Tema 3. Sesión 3. ¿CÓMO SON LOS MATERIALES POR DENTRO?

Partimos de la hipótesis que existe una estructura común para todas las cosas. Empezamos pensando en los gases, ya que todos son mas parecidos entre ellos que los sólidos y los líquidos. 

A.1 Enumera diversos gases y escribe propiedades comunes que tengan.
Helio, aire, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono... 
- Ocupan un volumen. (¿Todo del que disponen?)
- Tienen masa y peso.
- Densidad (varía con la temperatura).
- Se pueden comprimir.
- Se mezclan fácilmente.
-  Hace fuerza.
- En general, no se ven.
- Se difunden.

Alicante, 06 de abril de 2017.

Tema 3. Sesión 3

A.15. Se tienen dos objetos A y B de tamaños distintos y hechos con materiales diferentes ¿Cómo podríamos determinar cuál de los dos materiales es más ligero?

Pesándolos.

El cociente entre la masa de un objeto y su volumen (m/V) es útil para operativizar la porpiedad e los cuerpos que vulgarmente se llama "ligereza" o "pesadez", y que científicamente se llama densidad.

A.16 ¿Qué crees que pesa más, una persona de 85 Kg o el aire que hay en el aula? (la densidad? del aire a 20ºC es de 1,20Kg/m³?

El volumen del aula es de 345.000 l o lo que es lo mismo 345 m³

D=m/V = D x V = m = 1,20Kg/m³ x 345 m³= m

m = 414 Kg.

Luego vemos que el aire pesa muchísimo más que una persona de 85Kg. 

Idea importante: La densidad es una propiedad diferenciadora de los materiales. Aunque el tamaño de los objetos sea enormemente diferente, si son del mismo material, tendrán la misma densidad. 

A.17. [Enunciado] ¿Qué efecto tendrá esto en las cavidades llenas de agua? ¿Alguna vez te ha ocurrido en casa algo parecido?

D=m/V

La cantidad de materia es invariable pero el volumen aumenta al aumentar la temperatura. Al aumentar el volumen la densidad disminuye. 

Sin embargo, sabemos que cuando algunas materiales se enfrían se contraen y ocupan menos volumen (menos el agua que aumenta su tamaño). El agua tiene un comportamiento extraordinario. El agua sólida es menos densa que el agua líquida. El hielo a 0ºC tiene una densidad de 917 Kg/m³. 

A.18. Para que un fluido flote sobre otro es necesario que el primero sea menos denso. Sin embargo, los globos aerostáticos utilizan aire y se elevan en él. ¿Cómo es posible? 

Al calentar el aire que está dentro del globo, el volumen aumenta y por tanto ocupa más espacio; es decir, más volumen y por tanto su densidad disminuye y es menos denso y por eso se eleva.  

Así terminamos el primer bloque introductorio. 

Alicante, 06 de abril de 2017.

Sesión 3. Continuamos... Estas propiedades, ¿se aplican a los gases?

Tras aprender todas estas propiedades, vamos a ver si pueden aplicarse o no a los gases. 

Pesamos una bolsa, el resultado es 3,8 ± 0,1g. Después, llenamos la bolsa con aire y sigue pesando exactamente lo mismo. ¿Que sucede para que esté pasando esto? Que vivimos en un mar de aire. Solo estamos pesando la bolsa. La báscula aunque este a cero, ya está pesando el aire que hay aquí, entonces necesitamos idear otro plan para ver si los gases, en este caso el aire, pesa. El aire que hay dentro de la bolsa es exactamente igual que el que hay fuera. 

¿Qué pasa si metemos mucha más cantidad de aire en un recipiente cualquiera, como una garrafa de agua? Pues que va a haber mucho más aire dentro, que fuera, Le introducimos aire con una infladora y la garrafa pesa 94,1 ± 0,1 g. La desinflamos y, sin el aire que hemos metido comprimido pesa 87,2 ± 0,1 g. La masa de aire que hemos metido son unos 6,9 gramos.

Idea: Los gases tienen volumen y masa, por lo tanto pesan. Si tienen masa, el aire tiene que ser atraído por la tierra. 

¿Qué propiedades nos sirven para diferenciar los distintos materiales?

A.14. Describe el uso de algún material que se utiliza porque es "ligero" y otro porque es "pesado". ¿Qué pesa mas la madera o el hierro? 

Imaginamos que tenemos dos bloques exactamente iguales, uno de madera y otro de hierro. ¿Cómo puedo saber cual es más pesado? Lo pesamos y obtenemos que uno pesa más que otro. ¿Y sí ponemos un bloque de madera mucho más grande que el de hierro? Habría que pesarlo, y si obtenemos que la madera pesa más que ese bloque de hierro, entramos en el concepto de la densidad. Podríamos explicar la densidad como la cantidad de materia que tenemos por unidad del volumen. D= masa/volumen. 

Para calcular la densidad, usaríamos el mismo volumen, ya que los bloques son exactamente iguales, pero a la hora de representar la masa. en el hierro pondríamos m↑ y para la madera m. 

Alicante, 3 de abril de 2017.

Tema 3. Sesión 2

A.8. Un trozo de un material se coloca en la superficie de la Tierra, de la Luna y de Júpiter. ¿Qué podemos decir de su peso y de la “cantidad de materia” que tiene en cada sitio? 

Podríamos decir que la cantidad de materia sería la misma, pero que el peso variaría ya que en cada superficie habría una fuerza gravitacional distinta.

Pesaría mucho más en Júpiter ya que al ser un planeta mucho más grande, la fuerza gravitacional es mayor que en La Tierra. En Júpiter pesaríamos más del doble que en La Tierra.

Sin embargo, en la Luna, al tener una fuerza gravitacional de aproximadamente 1,6 newtons, pesaría menos, unas 6 veces menos que en la Tierra.

Si colgara las naranjas de un muelle, el estiramiento no se debe a una propiedad intrínseca del objeto, ya que depende del lugar donde se encuentre, es decir, el peso de un objeto depende del lugar en el que se encuentre. 

Idea importante: La fuerza se mide en Newtons, pero la masa no es una fuerza, sino la cantidad de materia que tiene un objeto, por lo que se mide en Kilogramos. 

Podemos afirmar que el kilogramo es un criterio arbitrario. 

A.9. En la superficie de la Tierra vale 9,8N/Kg; en la de la Luna vale 1,6 N/Kg; y en la de Júpiter 25,9 N/Kg.  ¿Cuándo pesa una persona de 70 Kg en cada uno de estos sitios?

DATO: La fuerza con que un planeta atrae 1Kg de masa es una constante que se conoce con el nombre de fuerza de gravedad.

Con los datos que tenemos, hacemos una regla de tres:

En la Tierra 1 Kg es atraído con una fuerza de 9,8 N, por lo que el astronauta pesará: 

9,8N/1Kg = x/70 Kg ; x=9,8N x 70 Kg/ 1Kg = 686 N.

En la Luna 1 Kg es traído con una fuerza de 1,6 N, por lo que el astronauta pesará:

1,6N/1Kg= x/70Kg ; x= 70Kg x 1,6N/1Kg = 112 N.

En Júpiter 1 Kg es atraído con una fuerza de 25,9 N, por lo que el astronauta pesará:

25,9N/1Kg = x/70Kg ; x=70 Kg x 25,9 N/1Kg = 1813 N.

A.10. Un astronauta va alejándose de la superficie terrestre… ¿Cuándo dejará de pesar?

El astronauta no dejará de pesar nunca. Pero pesan algo menos que en la Tierra.

Alicante, 03 de abril de 2017.