Taller de Ciencias I - 2024-1

Taller de Ciencias I GUÍA DE ACTIVIDADES

DATOS DE IDENTIFICACIÓN

Nombre: _____________________________________________________________ Plantel: ______________________________________________________________ Grupo: ___________ Turno: ___________ Teléfono: _________________________

Segundo Semestre

FEBRERO DE 2024

Marina Del Pilar Ávila Olmeda

GOBERNADORA DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA

Gerardo Arturo Solís Benavides

SECRETARIO DE EDUCACIÓN DEL ESTADO DE BAJA CALIFORNIA

Luis Miguel Buenrostro Martin

SUBSECRETARIO DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR, SUPERIOR E INVESTIGACIÓN

Juan Gabriel Haro Beltrán

ENCARGADO DEL DESPACHO DEL CBBC

Omar Mayoral Sarmiento

DIRECTOR DE PLANEACIÓN ACADÉMICA DEL CBBC

Taller de Ciencias I Edición, febrero de 2024 (NEM) Diseñado por: Coordinador General: José Jacobo Castañeda Lomas

Docentes Líderes: Rosa Isela Armenta Mora Alma Adela Ayala Morones Bertha Raquel Corro Caamal Lucía García Cota Víctor Hugo Guevara Ortega Mario Alberto Rodríguez Ruiz

En la realización del presente material, participaron: JEFE DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES EDUCATIVAS Rodrigo André Llamas Caballero PROGRAMA DE DESARROLLO EDUCATIVO Alfredo Sánchez Orozco Diana Castillo Ceceña Alma Rosalía López Valdez Angélica Huerta Sánchez

La presente edición es propiedad del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra. Este material fue elaborado bajo la coordinación y supervisión de la Dirección de Planeación Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California. Blvd. Anáhuac #936, Centro Cívico, C.P. 21000, Mexicali, B.C., México. www.cobachbc.edu.mx

ÍNDICE Presentación Definición y Propósito de la UAC de Taller de Ciencias I Aprendizajes de Trayectoria Tabla Integradora de Conceptos Básicos de Segundo Semestre

PÁGINA

PÁGINA

ETAPA 1

7

ETAPA 6

59

ETAPA 2

15

ETAPA 7

67

ETAPA 3

25

ETAPA 8

77

ETAPA 4

35

ETAPA 9

89

ETAPA 5

45

ETAPA 10

101

REFERENCIAS

108

Presentación Joven Bachiller: La Nueva Escuela Mexicana tiene como eje fundamental la transformación social y plantea ir más allá de los conocimientos que debes adquirir además de desarrollar otros aspectos como son lo emocional, lo físico, lo moral, lo artístico, como parte de tu historia de vida, así como en lo social y en lo cívico; por esta razón se tiene como propósito fundamental educar integralmente. Los jóvenes que el Marco Curricular Común de la Educación Media Superior (MCCEMS) desea formar serán: •

•

•

Mexicanos que tengan amor al país, a su cultura e historia, ciudadanos responsables que se asuman como agentes de transformación social y orgullosos de su identidad nacional, pero conscientes de los procesos y problemas globales, y dispuestos a participar en actividades individuales, comunitarias, escolares y culturales.  Formados en actitudes y valores, con pleno respeto a los derechos humanos y, principalmente, practicantes y promotores de la HONESTIDAD. Lo cual permitirá la convivencia de manera asertiva, respetuosa y solidaria, basada en el diálogo y el acuerdo pacífico.  Estudiantes capaces de construir a lo largo de su trayectoria los conocimientos, las capacidades, habilidades y destrezas necesarias para conocer, comprender y explicar los diversos procesos sociales y naturales, y sean conscientes de los diversos caminos que han hecho posible que la humanidad tenga los niveles actuales de desarrollo, cultura y organización.

