UNIDAD 6 : LA MATERIA Y SU MEDIDA.

UNIDAD 6 : LA MATERIA Y SU MEDIDA.
CONCEPTOS BÁSICOS
•
Materia
•
Densidad
•
Magnitud
•
Cambios de estado
•
Unidades
•
Pasos del método científico.
•
cambio de unidades
•
Pasos para escribir un informe científico.
•
Capacidad
El objetivo general de esta unidad es mostrarte los parámetros más comunes de la
materia y sus unidades de medida, los estados en los que puedes encontrarla y cómo
cambian sus propiedades. Por otra parte vamos a introducirte en el método científico.
Con ello lo que pretendemos en este Departamento en 1º de la ESO es enseñarte a
PENSAR y que seas capaz de utilizar adecuadamente los conocimientos que tienes y,
por otra parte, que adquieras hábitos de trabajo en Ciencia que te sirvan para todos
los cursos sucesivos.
1.
INTRODUCCIÓN.
2.
LAS MAGNITURDES Y LAS UNIDADES.
3.
VOLUMEN Y CAPACIDAD.
4.
OTRAS MAGNITUDES: tiempo y temperatura
5.
DENSIDAD:
6.
CAMBIOS DE LA MATERIA
7.
CAMBIOS DE ESTADO.
8.
IMPRESCINDIBLE: EL MÉTODO CIENTÍFICO.
9.
CAMBIOS DE ESTADO.
1.- INTRODUCCIÓN.
La materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. La materia tiene
propiedades generales que dependen de la cantidad de materia: masa, longitud,
superficie, volumen.
Otras propiedades son específicas de cada tipo de materia, por ejemplo la
densidad.
2.- LAS MAGNITURDES Y LAS UNIDADES.
Las propiedades pueden medirse.
MAGNITUD es una propiedad que puede ser medida y cada magnitud tendrá
una unidad básica que se representa con un símbolo que se escribe detrás del valor
numérico, por ejemplo si la longitud de un objeto es seis metros, se escribirá: 6 m (ojo,
los símbolos NO llevan un punto detrás: “m” y no “m.” )
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IES Santiago Grisolía. Prof Luis P. Ortega y José L. Fernández.
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Ejemplo de Magnitudes en el Sistema Internacional (S.I.) las unidades son:
longitud: metro (m) 1
masa: Kilogramo (kg)
tiempo: segundo (s).
otras
unidades
A su vez podemos usar para cada una de ellas prefijos específicos para sus
MÚLTIPOS Y SUBMÚLTIPOS de 10, lo cual no cambia para nada el valor de la medida,
lo único que hace es facilitarnos su comprensión y el uso de las herramientas
matemáticas cuando debamos operar con ellas.
Veamos:
KILO__ k
HECTO__ h
DECA__ da
unidad
deci__ d
centi__ c
mili__ m
1000 _
100 _
10 _
1_
0,1 _
0,01 _
0,001 _
dag
dal
dam
gramo g
dg
litro l
dl
metro m dm
cg
cl
cm
miligramo
mg
mililitro ml
milímetro
mm
k i l o g r a m o hg
kg
hl
Kilolitro kl
hm
kilómetro km
Si tienes que cambiar de unidad hacia la derecha ------> multiplica por 10 por cada
paso o corre la coma el mismo nº de lugares.
Si cambias de unidad hacia la izquierda <------- divide por 10 en cada paso o corre la
coma el mismo nº de lugares.
Así 1 kg tiene 1000 g; 1 hg tiene 100 g;
1 cm es 0,01 m o visto al revés: 1m tiene 100 cm.
Ejemplos:
KILO__
HECTO__
DECA__
unidad
deci__
centi__
mili__
0,0576 Km
0,576 hm
5,76 dam
57,6 m
576 dm
5760 cm
57600 mm
0,23 kg
2,3 hg
23 dag
230 g
2300 dg
23000 cg
230000 mg
Todas las medidas corresponden a la misma cantidad pero expresada en distintas
formas.
