos del grupo 17 que tienen números de oxidación positivos tienen +1, +3, +5 y +7, que son los números impares hasta la unidad del número de grupo.

Busca relaciones parecidas para los números de oxidación de los elementos de los grupos 2 y 16, y 13 y 15.

1

-1 +1

H 2 13 14 15 16 17

+1

Li

+2

Be

-3 +3

B

-4 +2 +4

C

-3 +1 +3 +5 +2

N

-2 -1

O

-1

F+1

Na

+2

Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

+3

Aℓ

-4 +2 +4

Si

-3 +3 +5

P

-2 +2 +4 +6

S

-1 +1 +3 +5 +7

Cℓ+1

K

+2

Ca

+6 +2 +3

Cr

+6 +2+7 +3 +4

Mn

+2 +3

Fe

+2 +3

Co

+2 +3

Ni

+1 +2

Cu

+2

Zn

+3

Ga

-4 +2 +4

Ge

-3 +3 +5

As

-2 +2 +4 +6

Se

-1 +1 +3 +5 +7

Br+1

Rb

+2

Sr

+2 +4

Pd

+1

Ag

+2

Cd

+3

In

+2 +4

Sn

-3 +3 +5

Sb

-2 +2 +4 +6

Te

-1 +1 +3 +5 +7

I+1

Cs

+2

Ba

+2 +4

Pt

+1 +3

Au

+1 +2

Hg

+1 +3

Tℓ

+2 +4

Pb

+3 +5

Bi

Los metales solo tienen números de oxidación positivos. Están en la parte izquierda y central de la tabla periódica.

Los no metales pueden tener números de oxidación positivos y negativos. Están en la parte derecha de la tabla periódica, excepto el H.

La valencia es la capacidad que posee un elemento para combinarse con otro. Se toma como referencia el átomo de hidrógeno, de valencia 1, y se define la valencia de un elemento como el número de átomos de H que se puede combinar con un átomo de este elemento.

El concepto de valencia no explica muchas fórmulas de compuestos. Por ello se define el número de oxidación.

194

6

138,957

LaLantano

140,158

CeCerio

140,959

PrPraseodimio

144,260

NdNeodimio

(145)61

PmPrometio

150,462

SmSamario

7

(227)89

AcActinio

232,090

ThTorio

231,091

PaProtactinio

238,092

UUranio

(237)93

NpNeptunio

(244)94

PuPlutonio

Lantanoides

Actinoides

GRUPO 1 2 3 4 5 6 7 8

PERIODO

1

1,008

1

HHidrógeno

2

6,943

LiLitio

9,0124

BeBerilio

3

22,9911

NaSodio

24,3112

MgMagnesio

4

39,1019

KPotasio

40,0820

CaCalcio

44,9621

ScEscandio

47,8722

TiTitanio

50,9423

VVanadio

52,0024

CrCromo

54,9425

MnManganeso

55,8526

FeHierro

5

85,4737

RbRubidio

87,6238

SrEstroncio

88,9139

YItrio

91,2240

ZrCirconio

92,9141

NbNiobio

95,9542

MoMolibdeno

(97)43

TcTecnecio

101,144

RuRutenio

6

132,955

CsCesio

137,356

BaBario

57-71

Lantanoides

178,572

HfHafnio

180,973

TaTántalo

183,874

WWolframio

186,275

ReRenio

190,276

OsOsmio

7

(223)87

FrFrancio

(226)88

RaRadio

89-103

Actinoides

(267)104

RfRutherfordio

(270)105

DbDubnio

(269)106

SgSeaborgio

(270)107

BhBohrio

(269)108

HsHassio

40,0820

CaCalcio

Masa atómica (u)

Símbolo (los elementos

artificiales, como el Tc, se representan con caracteres blancos)

Nombre

Número atómico

El hidrógeno, aunque está a la izquierda de la tabla periódica, no es un metal.

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

204