De acuerdo a lo anterior, las Guías de Actividades de las diferentes Unidades de Aprendizaje Curriculares (UAC) se elaboraron bajo el enfoque de progresiones; es decir contenidos que deberán abordarse de manera gradual a lo largo del semestre. La presente guía fue elaborada pensando en ti, en tus necesidades e inquietudes, como un instrumento que te apoye ahora que estudias el bachillerato. Tiene la finalidad de que conozcas la forma de trabajo y los recursos didácticos indispensables en el bachillerato, en sus páginas encontrarás diversas temáticas, contenidos y actividades que son fundamentales para que paso a paso puedas alcanzar las metas de aprendizaje planteadas al interior de cada UAC. Ahora te toca a ti, obtener el mayor provecho a esta guía de actividades, que es fruto del esfuerzo de un grupo de profesores especialistas en su área. Si lo aprovechas al máximo y lo combinas con el apoyo de tus maestras y maestros y de los demás recursos didácticos que están a tu alcance, seguramente ampliarás tus conocimientos y habilidades para construir un mejor futuro para ti, y coadyuvar al desarrollo de tu comunidad, de tu estado y de nuestro México. ¡Te deseamos éxito en esta importante etapa de tu formación, el bachillerato!

DEFINICIÓN Y PROPÓSITOS DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE CURRICULAR DE TALLER DE CIENCIAS I

Definición de la UAC de Taller de Ciencias I Es la unidad de aprendizaje curricular (UAC) mediante la cual el estudiantado desarrolla conocimientos y habilidades a partir de los conceptos centrales y transversales, así como de las prácticas de ciencia e ingeniería. En esta UAC se generan y fortalecen la experiencia activa, los prototipos didácticos y ecológicos, además del uso de las Tecnologías de la Información, Comunicación, Conocimiento y Aprendizaje Digitales (TICCAD) disponibles en su contexto, para comprender fenómenos relacionados con las propiedades, transformación, equilibrio y conservación de la materia y la energía en los sistemas abiertos, cerrados y aislados, con la finalidad de promover la indagación, la alfabetización científica, el pensamiento crítico y matemático para que el estudiantado pueda comprender cómo estos fenómenos impactan en su vida cotidiana promoviendo un sentido de respeto, responsabilidad y equilibrio ecológico, a través del modelo de las 5Es y la transversalidad.

Propósito de la UAC de Taller de Ciencias I El propósito de esta UAC es desarrollar y eficientar el razonamiento científico de las y los estudiantes, así mismo, acrecentar su capacidad de generar evidencias a través de un pensamiento crítico basada en la indagación científica y la experiencia activa, todo ello, con el apoyo de la implementación de las prácticas de ciencia e ingeniería, tanto de la UAC de “la materia y sus interacciones”, y “la energía y su interacción con la materia”; lo que permitirá al estudiantado poder explicar algunos fenómenos que suceden a su alrededor y con ello, comenzar a desarrollar su toma de decisiones desde una postura reflexiva en la propuesta de alternativas de solución a problemáticas de su contexto, en el nivel académico en que se encuentra.

APRENDIZAJES DE TRAYECTORIA Desarrollar habilidades de pensamiento científico como la indagación y la experimentación, a partir de una profunda comprensión de la estructura de la materia, de sus cambios y combinaciones; los mecanismos por los que la energía se transfiere, comprendiendo que el flujo de materia y energía está presente en todos los materiales y sistemas desde lo microscópico hasta lo macroscópico; lo que les permite proponer alternativas de solución a problemáticas ambientales de su contexto, el desarrollo sostenible de su comunidad y valorar el papel que tiene los conocimientos de la materia y la energía en su vida diaria, a través de la implementación en la tecnología, medicina, nutrición, salud y otros campos.

TABLA INTEGRADORA DE CONCEPTOS BÁSICOS DE SEGUNDO SEMESTRE ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS NATURALES, EXPERIMENTALES Y TECNOLOGÍA SEGUNDO SEMESTRE CONCEPTO CENTRAL: LA APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA EN NUESTRA VIDA DIARIA METAS DE APRENDIZAJE

M1 Interpreta la estructura de la materia y experimenta con sus propiedades, así como con los diferentes estados de agregación, estableciendo la relación causal con las propiedades intensivas y extensivas que se manifiestan en un fenómeno o proceso. M2 Experimenta la modificación de las variables de temperatura y presión en los flujos y ciclos de la materia y la energía para comprobar que en las diferentes etapas del ciclo del agua se producen los cambios de estado de agregación. M3 Identifica las formas de transferencia de energía (conducción, convección y radiación), comprobando la ley de conservación de la energía mediante la experimentación, permanece constante antes y después de un fenómeno se transforma en otro tipo de energía. M4 Identifica los materiales sintéticos que se usan en su comunidad y lleva a cabo actividades de experiencia activa para su reutilización, promoviendo la producción de materiales biodegradables con el fin de mitigar el impacto ambiental que genera.

