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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

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FyQ-4ºESO

LA ERA DEL MERCURIO

 

Hg

El mercurio es el quijotesco chico malo de la tabla periódica, exquisitamente bello, pero mortífero. Seguir leyendo “LA ERA DEL MERCURIO”

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Agnes Pockels, la química física del agua de fregar

Agnes Pockels en su juventud

Agnes Pockels nació en Venecia el 14 de febrero de 1862 y durante toda su vida no tuvo otro empleo que el de ama de casa. Sin embargo, llegó a ser pionera de la física con el descubrimiento del comportamiento general de la tensión superficial.

En un primer momento sus estudios solo eran conocidos por su hermano, ya que gracias a sus libros, Agnes estudiaba en su casa e investigaba mediante la observación del agua con el que fregaba.

El 10 de enero de 1891 Agnes escribió al mejor físico-químico experimental de la época, John William Strut: “Milord: Habiendo tenido conocimiento de las fructíferas investigaciones llevadas a cabo por usted el año pasado sobre las poco conocidas propiedades de las superficies acuosas, he pensado que podría interesarle conocer mis propias observaciones sobre el asunto. Por varias razones no estoy en posición de publicarlas en los periódicos científicos, y por lo tanto he elegido este medio para comunicarle las más importantes de ellas…”

thumbnail image: 150th Birthday of Agnes Pockels
Fenómeno de tensión superficial

La carta de Agnes aparecería publicada en Nature ese mismo año con el título de “Surface Tension” [Nature, vol. 43, pp. 437-439 (1891)]. Con ella, Agnes Pockels había establecido las bases de la investigación cuantitativa de las películas superficiales, un nuevo campo científico que alcanzaría su reconocimiento con la concesión del premio Nobel de química a Irving Langmuir en 1932.

Actividades

Tras la explicación en clase del apartado correspondiente a la tensión superficial, lee el texto anterior y responde a estas actividades:

  1. Observa este vídeo y razona:
    • ¿Cómo se explicaría el fenómeno de tensión superficial?
    • ¿Qué ejemplos podrías dar?
    • ¿Cómo puede variar la tensión superficial?
  2. El extracto anterior es un resumen de un artículo publicado por César Tomé López en 2011 en el blog online Experientia docet, acude al texto completo y haz una lectura activa. Investiga y realiza una síntesis acerca de cómo afecta el detergente a la tensión superficial del agua relacionándolo con las observaciones de Pockels. Expón algún ejemplo que refleje el mecanismo de acción de los detergentes en la vida cotidiana.
  3. Reflexiona acerca del papel de la mujer científica en la sociedad descrita en el artículo. En la próxima clase realizaremos un debate de cómo ha evolucionado (o no) dicho papel.

Objetivos

  1. Comprender el concepto de tensión superficial y su aplicación a las cuestiones propuestas.
  2. Conocer la relación entre la tensión superficial del agua y los detergentes y su aplicación en la vida cotidiana.
  3. Reflexionar acerca de la evolución del papel de las mujeres en la sociedad científica desde el siglo XIX hasta nuestros días.

Criterios de evaluación

  1. Demostrar conocimientos de la teoría perteneciente al apartado de tensión superficial mediante la reflexión y realización de las actividades propuestas.
  2. Dominar el concepto de tensión superficial y su relación con la vida cotidiana y el experimento de Agnes Pockels.
  3. Participar de manera activa en el debate con un lenguaje adecuado y con argumentos claros, concisos y trabajados previamente.

Bibliografía

Laura Suárez Ceballos

El trabajo te da calor, ¿o te lo quita?

En termodinámica, usamos el concepto de energía interna (U) para englobar la suma de energías que contiene un sistema, tales como:

  • Energía cinética de los componentes del sistema.
  • Energía proveniente de las vibraciones de las partículas.
  • Energía almacenada en los enlaces moleculares y que se puede liberar con una reacción química.

Como bien sabemos, la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma, es decir, se intercambia entre el sistema y el entorno.

Podemos pensar en nosotros mismos como un sistema con una energía interna que permite movernos, pensar y realizar cualquier acción. Nuestra energía interna aumentará si ingerimos comida (si el entorno nos aporta energía), o disminuirá tras una sesión de educación física (estamos realizando un trabajo, perdiendo energía):

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Figura 1: el balance energético del sistema puede ser negativo en función de las energías que intervengan.