Cuando se trata de SUPERFICIES...
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En el siglo X se estableció que un pulgada era la longitud del pulgar doblado del Rey Eduardo I (hoy equivale a
2,54 cm). La referencia del pie es la su majestad el Emperador Carlomagno (hoy equivale a 30,42 cm), la yarda es la
distancia que el Rey Edgardo tenía entre la punta de su nariz y su brazo extendido al lado, hoy equivale a 91,44 cm).
Relájate un poco viendo este video de Dani Robira en el club de la comedia sobre las unidades de medida que se
utilizan en algunas casas de Andalucía.
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Una superficie se mide en metros cuadrados. Un metro cuadrado es la
superficie de un cuadrado de un metro de lado, pero también de 10 m de largo x 1 dm
de ancho. Vamos a comprobarlo, poniéndolo todo en las mismas unidades.
1m x 1m = 1 m2
10 m x 0,1 m = 1 m2
¿Cuántos cm2 tiene un metro cuadrado? Si un metro tiene 100 cm, entonces ...
1 m x 1m = 100 cm x 100 cm = 10.000 cm2 = 100 dm2 = 1 m2
Por tanto, fíjate que al cambiar múltiplos o submúltiplos de la unidad en
superficies tenemos que multiplicar o dividir por 100 o lo que es lo mismo correr la
coma DOS lugares por cada submúltiplo o múltiplo que disminuyas o aumentes.
Cuando se trata de VOLÚMENES.
Por el mismo razonamiento un m3 es un cubo de un metro de lado.
1m x 1m x 1m = 1 m3 ,
así…
100 cm x 100 cm x 100 cm = 1.000.000 cm3
Por tanto, fíjate que al cambiar de múltiplos o submúltiplos de la unidad en
volumen tienes que multiplicar o dividir por 1000 o lo que es lo mismo correr la coma
TRES lugares por cada submúltiplo o múltiplo que disminuyas o aumentes.
3.- VOLUMEN Y CAPACIDAD.
La capacidad no es otra cosa que el volumen que tiene un recipiente. El
segundo se mide m3 y la primera en litros (l o L). Podemos establecer la equivalencia
entre ambos. Tener agilidad en este cambio es muy importante.
Observa la tabla:
1 kL = 1000 L
1 m3
Observa que en un metro cúbico caben 1000 litros.
1 dm3
Un litro (de leche, por ejemplo) cabe en un cubo de 1 dm de lado o....
10 cm de lado.
1 cm3
En un cubo de 1dm = 10 cm de lado caben 1000 cubitos de 1cm de
lado. es decir 1000 mL.
1 hL = 100 L
1 daL = 10 L
1 litro
1 dL = 0,1 L
1 cL= 0,01 L
1 mL = 0,001 L
Mira los siguientes ejercicios:
Una botella de vino tiene una capacidad de 750 mL. ¿cuántos litros?¿cuántos cm3?
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750 mL son evidentemente 0,75 L (hemos dividido por mil -1000-). Un mL
equivale a un centímetro cúbico luego 750 mL son 750 cm3.
¿Qué capacidad tiene un recipiente de 29 hL, 310 daL, 50 L y 2300 cL? Exprésalo en
litros y en cm3 .
La forma de solucionar estos problemas es pasar todas las medidas a la misma
unidad, preferiblemente aquella en la que te piden la solución, así…
2900 L + 3100 L+ 50 L + 23 L = 5073 L= 5073 dm3 = 5073000 cm3.
4.- OTRAS MAGNITUDES: tiempo y temperatura.
TIEMPO.
La unidad del Sistema Internacional de tiempo (T) es el segundo cuyo símbolo es "s".
60 segundos forman un MINUTO.
60 minutos forman una HORA
24 horas un DÍA.
TEMPERATURA
Como veremos después la temperatura mide la velocidad media con que se
mueven las moléculas de una sustancia. Ahora nos ocuparemos de sus unidades de
medida.