CONCEPTOS TRANSVERSALES CT1

Patrones

CT2

Causas y efecto

CT3

Medición

CT4

Sistemas

CT5

Conservación, flujos y ciclos de la materia y energía.

CT6

Estructura y función

CT7

Estabilidad y cambio

ETAPA 1 La materia y la energía no se crean ni se destruyen, manifestando transformaciones que podemos percibir en nuestra vida cotidiana. Se puede comprobar experimentalmente que la masa de un sistema cerrado o aislado permanece constante antes y después de un fenómeno.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT1. Patrones. CT2. Causa y efecto. CT3. Medición. CT6. Estructura y función.

M1. Interpreta la estructura de la materia y experimenta con sus propiedades, así como con los diferentes estados de agregación, estableciendo la relación causal con las propiedades intensivas y extensivas que se manifiestan en un fenómeno o proceso.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 1.1. Propiedades de la materia. 1.1.1. Propiedades físicas. 1.1.2. Propiedades químicas. 1.1.3. Propiedades generales. 1.1.4. Propiedades específicas. 1.2. Estados de agregación de la materia. 1.2.1. Sólido. 1.2.2. Líquido. 1.2.3. Gaseoso. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Comprenderás que la materia tiene propiedades que describen su estructura y que éstas pueden sufrir transformaciones, ocasionando con ello que se manifiesten los cambios de agregación.

Taller de Ciencias I

Fig. 1

¿Cómo la vida en el planeta ha evolucionado hasta adquirir la consciencia de lo que somos con respecto al mundo? Resulta que, en todo nuestro inmenso Universo, la materia y la energía se combinan en relación con el paso del tiempo, desde la gran explosión o “Big Bang”. Justo ahí empezamos a concientizarnos de lo que los seres vivos somos materia y energía. Toda la materia existente en el Universo podemos dividirla en materia visible y la que no vemos, pero resulta detectable. La energía y la materia están relacionadas por la ecuación E=mc2 (masa por velocidad al cuadrado) según la teoría de la relatividad de Einstein. En todas las energías detectables del universo existen fuerzas y emisiones que se producen en el tiempo y, por tanto, evolucionan con él.

Amamos demasiado los celulares es momento de hablar de ellos

Fig. 2

Te has preguntado…

¿De qué está hecho tu teléfono celular? Quizás primero pienses que está hecho de metales, con diferentes materiales plásticos e inclusive pequeñas partes de vidrio que forman todo un sistema perfectamente diseñado y organizado con el fin de utilizarlo para acortar distancias (hacer llamadas), crear recuerdos (tomar fotos y videos), enviar mensajes (estar comunicados a cualquier hora) e inclusive para tu tiempo de diversión o relajación (escuchar música). Sin embargo, no siempre tomamos conciencia que todos estos materiales de los cuales está compuesto son materia.

8

ETAPA 1

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E1

ACTIVIDAD DIAGNÓSTICA

Contesta las siguientes preguntas:

Responde... 1. ¿Para qué sirve un teléfono celular? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. ¿Qué características tiene un teléfono celular? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. Menciona el estado de agregación en el que se encuentra tu teléfono celular __________________________________________________________ __________________________________________________________

Fig. 3 COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

9

Taller de Ciencias I Para saber más… La materia en química y física es todo lo que ocupa un espacio y tiene masa, forma, peso y volumen. Por lo tanto, es lo que se puede observar y medir, un elemento físico o corpóreo en oposición a algo abstracto o espiritual. Se conoce también como sustancias o cuerpos, y contiene energía. La materia está compuesta por átomos y partículas subatómicas, como lo son los neutrones, protones, electrones. Cada tipo de átomo corresponde a un elemento. Algunos ejemplos son hidrógeno, oxígeno, carbono, plomo o potasio. En este sentido, la materia puede ser compuesta por un solo elemento o una combinación de ellos. Otra característica de la materia es que es propensa a cambiar en el tiempo. Las interacciones entre sustancias diferentes resultan en un intercambio de energía, lo que se traduce en cambios de estado, mezclas o reacciones químicas. Con relación a los estados, la materia puede hallarse en cuatro estados fundamentales: sólido, líquido, gas y plasma. Variar de estado no cambia la naturaleza de la materia, pero sí la forma en la que sus partículas se distribuyen y enlazan. La materia presenta propiedades de diversa naturaleza que pueden organizarse según su perspectiva:

Fig. 4

10

ETAPA 1

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

• • • •

E1

Propiedades físicas. Dependen de la sustancia y se manifiestan en su apariencia, su olor y sabor, su textura, su peso, su resistencia, etc. Propiedades químicas. Dependen de la configuración atómica de la sustancia y se ponen de manifiesto en su reacción con otras sustancias o compuestos, o ante diversas formas de energía como la electricidad o el magnetismo. Propiedades generales. Son las propiedades compartidas por toda la materia, como el peso o la masa. Propiedades específicas. Son las propiedades únicas de cada tipo de materia, como el punto de ebullición o la densidad.

1

ACTIVIDAD

Propiedades de la materia

Instrucciones: Completa el siguiente cuadro para diferenciar las propiedades físicas y químicas (usando como objeto de materia a tu celular). Propiedades físicas intensivas

Propiedades físicas extensivas

Propiedades químicas

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

11

Taller de Ciencias I ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA Desde épocas muy remotas el hombre se ha preguntado por qué hay material que con facilidad puede sujetar como una piedra o un trozo de madera, otro que se le escurre entre las manos como el agua o la leche, y otro más que no puede ver, pero percibe su olor. A través de estas observaciones concluyó que en la naturaleza existen materiales en diferentes estados físicos.

Fig. 5

Cuadro de Estados de agregación de la materia

Fig. 6

Los 4 estados de agregación de la materia: • • • •

12

Estado sólido: En este estado los átomos que conforman la materia están fuertemente cohesionados y apenas cambian de forma o de volumen. Estado líquido: La cohesión entre moléculas es menor, la materia es fluida y ocupa un volumen constante y la forma del contenedor. Estado gaseoso: Las moléculas no están unidas, apenas se atraen entre sí. En este estado la materia, muy poco densa, no tiene ni forma ni volumen fijo. Plasma: Es un estado parecido al gas, pero compuesto por átomos ionizados, donde los electrones circulan libremente. Calentando un gas se puede obtener plasma.

ETAPA 1

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E1

PLASMA: EL CUARTO ESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

Fig. 7

Probablemente sepas distinguir entre los tres estados de la materia más famosos: sólido, líquido y gaseoso. Pero, ¿qué es el plasma? Resulta que el 99.9% de la materia observable del universo es plasma, un estado fluido que, a diferencia del gas, está conformado por partículas cargadas. Cuando está muy fría, el agua es sólida y según se va calentando pasa a estado líquido para, posteriormente, a una temperatura aproximada a los 100 grados centígrados, pasar a estado gaseoso. En la escuela, con más o menos matices, lo explicaban de esta manera. Sin embargo, no se hablaba tanto del cuarto estado de la materia, el plasma. El término lo acuñó el físico Irving Langmuir en 1928 y esencialmente definía ese gas ionizado dotado de una alta conductividad eléctrica tan abundante en el medio interplanetario, interestelar e intergaláctico, así como en las estrellas y los vientos solares.

2

ACTIVIDAD

Relación de propiedades y estados de agregación

Instrucciones: Completa el siguiente cuadro especificando las propiedades físicas (intensivas o extensivas) y químicas de algunos materiales y sustancias de uso cotidiano, así como los estados de agregación en los cuales se encuentran. Materiales y sustancias de uso cotidiano

Propiedad física intensiva

Propiedad física extensiva

Propiedad química

Estado de agregación: (sólido, líquido y gaseoso)

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

13

Taller de Ciencias I

ACTIVIDAD DE CIERRE

Instrucciones: Participa contestando y socializando con tus compañeros y docente los siguientes cuestionamientos.

