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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

Categoría

2ºBac_F_Bloque 6. Física del siglo XX

Observación de partículas cargadas mediante la cámara de niebla

Al estudiar física podemos tener la idea preconcebida de que los átomos, iones y partículas subatómicas sólo existen sobre el papel y que no pueden visualizarse. Sin embargo, a poco que investiguemos en la historia de la física, podemos ver que nos equivocamos.

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LA MADRE JUDÍA DE LA BOMBA ATÓMICA

   Lise Meitner, física nacida en Viena en 1878 en el seno de una amplia familia judía, fue alumna de los físicos Boltzmann y Planck, amiga de Bohr y colaboró con Otto Hahn durante 30 años.

   En los primeros años en Berlín, Lise y Hahn publicaron varios trabajos sobre el actinio y consiguieron su primera sección de radioactividad. La situación de Lise empeoró debido a la Primera Guerra Mundial, pero prosiguió sus investigaciones sobre el uranio, Seguir leyendo “LA MADRE JUDÍA DE LA BOMBA ATÓMICA”

La radioactividad. ¿El crimen perfecto?

¿Existen elementos químicos que son tóxicos y letales en el organismo humano? ¿Existe el crimen perfecto?

En el año 2006 el ex-espía ruso Alexander Litvinenco, moría asesinado tras la ingestión de una taza de té que contenía polonio radioactivo. Leer en el siguiente enlace la noticia completa Pinchar aquí .

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Marguerite Perey y el Francio.

Instituto del Radio (1931). Marguerite es la 2ª por la izquierda

Instituto del Radio (1931). Marguerite es la 2ª por la izquierda. (López, 2017)

Marguerite Perey siempre quiso ser médico pero su familia no contaba con recursos para ello. Con mucho esfuerzo por su parte consiguió el título de técnico de laboratorio y luego un contrato de prácticas de 3 meses donde conoció a una catedrática con dos premios nobel y fundadora del instituto del Radio donde ella se encontraba de prácticas. Lo curioso es que ella en un primer momento nos e dio cuenta de que estaba hablando con la famosa Marie Curie. Fue allí donde descubrió el Francio, y aunque no consiguió el reconocimiento del Nobel si fue la primera mujer elegida miembro de la Academia de las Ciencias de París. Este texto está basado en el publicado en el blog “Experiencia docet” (López, 2017) donde puede encontrarse el texto completo.

Justificación del curso y del bloque de contenidos.

La asignatura para la que se propone la actividad es Física de segundo de Bachillerato y en el bloque de contenidos número 6 porque la temática del texto es la radiactividad y esta se trabaja por primera vez en este curso y asignatura.

Actividad propuesta.

La actividad que se propone es que los alumnos trabajen en grupo y realicen un pequeño trabajo de no más de dos páginas. En primer lugar se leerá el texto en voz alta y posteriormente se plantearán las actividades a realizar por cada uno de los grupos.

En la primera parte de este trabajo lo que se pretende es que los alumnos se familiaricen con el tema de la radiactividad de una forma más amena y no con una explicación teórica. Para ello se propone que busquen y seleccionen información acerca del concepto de radiactividad y propongan una definición que les resulte fácil y útil para entender el concepto. Además para adentrarse un poco más en este tema se les propone buscar información acerca de Marie Curie y del descubrimiento del Polonio y el Radio.

En la segunda parte se les asignará un elemento radiactivo (Polonio, Francio o Radio) y tendrán que buscar y sintetizar en un párrafo las características más destacables de estos elementos y los aspectos más relevantes acerca de su descubrimiento.

Finalmente y para entender los aspectos más prácticos de este tema se proponen una serie de actividades a cada uno de los grupos, las cuales tendrán que resolver y luego explicar a sus compañeros (los integrantes de los otros grupos) como si de una explicación del profesor se tratase,  intentando que el resto de compañeros consiga entender la resolución de la actividad o problema.

Los problemas o actividades podrían ser del tipo (Domínguez, 2017):

  1. El elemento radiactivo 232 90Th se desintegra emitiendo una partícula alfa, dos partículas beta y una radiación gamma. El elemento resultante es: a) 227 88X ; b) 228 89Y ; c)228 90
  2. En una muestra de 53 131I radioactivo con un período de semidesintegración de 8 días había inicialmente 1,2·1021 átomos y actualmente solo hay 0,2·1020. Calcular la antigüedad de la muestra y la actividad de la muestra transcurridos 50 días desde el instante inicial.