Como vemos en la figura 1, la variación de esta energía interna (ΔU) vendrá dada por la aportación y/o sustracción de una energía en forma de calor (Q) y por otra en forma de trabajo mecánico (W). Podemos ver el funcionamiento de este principio a modo de ejemplo en la variación de agua en un pantano relatada en la figura 2:

Imagen:Analogia.gif
Figura 2: equivalencia de un sistema con el caudal de un pantano.

Vemos que la expresión de la conservación de la energía mediante el primer principio de la termodinámica es sumamente sencilla, pero debemos ser conscientes de todo el concepto que hay detrás de cada variable y signo. El siguiente vídeo ayudará a esclarecer las ideas:

El convenio de signos para las energías.

Actividades a realizar

  • Visualizar el siguiente experimento. Se formarán grupos de 3 alumnos para que expliquen lo sucedido a partir de la transferencia de energía y el primer principio. Cada grupo entregará un escrito no superior a 2 hojas.
  • En estos mismos grupos, deberán buscar/idear un experimento que recree una situación opuesta al experimento mostrado y realizar una presentación oral de no más de 10 minutos.
  • Realización individual de problemas de transferencia de energía vertebrados en la expresión matemática que representa el primer principio.

Objetivos

  • Consolidar los conceptos de temperatura y calor.
  • Relacionar el primer principio de la termodinámica con la conservación de la energía.
  • Saber discernir y resolver diferentes casos aplicados a la transferencia de calor y/o trabajo mediante el razonamiento, la deducción y el cálculo matemático.
  • Extender el principio de conservación de energía no solamente al ámbito termodinámico, si no a cualquier transferencia de cantidades entre dos partes (entorno – sistema, comercio – cliente, entrevistador – entrevistado, etc.).

Criterios de evaluación

  • Comprobar que no existe confusión entre los términos calor, trabajos, temperatura, energía interna o capacidad calorífica de un material.
  • Uso correcto de la ecuación del primer principio, incluyendo el sistema de signos y su concepto.
  • Confirmar que pueden aplicar el primer principio a la resolución de casos cotidianos planteados.
  • Responder de manera estructurada a la pregunta del título de esta entrada, teniendo en cuenta los puntos de vista del sistema y del entorno.

Referencias

Engel, T. (2011). Química física. Pearson Educación de México, S.A. de C.V.  13-29 (extraído de la biblioteca de UNIR).

Alvarado García, R. (2010). Principios de termodinámica. Instituto Politécnico Nacional.  3-9 (extraído de la biblioteca de UNIR).

Las leyes del movimiento de ISAAC NEWTON

Lo que sabemos es una gota, lo que no sabemos es un océano. (I.Newton)

Isaac Newton fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés. Fue fundamental en la Revolución científica del siglo XVII.

Las leyes de movimiento delos cuerpos y la ley de gravitación universal fueron dos de sus grandes logros científicos.

Su transcendental libro sobre física, Principia (Newton, I. 1687), contiene información sobre casi todos los conceptos esenciales de la física. Seguir leyendo “Las leyes del movimiento de ISAAC NEWTON”

Los tres descubrimientos de Da Vinci

 Resultado de imagen de gioconda ultima cena[…] Si preguntáramos por la calle acerca de alguna de las obras pictóricas de Leonardo  Da Vinci sería imposible que no citaran La Gioconda, El hombre de VitruvioLa última cena. […] Resultado de imagen de ciencias o letras da vinci

Si habláramos de anatomía, la cultura popular nos acercaría a sus bocetos del cuerpo humano diseccionado.

[…]

 

Ley de la continuidad

Da Vinci tenía una capacidad común a los grandes genios de cualquier época: la observación. Desde pequeño se fijaba en el mundo que le rodeaba, primero para plasmarlo y luego para explicarlo. Una de sus obsesiones recurrentes era el comportamiento del agua. […] Con el tiempo esta relación se recordó como la Ley de Continuidad […] que sirvió como base para uno de los mayores descubrimientos de la historia de la física, la Ley de Conservación de la Energía.