En la vida cotidiana medimos la temperatura en "grados centígrados" cuyo
símbolo es ºC. Decimos que 0ºC es la temperatura a la que se congela el agua pura y
100ºC la temperatura a la que hierve.
Si la temperatura está por debajo de 0ºC le ponemos signo negativo y decimos
que estamos "bajo cero". ¿Te has preguntado hasta dónde se puede bajar? Si la
temperatura mide el movimiento de las partículas podremos bajar hasta que se paren,
y esto sucede cuando llegamos a -273ºC. Si a eso le llamamos CERO ABSOLUTO
podemos definir otra escala que se llama escala "Kelvin".
De este modo el cambio de unidades se hace sumando o restando 273.
0 ºK = -273 ºC
100 ºK = -173 ºC
273 ºK = 0 ºC
300 ºK = 27 ºC
Cuando tengas que resolver problemas tienes que seguir las siguientes normas:
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a) Transformar los valores en la misma unidad para poder operar con ellas.
b) Detrás de cada valor tienes que anotar LA UNIDAD, si no lo haces te equivocarás
fácilmente.
c) Pensar qué operaciones tienes que realizar antes de ponerte a calcular a lo loco.
d) COMPROBAR QUE EL RESULTADO ES LÓGICO.
e) Si no te sientes capaz de diseñar las operaciones: HAZ UN DIBUJO QUE
REPRESENTE EL PROBLEMA, esto te ayudará a comprender lo que tienes que hacer.
DENSIDAD:
La densidad de un objeto expresa la cantidad de masa por unidad de volumen.
Las unidades del sistema internacional son Kg/m3. Así el agua tiene una densidad de
1000 kg/m3 .
densidad = masa / volumen
Sin embargo, es muy corriente utilizar las unidades g/cm3 . El agua tendría
entonces una densidad de 1 g/cm3
Si una sustancia tiene una masa de 200 g y ocupa un volumen de 100 cm3 su
densidad es
200g / 100 cm3 = 2 g/cm3
Observa que al dividir dos unidades de magnitudes distintas la unidad resultante es el
cociente entre ellas.
Para transformar una unidad fraccionaria en otra: cuando las unidades son
fracciones, haz lo siguiente:
Observa que un número es igual a ese número dividido por 1, así que, por ejemplo:
985 kg/m3 = 985 kg / 1 m3, ahora cambias cada una de las unidades, los kg en g y los
m3 en cm3 así quedaría:
985000 g / 1000000 cm3 = 0,985 g/cm3
Cómo conocer la masa de un objeto:
Usaremos una báscula de precisión. Si utilizamos un recipiente lo colocaremos
y luego pondremos la báscula a cero presionando el botón TARA. Después anotaremos
el dato con cuidado junto con las UNIDADES.
Cómo conocer el volumen del objeto:
Si tiene forma regular usaremos las fórmulas para el cálculo del volumen de cuerpos
geométricos:
CUBO = lado3
PRISMA = Área de la base (lado x lado) x altura.
PIRÁMIDE CUADRANGULAR = Área de la base (lado x lado) x altura / 3.
CILINDRO = Área de la base (π r2 ) x altura.
CONO = Área de la base (π r2 ) x altura / 3.
ESFERA = 4/3 π r3
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Si la forma no es regular: entonces desarrolla el ingenio:
a) Echa agua en una probeta y mídela (acuérdate de medir "enrasando" por debajo).
Luego introduce el objeto y vuelve a medir. El volumen del objeto es la diferencia.
b) Llena un recipiente hasta el borde situado dentro de otro vacío. Introduce el objeto.
El agua se desborda y cae al recipiente exterior. Introduce el agua sobrante en una
probeta para medirla.
Puedes imaginar otras formas de medir el volumen.
Cómo calcular la densidad, la masa o el volumen conociendo los otros parámetros.