Objetivos:

  • Buscar y seleccionar información sobre la Radiactividad.
  • Buscar y seleccionar información acerca de Marie Curie y los descubrimientos del Polonio y
  • Realizar una búsqueda en grupo sobre uno de estos elementos radiactivos: Francio, Radio y Polonio. Sintetizar en un párrafo los aspectos más relevantes sobre su descubrimiento y sus características.
  • Realizar una de las actividades (problemas) propuestas en grupo y explicársela al resto de grupos.

Criterios de evaluación:

  • Entender el concepto de radiactividad y poner en común las definiciones de todos los grupos.
  • Mejorar el trabajo en grupo.
  • Sintetizar información acerca de los descubrimientos de elementos radiactivos y de sus características.
  • Entender, resolver y saber explicar una actividad (o problema) del tema de radiactividad.

Referencias:

Domínguez, F. M. (2017). Francisco Mariño Domínguez. Recuperado el 13 de Octubre de 2017, de Netvibes.com: http://www.netvibes.com/marinofeq#General

López, C. T. (2017). Marguerite Perey, la otra hija de Marie Curie, Historia de la ciencia. (N. Network, Productor) Recuperado el 11 de Octubre de 2017, de Experientia docet: http://edocet.naukas.com/2017/02/11/marguerite-perey/

 

L.A.M.

El efecto fotoeléctrico

Introducción

El desarrollo de las teorías de la Mecánica Cuántica y la Relatividad marca el comienzo de la Física moderna. En concreto, no existe teoría científica con mayor poder de predicción que la Mecánica Cuántica. A pesar de eso, es una teoría anti-intuitiva hasta el punto que los físicos a día de hoy aún no están de acuerdo en cómo interpretar sus postulados y consecuencias. Veamos a continuación el efecto fotoeléctrico, cuyo descubrimiento puso en evidencia que las teorías pre-cuánticas eran incorrectas, y cuya posterior explicación (por parte de Albert Einstein) supuso el nacimiento de la Mecánica Cuántica.

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El experimento físico más hermoso de la historia de la física: la doble rendija

“En 2003 la revista Physics World preguntó a sus lectores cuál era en su opinión el experimento más bello de la historia de la física. Ganó el célebre experimento de la doble rendija. (…) En el mundo cuántico –el de las partículas subatómicas como los electrones– las ‘cosas’ actúan de una forma muy distinta a como sucede en la escala macroscópica, en la que nos movemos los seres humanos. El experimento de la doble rendija pone de manifiesto dos características desconcertantes de ese mundo.”

La versión completa del texto (link) en el que se expone el considerado experimento más hermoso de la historia de la física y su explicación. Con la ayuda del vídeo (link) el alumno debe realizar una serie de actividades.

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Del modelo de Thompson al modelo de Rutherford.

En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fue llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente. En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fue llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina metálica, una pantalla fosforescente.

En el texto anterior se explica uno de los experimentos que cambio la manera en como los científicos entendían la estructura de la materia, realiza la siguiente actividad para entender el modelo atómico de Rutherford y la manera en como la ciencia genera modelos científicos.

  1. En el momento histórico en que se realizó el experimento de Rutherford, el modelo atómico aceptado era el de Thompson. Teniendo en cuenta que según este modelo, el átomo tiene una carga positiva uniforme distribuida por todo su volumen, y unas pequeñas cargas negativas puntuales llamadas electrones, ¿cuál sería el resultado esperado por Rutherford y sus ayudantes? Explícalo ayudándote de un dibujo.

En el siguiente enlace podrás acceder a una simulación donde realizaras el experimento de Rutherford tal y como se realizó en 1911.

http://www.kcvs.ca/site/projects/physics_files/rutherford/historical_scattering2.html

Antes de usar la simulación responde las siguientes preguntas.

  1. ¿Según el modelo de Thompson en que ángulos esperarías encontrar el mayor número de impactos?
  2. ¿Según este mismo modelo en que ángulos no deberías encontrar ningún impacto?

Realiza el experimento de Rutherford midiendo los impactos en los siguientes ángulos durante 200 segundos.