Vórtices

Fue el primer científico en estudiar las turbulencias del agua […] se adelantó 400 años a la explicación de Osborne Reynolds […] de los vórtices en el estudio del comportamiento de los fluidos.

Sonido

[…] Observaba cómo se producían ondas en el agua al lanzar una piedra. […] Aprovechando la equivalencia agua/aire extrapoló estas experiencias a la naturaleza del sonido.

Durante la larga historia del conocimiento humano, los protagonistas que marcaron las principales etapas no sólo fueron científicos, eran, escritores, pintores, escultores, diplomáticos, filósofos… […] Grandes figuras que nunca entenderían esa pregunta tan corriente en nuestro tiempo. ¿Eres de ciencias o de letras? Una pena, ¿no?

Juan Manuel Sabugo, 2015, Leonardo da Vinci también fue un físico ilustre: Tres descubrimientos desconocidos. Recuperado de:

https://www.libertaddigital.com/ciencia-tecnologia/ciencia/2015-09-28/leonardo-da-vinci-tambien-fue-un-fisico-ilustre-tres-descubrimientos-desconocidos-1276557953/

Actividad:

Después de leer el extracto, para la próxima semana, realiza lo siguiente:

1) Comprueba que realmente Da Vinci hizo esos descubrimientos buscando información en otras webs, libros de ciencia, etc. y explica en base a la información que encuentras,  por qué sí los hizo o, en caso contrario. porque no. Incluye referencia bibliográfica.

2) Responde desde tu punto de vista y porqué:

a. ¿Consideras que el observar el mundo que nos rodea nos puede permitir descubrir cosas nuevas tal y cómo hacia Da Vinci?

b. ¿Consideras que, a pesar de las limitaciones, sus descubrimientos ayudaron realmente a descubridores posteriores?

c. ¿Crees que los descubrimientos finalmente han contribuido al desarrollo de la ciencia y a como es el mundo actual?

3) Argumenta:

a. ¿Por qué crees que el autor menciona ser de letras o de ciencias?

b. ¿Con cuál te identificas más? ¿Crees que es importante ser de las dos?

En la próxima clase debatiremos vuestras respuestas y reflexionaremos conjuntamente sobre “ser de letras o ciencias”.

Objetivos:

–          Mostrar que la historia de la física es importante para entenderla

–          Comprobar que no todos los descubridores de física son necesariamente físicos

–          Reflexionar sobre la transformación de los descubrimientos en el tiempo

Criterios de evaluación:

–          Encontrar información útil en Internet relacionada con temas concretos

–          Entender la finalidad del extracto y la importancia de la historia en la física

–          Redactar respuestas coherentes y justificables

Firmado: M. L. M.

ARQUÍMIDES Y LA CORONA TRIUNFAL

La historia conocida por Arquímedes, matemático griego, cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, arquitecto de la Antigua Roma, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hieron II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.

Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona. Debido a que la compresión del agua sería despreciable, la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse, gritando “eureka”.

Práctica a realizar: aplicación del Principio de Arquímedes en líquidos

Objetivo

En la siguiente actividad, intentaremos replicar el método creado por este científico para poder determinar de manera experimental el volumen de ciertos cuerpos. Para ello utilizaremos el siguiente material:

  • Una jarra medidora o probeta.
  • Agua.
  • Tres objetos de tamaño similar
  • Una calculadora.

Procedimiento

  1. Vierte un poco de agua en la jarra, asegurándote de que sea suficiente para cubrir el objeto por completo.
  2. Observa el volumen.
  3. Sumerge uno de los objetos en el agua. Ten en cuenta que si el objeto flota tendrás que empujarlo suavemente hacia abajo con el dedo.
  4. Mide el nuevo volumen.
  5. Repite el proceso con los otros dos objetos.
  6. Ahora puedes calcular la densidad de cada objeto: Densidad=Masa/Volumen.

En circunstancias normales, el agua tiene una densidad de 1g/ml, por lo que cualquier objeto con una densidad menor a ésta flotará. Cualquier objeto con una densidad mayor a ésta se hundirá.

Puedes llevar este experimento más allá con otros líquidos, tales como agua salada o aceite vegetal. Esto complicará un poco las cosas, pero también te dará mucho en que pensar.

