Observación e interacción con materiales.

Transcripción

1 LA MATERIA

2 Observación e interacción con materiales. Muchos alumnos arrastran, hasta edades avanzadas, la tendencia a atribuir carácter material a lo que no tiene (por ejemplo: calor, color, sabor ). La capacidad para reconocer propiedades de la materia en sus diferentes estados se estudia en los niños más pequeños. Las primeras nociones sobre el concepto de materia aparecen ligadas a la idea de objeto. Entre los 3-7 años, los niños se refieren a los objetos en términos, tanto de las propiedades atribuibles a ellos (propiedades extensivas tales como tamaño, forma o volumen) como de las que son características de la materia (propiedades intensivas, como sabor, color, brillo )

3 El tipo de manipulación que utilizan los niños habitualmente son las que requieren menos instrumentos: romper, estrujar, verter Las propiedades en las que más reparan son las más perceptibles: ligero-pesado, liso-rugoso, brillante-no brillante Los criterios de clasificación más utilizados son: Composición Función Localización Apariencia Procesamiento Más de la mitad de los niños comprendidos entre los 5 y 9 años utilizaron el criterio de composición. El recurso de uso crece con la edad (más de la mitad de los niños entre 9 y 11 años lo usan). Las actividades dedicadas a percibir propiedades de los materiales se aconseja, con los más pequeños, utilizar todos los sentidos en la observación. Así, los alumnos de cursos superiores cuantificarán los valores de muchas propiedades.

4 Qué es la materia? Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar. Los átomos son las unidades básicas que forman la materia. Propiedades de la materia: -Propiedades generales: Son las propiedades que no permiten diferenciar las sustancias. Por ejemplo: Masa, volumen y temperatura.

5 Cuidado!! La MASA y el PESO no es lo mismo En física todo aquello que se mide mediante kg, g es masa. Que se define como cantidad de materia. El peso, es la fuerza de atracción ejercida por la Tierra sobre un cuerpo. El valor del peso es proporcional al de la masa. P=m g Por ejemplo: La masa de un niño es de 36kg. Cuanto pesará en la Tierra? La gravedad en la Luna es 6 veces menos al de la Tierra. Por lo tanto cuanto marcaría la báscula en la Luna? Y cuanto pesaría?

6 PROPIEDADES DE LA MATERIA (II): -Propiedades específicas: Son las propiedades propias de cada tipo de sustancia. Son la densidad, punto de fusión, punto de ebullición, dureza, conductividad eléctrica, conductividad térmica Sirven para identificar sustancias.

7 La densidad Entre los 4-7 años suele predominar la idea de que un trozo de goma espuma no pesa en absoluto, igual que un grano de arroz. A partir de 7 años comienzan a apreciar que pesan un poquito porque todo pesa algo. El concepto de densidad está totalmente ausente en un principio pero para los 7 años puede aparecer una aproximación a la densidad que es el concepto de pesado para su tamaño. Muchos entre 8-9 años ya aprecian que la densidad se conserva cuando el material se rompe en trozos, y que es una variable física importante que hay que distinguir del peso.

8 Densidad Densidad y flotabilidad Fórmula para calcular la densidad= masa/ volumen La flotabilidad es un concepto muy relacionado con la densidad. Para que un cuerpo pueda flotar en un líquido o en un gas, deberá tener una densidad inferior a ese líquido o gas. Por ello, siendo 1g/cm 3 la densidad del agua. Todos los cuerpos con una densidad inferior a 1 flotarán y los de mayor densidad se hundirán.

9 Aunque los barcos están compuestos por material denso (por ejemplo aluminio o hierro), en el interior del barco disponen de aire. Por ello al calcular la densidad, a la masa del hierro deberemos dividirle todo el volumen del barco ( considerando aquella parte ocupada por aire también).

10 La flotabilidad, es la capacidad que ostenta un cuerpo de mantenerse dentro de un fluido. Está basado en el principio de Arquímedes que dice: Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado Así, si el empuje es mayor al peso, el cuerpo no se introduce casi en el fluido, Si es igual, la mitad del objeto se introducirá en el fluido y si es menor, el objeto se hundirá.

11 Punto de fusión y de ebullición Los materiales según su punto de fusión y ebullición serán sólidos, líquidos o gases. Sustancia Puntode fusión (ºC) Punto de ebullición(ºc) Agua Alcohol Hierro Cobre Aluminio Plomo Mercurio Estos valores cambian dependiendo la presión. El agua cuando está a una presión inferior a 1 atmosfera hierve antes de llegar a 100ºC.

12 Resultados de diferentes estudios muestran que el concepto de líquido es evidente antes que el de sólido. Con 5 años identifican los líquidos porque los puedes verter. Clasificar los sólidos les resulta más difícil ya que su idea de sólido aparece muy ligada a los ejemplos de sólidos rígidos. Por ello es aconsejable empezar por el concepto líquido. Primero en la identificación y con alumnos mayores con actividades que se centren en las propiedades de los líquidos y en la identificación de los de diferente apariencia. Es aconsejable comenzar con el estudio de los sólidos alrededor de los 9 años, comenzando por lo sólido rígidos. En las actividades destinadas a clasificar materiales por su estado, conviene dedicar tiempo a analizar los límites entre los sólidos granulados, pulverulentos y los líquidos. (permitiendo cambiar de recipiente, observar con lupa ). El aire se utiliza como ejemplo para el estudio de los gases, pero los alumnos rara vez conciben al aire como gas. La idea del aire como sustancia material parece desarrollarse entre los 7 y 10 años.