Si quieres conocer otro de los valores debes DESPEJAR, para ello tienes que
dejar el valor que quieres calcular, es decir la incógnita, sola a un lado de la ecuación.
Es necesario pasar las demás al otro lado.
Sigue esta regla: si un valor está multiplicando pasará al otro lado dividiendo, si
está dividiendo pasará multiplicando. Así, si conoces la densidad y el volumen puedes
calcular la masa.
masa = densidad x volumen
(puesto que el volumen estaba dividiendo lo hemos pasado al otro lado
multiplicando).
Si lo que no conoces es el volumen, entonces
volumen = masa / densidad
NO OLVIDES INDICAR SIEMPRE LAS UNIDADES DESTRÁS DE CADA VALOR.
5.- CAMBIOS DE LA MATERIA
Cambio FÍSICO es aquel que no altera la naturaleza de la sustancia.
Ejemplos:
•
•
Las disoluciones: azúcar en agua (el azúcar y el agua pueden volver a ser
recuperados).
Los cambios de estado: el agua se congela y vuelve a descongelarse sin sufrir
alteración.
Cambio QUÍMICO es aquel que altera la naturaleza de la sustancia. ejemplo:
La combustión: cuando quemas gasolina en presencia de oxígeno se transforma
en dióxido de carbono, vapor de agua y desprende energía, es decir, la gasolina ya no
está, ahora hay otras sustancias.
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CAMBIOS DE ESTAD9O.
Veamos el ejemplo del agua:
MASA
VOLUMEN
FORMA
EJEMPLO
Constante
Constante
Constante
Hielo
LÍQUIDO
Constante
Constante (el volumen al
Se adapta a la del
c a m b i a r e n t re s ó l i d o y
r e c i p i e n t e q u e l o Agua
líquido puede variar
contiene
ligeramente)
GASEOSO
Constante
Varía con el tamaño del La del recipiente que lo
recipiente, lo ocupa por c o n t i e n e e n s u Vapor de agua
completo.
totalidad
SÓLIDO
Los cambios de estado entre sólidos, líquidos y gases se denominan.
SÓLIDO !
SÓLIDO !
LÍQUIDO !
LÍQUIDO !
GAS !
GAS !
LÍQUIDO:
GAS
GAS
SÓLIDO
LÍQUIDO
SOLIDO
FUSIÓN.
SUBLIMACIÓN
VAPORIZACIÓN.
SOLIDIFICACIÓN.
CONDENSACIÓN
SUBLIMACIÓN INVERSA
Pero.... qué es un gas, un líquido o un sólido.
Todas las sustancias están constituidas por moléculas. En 18 gramos de agua
hay 602200000000000000000000 moléculas de agua.
La temperatura mide su energía media (imagínalo como su movimiento
medio). Si vamos bajando y bajando la temperatura llegará un momento en que se
pararán: eso es el CERO ABSOLUTO ó 0 K (cero grados Kelvin) que equivalen a
-273ºC. No se puede bajar de esta temperatura.
Si ahora vamos subiendo las moléculas empiezan a moverse pero SIN
DESPLAZARSE UNAS RESPECTO A OTRAS, es decir, la sustancia está en estado
sólido. (su forma se mantiene).
A medida que vamos subiendo la temperatura las moléculas se agitan tanto que
pueden llegar a "moverse de su sitio" pero cuando se sueltan de una se enganchan a
otra de modo que se desplazan enganchadas unas a otras (eso es un líquido) por tanto
se adaptan al recipiente.
Si seguimos calentando conseguiremos que las moléculas se escapen unas de
otras y ocupen todo el espacio posible moviéndose independientemente y chocando
contra las paredes del recipiente. Eso es un gas.
Lo que hace que diferentes sustancias sean gas, líquido o sólido a la misma
temperatura tiene que ver con la fuerza con que se enlazan unas moléculas a otras y,
por tanto, la cantidad de energía necesaria para que se separen o fluyan enlazadas unas
a otras.