Criterios de evaluación

Comprensión  del principio establecido por Arquímedes, además de su utilidad en la medición volumétrica de objetos.

Destrezas a la hora de manejar material básico de laboratorio, así como su utilización de forma adecuada.

 

 

 

 

Lucía González Varela

 

CRISTALIZACIÓN

La cristalización es la formación de partículas sólidas cristalinas en una fase homogénea. En este proceso, los iones, moléculas o átomos forman una red en la cual van formando enlaces hasta llegar a formar cristales. De esta manera, la cristalización es un método de separación que permite separar un componente de una solución.

Ver las imágenes de origen

En la cristalización se parte de una disolución en la que la fase líquida (disolvente) y sólida (soluto) están en equilibrio y este se ve alterado, sea por la evaporación del disolvente, por el enfriamiento o la adición de un tercer componente. Entonces, el sistema con tal de alcanzar nuevamente el equilibrio se deshace del exceso de sólido produciéndose la cristalización. Por tanto, la fuerza impulsora de la cristalización es la sobresaturación o más concretamente el gradiente de concentración entre la solución y las caras del cristal creciente, puesto que estos se van formando capa a capa.

Las relaciones de equilibrio se presentan en forma de curvas de solubilidad, que representan la solubilidad (% en peso de soluto en el disolvente) de soluciones saturadas a diferentes temperaturas.

Esta técnica consiste en dos etapas:

  •  Nucleación: formación de los primeros iones sólidos a partir de los iones o moléculas que se encuentran en el seno de la disolución.
  • Crecimiento del cristal: los átomos presentes en el líquido se unen al núcleo para formar grandes  estructuras cristalinas.

ACTIVIDAD

1.     Ideas previas:

  • ¿Qué es la solubilidad?
  • ¿Crees que la cristalización se utiliza industrialmente?
  • Nombra algunos productos que se vendan en forma de cristales.

2.     En grupos de 4 van a visualizar el siguiente vídeo y van a seguir los mismos pasos, donde se explica la cristalización de la sal. Al final del experimento, los grupos tendrán una semana para entregar un informe.

Cristalización de la sal

  • Antes de empezar: ¿Cómo podemos saber la solubilidad de la sal?
  • Una vez visto el vídeo: Si se necesitan 20 g de sal en 50 ml para que el agua esté saturada. ¿Cuál es la solubilidad de la sal en el agua?
  • Redactar detalladamente lo que se observa en la formación de cristales cada día.
  • Cuando se haya evaporado toda el agua, observar los cristales en el microscopio y describirlos. 

3.     Buscar más información:

  • ¿Crees que la solubilidad depende de la temperatura?
  •  ¿Por qué el agua es un buen disolvente para la sal?
  •  Si hubiéramos evaporado el agua hirviendo, ¿cómo serían los cristales?

 

OBJETIVOS

  • Entender el concepto de solubilidad y cristalización.
  • Buscar nueva información.
  • Realizar informes.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • Trabajar en equipo.
  • Desarrollar un informe estructurado y coherente.
  • Capacidad de observación y razonamiento crítico.
  • Uso de vocabulario adecuado.

 

Bibliografía

McGraw Hill [Ed.], 8th edition. Donald W. Green and Robert H. Perry. Perry’s Chemical Engineers Handbook. Chapter 11: Heat-Transfer Equipment. 1999.
Técnicas y operaciones avanzadas en el laboratorio químico (TALQ). Recuperado de http://www.ub.edu/talq/es/node/209
Méndez A. Cristalización (2010). Recuperado de https://quimica.laguia2000.com/general/cristalizacion

 

CDP

De la Tierra a la Luna con Julio Verne.

“- ¡Atención! ¡Atención! ¡Silencio! -gritaron por todas partes.

Calmada la agitación, Barbicane prosiguió con una voz más grave su interrumpido discurso.