13 Propiedades de los estados de agregación: Solido Líquido Gas Forma Fija variable Variable Volumen Fijo Fijo Ocupa todo el espacio Se expande? Se comprime? No No Sí No Poco Sí Diferencias entre evaporación y ebullición: -Evaporación: Cambio de estado de líquido a gas que se da en la superficie del líquido. - Ebullición: Cambio de estado de líquido a gas que se da en toda la masa del líquido.

14 Teoría cinético-molecular Un esquema básico para comenzar a entender la naturaleza de la ciencia consiste en establecer diferencias entre aspectos empíricos (hechos, datos u observaciones) y aspectos interpretativos (hipótesis, teorías o modelos). Multitud de propiedades de la materia y la diversidad de los comportamientos descritos en ella constituyen hechos, y cuando los científicos afirman que la materia está constituida por partículas infinitamente pequeñas que tienen unos determinados comportamientos están realizando una afirmación dentro de un marco teórico concreto. Los sistemas materiales se pueden observar pero las moléculas, que son las unidades que los constituyen, no se pueden observar. Cualquier partícula visible como un grano de arena o la cabeza de un alfiler, contiene millones de moléculas.

15 Las ideas de molécula, como constituyente de la materia, de vacío, y de movimiento molecular son las que se suelen introducir primero. La forma de presentar el concepto de molécula tiene gran importancia en las concepciones que puedan adquirir los alumnos. Se conciben como los ladrillos de construcción. Aunque la ciencia escolar presente a las moléculas como entes reales, imaginados como bolitas esféricas, es necesario enfatizar que su realidad es diferente a la de la materia macroscópica.

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17 La composición de la materia Composición de la materia: Los elementos básicos que constituyen la materia se recogen en la tabla periódica. En ella, se clasifican en base a sus propiedades. Fue Mendeleiev el primero que publicó una tabla Era muy similar a la de hoy en día. Seres vivos (%) Corteza (%) Universo (%) O 65 % O 49,5% H 73,9% C 18,5 % Si 25,7% He 23,9% H 9,5% Al 7,5% O 1,07 % N 3,3 % Fe 4,7% C 0.46% Ca 1,5% Ca 3,4% Fe 0,19% P 1% Na 2,6% Ne 0,18% S 0,3% K 2,4% N 0,11% K 0,2% Mg 1,9% Mg 0.06%

18 Todas las sustancias de la naturaleza están compuestas por esos elemento químicos. Podemos clasificarlas en tres grupos: -Átomos aislados: Los elementos del grupo 18 de la tabla periódica (gases nobles) son gases a temperatura ambiente, y los átomo están aislados. -Moléculas: Son grupos de átomos. Esos átomos pueden ser de un solo tipo de elemento o de diferentes tipos de elementos. Las substancias moleculares, están compuestas por moléculas. Dependiendo de la fuerza existente entre las moléculas, la sustancia será sólida, líquida o gaseosa. El agua y el oxígeno que respiramos son sustancias moleculares. - Cristales: Las partículas están ordenadas en el espacio. Por ejemplo: la sal.

19 Partículas que forman el átomo: Estructura del átomo: -Núcleo: Compuesto por protones (cargados positivamente) y neutrones (no están cargados). -Corteza : Compuesto por electrones que giran alrededor del núcleo.

20 Sustancias puras y mezclas En la naturaleza, la mayoría de las sustancias se encuentran mezcladas o combinadas con otras. Por ejemplo la coca-cola (cola, cafeína y carbono dióxido), agua marina ( agua y sal), vino (alcohol, agua, conservantes y colorantes) En cambio, existen algunas sustancias que son puras. Por ejemplo, el oxígeno ( se utiliza en los hospitales para la respiración), azúcar u oro. Qué son las sustancias puras? Son aquellas que están formadas por partículas iguales. Tienen propiedades especificas bien definidas. Hay dos tipos de sustancias puras: -Elementos: No se pueden descomponer en otras más simples. Son las que están recogidas en la tabla periódica. -Compuestos: Puede descomponerse en sustáncias más simples (mediante procedimientos químicos).

21 Qué es una mezcla? Es la materia que se forma al combinar diferentes sustancias puras. Esas sustancias puras se pueden separar mediante procedimientos físicos. Hay dos tipos: -Mezclas homogéneas o disoluciones: No se observan los componentes (sus componentes están mezclados a nivel moléculas). Por ejemplo: sal diluida en agua. A las mezclas homogéneas entre metales se llaman aleaciones y tienen una gran importancia industrial y económica. Aleaciones Componentes Acero Bronce Latón Fe + C Cu + Sn Cu + Zn -Mezclas heterogéneas: Se observan los componentes. Por ejemplo: agua y aceite.

22 Los alumnos manifiestan ideas propias sobre el proceso de disolución antes de estudiarlo en la escuela y, por tanto, el aprendizaje parte de un importante apoyo empírico basado en experiencias cotidianas. Dificultades: Para algunos alumnos los términos disolver y mezclar son sinónimos. Aunque esta concepción evoluciona y mejora con la edad. Diferenciar las disoluciones de las reacciones químicas resulta complicado. La extensión del concepto de disolución a otros estados de la materia no se alcanza fácilmente.

23 En la naturaleza muchas sustancias son disoluciones. - Es una mezcla compuesta por dos o más componentes. - El componente que en mayor proporción está es el disolvente. - En de menor proporción es el soluto. Dependiendo de la cantidad de soluto respecto al disolvente podemos clasificar las disoluciones como: Diluida: Cuando hay poco soluto. - Concentrada: Cuando tiene mucho soluto. - Saturada: Cuando la disolución no acepta más soluto. Características de las disoluciones: - La solubilidad de los sólidos es mayor cuando aumentamos la temperatura. Los gases en cambio, pierde su capacidad de disolverse. - Si se agita una mezcla, se disuelve más rápido. - La superficie del solido puede hacer cambiar la velocidad de disolución.