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IMPRESCINDIBLE: EL MÉTODO CIENTÍFICO.
El método científico es la forma en que se trabaja en Ciencia. Consiste en seguir una
serie de pasos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
OBSERVA: Un fenómeno te llama la atención. Fíjate bien, ¿se repite? ¿es
siempre igual?
PLANTEA UNA HIPÒTESIS: Piensa en una posible explicación.
EXPERIMENTA: Diseña los experimentos necesarios para comprobar si lo que
tú crees es cierto.
RESULTADOS: anota cuidadosamente los resultados.
INTERPRETA: ¿Se cumple lo que habías pensado?
SACA CONCLUSIONES: Si es coherente con la hipótesis, perfecto se
confirma. Si no lo es deberás elaborar otra nueva hipótesis que sea coherente
con todas las observaciones.
CUÉNTALO: Los resultados de tu investigación tienes que comunicarlos para
que otros no pierdan el tiempo o puedan comprobarlo y conocerlo. Para ello se
realiza un “Informe científico”
Cómo se hace un informe científico (adaptado a tu nivel).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
TÍTULO: tienes que ponerle un titulo a tu trabajo.
INTRODUCCIÓN: en ella explicarás cómo es el hecho que quieres investigar
(no digas que porque te lo mandó el profesor). Has leído algo, lo has visto, te lo
han contado... Debería introducir los fundamentos teóricos en los que se basa.
HIPÓTESIS: explica con tus palabras cual crees que es la explicación.
MÉTODO Y MATERIALES. Aquí tienes que ser especialmente cuidadoso.
Tienes que explicar con mucho detalle cómo hiciste la experiencia, qué
materiales usaste, en qué orden, etc. TODO LO NECESARIO PARA QUE
OTRA PERSONA PUEDA REPETIR LA EXPERIENCIA DEL MISMO MODO.
Imagina que va a leerlo alguien que no lo ha visto y quiere volver a hacerlo (un
consejo: léeselo a un amigo, tus padres, etc. y comprobarás si ellos lo
entienden). No está de más que incluyas dibujos bien hechos.
RESULTADOS. Cuenta lo que obtuviste, también puedes ayudarte de dibujos,
gráficas, fotos,...
DISCUSIÓN: compara la hipótesis con los resultados, si la confirma,
estupendo, si no, tendrás que explicar una posible causa o proponer un nuevo
experimento o una nueva hipótesis.
BIBLIOGRAFÍA: si has consultado libros o páginas web debes indicar cuales.
Haz el siguiente experimento y luego redacta un informe que saque conclusiones como por ejemplo el orden de
densidad de mayor a menor de las sustancias empleadas.
Queremos saber si una sustancia sólida es más o menos denso que la misma sustancia en estado líquido. Para ello
realizaremos experiencias con el agua. Para saber si este fenómeno es natural a todas las sustancias lo repetiremos con
otra, por ejemplo aceite.
1º INTRODUCCIÓN: Explica qué es la densidad y por qué una sustancia flota sobre otra.
2º HIPÓTESIS: Basándote en tu experiencia plantea una hipótesis de cual será el orden de densidades y por qué.
3º MATERIALES: necesitas: agua, hielo, aceite y aceite helado (fabrícalo del mismo modo que un cubito de hielo de
agua).
4º MÉTODO: Explica detalladamente cómo has hecho los experimentos. Prueba el comportamiento del hielo y el
aceite helado cuando los introducen en recipientes de agua o de aceite.
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5º RESULTADOS: Anota los resultados Si utilizas dibujos te ayudará … y
6º CONCLUSIONES: Saca las conclusiones oportunas.. (NO confundas resultados con las conclusiones que
obtienes. Lasconclusiones implican una interpretación de los resultados).
7º BIBLIOGRAFÍA: Si utilizas bibliografía anótala al final del trabajo.
8º Nombre del autor (el tuyo).
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