-Ya sabéis -dijo- cuántos progresos ha hecho la balística de algunos años a esta parte y a qué grado de perfección hubieran llegado las armas de fuego, si la guerra hubiese continuado. No ignoráis tampoco que, de una manera general, la fuerza de resistencia de los cañones y el poder expansivo de la pólvora son ilimitados. Pues bien, partiendo de este principio, me he preguntado a mí mismo si, por medio de un aparato suficiente, realizado con unas determinadas condiciones de resistencia, sería posible enviar una bala a la Luna. […]

-Dejadme concluir -repuso tranquilamente-. He examinado la cuestión bajo todos sus aspectos, la he abordado resueltamente, y de mis cálculos indiscutibles resulta que todo proyectil dotado de una velocidad inicial de doce mil yardas por segundo, y dirigido hacia la Luna, llegará necesariamente a ella. Tengo, pues, distinguidos y atrevidos colegas, el honor de proponeros que intentemos este pequeño experimento. “

 (De la Tierra a la Luna, Fragmento del Cap. 2, Julio Verne, 1865)
El tren de proyectiles con destino a la Luna.

                                                     ____________

Julio Verne (1828 -1905), es considerado el fundador de la moderna literatura de ciencia ficción. Predijo con gran precisión en sus relatos fantásticos la aparición de algunos de los productos generados por el avance tecnológico del siglo XX.

En sus dos novelas sobre viajes espaciales, De la Tierra a la Luna (1865) y Viaje alrededor de la Luna (1869) se propone enviar al hombre a la Luna, 104 años antes de que el Apolo XI consiguiera ese hito para la historia de la humanidad. Sin embargo, presentan anticipaciones geniales y sorprendentes.

 Baste citar algunas curiosidades: el vehículo que emplean los protagonistas es una bala de cañón con una longitud y un diámetro cuyas dimensiones son casi idénticas a la cápsula norteamericana que finalmente lograría el alunizaje. Calculó que la velocidad necesaria para que ese objeto escapase de la fuerza gravitatoria de la Tierra era de unos 11 km/s, una aproximación bastante correcta. Concretó que la ubicación del cañón que dispararía la bala con los tres tripulantes a bordo debía estar entre los 28 grados al norte y los 28 grados al sur del Ecuador, escogiendo finalmente el estado de Florida como el lugar del lanzamiento, muy cercano al Cabo Cañaveral, lugar de lanzamiento de la NASA hoy en día. Por último añadir, aunque hay más coincidencias, que sólo erró por una hora el tiempo real que el Apolo XI tardaría en llegar al satélite: 4 días.

ACTIVIDADES.

1-  Compara el método de propulsión para llegar hasta la Luna propuesto por Julio Verne y el que finalmente utilizó la NASA.

2- ¿Podrías investigar qué otros logros tecnológicos describió Julio Verne en sus novelas mucho antes de que existieran?

3- ¿A qué se deben tantas coincidencias?, ¿Cual crees que es la base para poder llevar a cabo anticipaciones verosímiles?

4 – Propón un avance tecnológico que no exista en la actualidad y fundaméntalo científicamente.

OBJETIVOS:

  • Introducir la literatura de ciencia ficción como herramienta didáctica y en particular a Julio Verne.
  • Fomentar el interés por la ciencia y su divulgación.
  • Tomar conciencia de los avances tecnológicos que la ciencia ha producido en los últimos 100 años.
  • Fomentar la creatividad.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

  • Valorar la capacidad de búsqueda de información.
  • Valorar el análisis critico que hace de los casos planteado.
  • Valorar la capacidad de observación de su realidad científico-técnica.

 

Bibliografía:

Verne, Julio: “De la Tierra a la Luna” 1986. Editorial Orbis.

Moreno,J.L (2014). Julio Verne y la ciencia…¿ ficción? [ Mensaje en un blog] Recuperado de:      https://afanporsaber.com/julio-verne-y-la-ciencia-ficcion#.W8HpG2gzaM8

ARRHENIUS Y EL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELECTROLITOS

Lee este texto que presenta una breve biogrImatge relacionadaafía del físico-químico sueco Svante August Arrhenius y su descubrimiento sobre la conductividad eléctrica de múltiples disoluciones debido a la generación de iones. Podremos observar las dificultades que en determinados momentos y contextos históricos pueden tener los descubrimientos revolucionarios antes de ser asumidos por la comunidad científica. Esto llevó a Arrhenius desde obtener una baja calificación en su Tesis doctoral en 1884 a recibir, por los mismos descubrimientos, el premio Nobel de Química en 1903.

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