Ángulos Número de impactos
45º
90º
135º
  1. ¿Los datos obtenidos eran los esperados por Rutherford y sus ayudantes?
  2. ¿Antes los datos del experimento de Rutherford, podemos decir que el modelo de Thompson es completamente erróneo?
  3. ¿podrías crear un nuevo modelo que integrara los descubrimientos previos al experimento y que explicara el resultado del mismo?
  4. Busca y explica brevemente cuales fueron los problemas del modelo atómico de Rutherford
  5. El modelo atómico actualmente aceptado por la comunidad científica es el modelo cuántico, busca información de este modelo y explica si crees que es el modelo definitivo de estructura atómica. Justifica tu respuesta.

Texto original (http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/atomo/rutherford.htm)

Evaluación:

Se valorará la capacidad de síntesis de alumno así como la capacidad de dar respuestas sencillas a los problemas planteados.

También se valorará la capacidad de entender la naturaleza cambiante de la ciencia y su necesidad de adaptarse a los nuevos datos.

La carta de Einstein al presidente de los EE. UU.

En 1933, después del ascenso de Hitler al poder, Albert Einstein abandonó Alemania y emigró a los EE.UU. Seis años más tarde, envió una carta al presidente de los EE.UU., Franklin Delano Roosevelt, que contribuyó a cambiar la historia del siglo XX. La carta se puede leer traducida al castellano aquí. Las dos páginas de la versión original inglesa se pueden consultar en los siguientes enlaces: pág.1 y pág.2.

En esa carta, Einstein comunicaba a Roosevelt algunos de los últimos descubrimientos relacionados con la desintegración radiactiva del uranio, especulaba sobre el uso de esta nueva fuente de energía atómica para la fabricación de explosivos y le advertía de la posible futura amenaza nuclear nazi.

Los EE.UU. entraron en la II Guerra Mundial después del ataque japonés sobre Pearl Harbor, en diciembre de 1941. Poco después, se puso en marcha el Proyecto Manhattan, con el objetivo de construir una bomba atómica. La guerra terminó con la rendición de Japón después del lanzamiento por parte de los EE.UU. de dos bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, en 1945.

Descripción de la actividad

 1. Busca información sobre el Proyecto Manhattan y responde brevemente a las siguientes preguntas:

  • ¿Qué físicos fueron los encargados de dirigir el proyecto?
  • ¿Participó Einstein directamente en el proyecto?
  • ¿Se consiguieron los objetivos iniciales del proyecto?
  • ¿Qué es la radiactividad? ¿Por quién fue descubierta?
  • ¿En qué consiste una reacción atómica en cadena?

2. La bomba que se lanzó sobre Hiroshima fue construida con uranio-235 (235U). Supongamos que la desintegración de un átomo de 235U requiere una energía de 5 eV para tener lugar y libera una energía de 203 MeV. Si la bomba de Hiroshima contenía 64 kg de uranio, calcula el orden de magnitud de la energía liberada en la explosión. Expresa el resultado en eV y en J.

Utiliza los siguientes datos: massa atómica: 235 u; 1 eV = 1,602 × 10-19 J

3. Reflexiona sobre el papel de la ciencia y los científicos en la sociedad. En la próxima clase debatiremos sobre este tema. Puedes basarte en las siguientes preguntas: ¿Es positivo el desarrollo científico? ¿Existen límites éticos sobre el alcance del conocimiento científico? ¿Puede o debe ponerse el progreso científico al servicio de causas bélicas?

Objetivos

  • Conocer el Proyecto Manhattan y el papel de algunos de los físicos más célebres del momento.
  • Comprender la desintegración atómica radiactiva y las reacciones en cadena.
  • Reflexionar sobre el uso de logros científicos para fines no científicos.

Contenidos

  • La búsqueda de información en la sociedad actual y su comprensión
  • La desintegración nuclear atómica y las reacciones en cadena
  • La conversión de unidades
  • El papel de la ciencia y de los científicos en la sociedad

Criterios de evaluación

  • Describe las principales causas y logros del Proyecto Manhattan.
  • Sabe en qué consiste la desintegración nuclear atómica.
  • Comprende la naturaleza de una reacción en cadena.
  • Domina las distintas unidades de energía.
  • Valora la importancia de los logros científicos y su relevancia para la sociedad.

La energía de las estrellas

The reward of the young scientist is the emotional thrill of being the first person in the history of the world to see something or to understand something. Nothing can compare with that experience… The reward of the old scientist is the sense of having seen a vague sketch grow into a masterly landscape. (Payne-Gaposchkin, 1977, p. 1)

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