Responde... 1. ¿Cómo definirías materia? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. ¿Qué diferencia observas entre tu celular y el aire que respiras? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. ¿Cómo podrías cambiar el estado de agregación del agua líquida a agua gaseosa? __________________________________________________________ __________________________________________________________

14

ETAPA 1

ETAPA 2 La materia tiene niveles de organización y se encuentra estructurada con partículas subatómicas (protón, electrón y neutrón), átomos y moléculas, los cuales pueden encontrarse formando sustancias puras o mezclas. Esta estructura determina las propiedades extensivas e intensivas de la materia, así como sus estados de agregación, lo cual se puede comprobar mediante diferentes experiencias activas (modelos, experimentos, simuladores). CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT1. Patrones. CT2. Causa y efecto. CT6. Estructura y función.

M1. Interpreta la estructura de la materia y experimenta con sus propiedades, así como con los diferentes estados de agregación, estableciendo la relación causal con las propiedades intensivas y extensivas que se manifiestan en un fenómeno o proceso.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 2.1. Partículas subatómicas (protones, electrones y neutrones). 2.1.1. Elementos, compuestos y mezclas (homogéneas y heterogéneas). 2.1.2. Propiedades físicas y químicas de la materia. 2.1.3. Propiedades intensivas y extensivas. 2.2. Estados de agregación de la materia. 2.2.1. Cambios de estados de agregación y ciclo del agua. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Que el estudiantado ponga en práctica los conocimientos sobre las propiedades de la materia que anteriormente analizó, para describir los estados de agregación y los cambios que sufre en fenómenos que observan en su cotidianidad incluyendo las fases del ciclo hidrológico.

Taller de Ciencias I

CONOCIMIENTOS PREVIOS Observa las siguientes imágenes y comenta con la guía de tu docente lo que tienen en común.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

¿Qué tienen en común estos objetos con tus compañeros de clase? ¿De qué están hechos estos objetos? ¿Qué hay dentro de ellos?

Partículas subatómicas (protones, electrones y neutrones) Un átomo es la unidad más pequeña de materia que conserva todas las propiedades químicas de un elemento. Por ejemplo, una moneda de oro es simplemente un gran número de átomos de oro moldeado con la forma de una moneda (con pequeñas cantidades de otros elementos contaminantes). Los átomos de oro no pueden dividirse en algo más pequeño y conservar sus características. Un átomo de oro obtiene sus propiedades de las diminutas partículas subatómicas de las que se compone. Un átomo está compuesto de dos regiones. La primera es el pequeño núcleo atómico, que se encuentra en el centro del átomo y contiene partículas cargadas positivamente llamadas protones, y partículas neutras, sin carga, llamadas neutrones. La segunda, que es mucho más grande, es una "nube" de electrones, partículas de carga negativa que orbitan alrededor del núcleo. La atracción entre los protones de carga positiva y los electrones de carga negativa es lo que mantiene unido al átomo. La mayoría de los átomos tienen estos tres tipos de partículas subatómicas, protones, electrones y neutrones. El hidrógeno (H) es una excepción porque generalmente tiene un protón y un electrón pero carece de neutrones. El número de protones en el núcleo define de qué elemento es el átomo, mientras que el número de electrones que rodea al núcleo determina en qué tipo de reacciones puede participar.

16

ETAPA 2

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

1

ACTIVIDAD

E2

Partículas subatómicas

Instrucciones: Elabora los modelos atómicos como se propone de cada elemento indicado tomando como base el ejemplo dado, apoyándote con tu tabla periódica y configuración electrónica, apóyate del simulador para resolver tu actividad. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

Electrones: 2 Protones: 2

Electrones: Protones:

Electrones: Protones:

Electrones: Protones:

Electrones: Protones:

Helio

Sodio

Cloro

Bromo

Carbono

Enlace al simulador:

https://www.educaplus.org/game/constructor-de-atomos COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

17

Taller de Ciencias I Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La materia está formada por átomos y moléculas. Todo lo que nos rodea e incluso nosotros mismos estamos hechos por materia. El aire, la tierra, el agua, los animales, las plantas, los edificios, los vehículos; están constituidos por miles de millones de átomos y moléculas que forman parte de nuestra vida diaria. Las sustancias puras están formadas por átomos o moléculas todas iguales, tienen propiedades específicas que las caracterizan y no pueden separarse en otras sustancias por procedimientos físicos. Las sustancias puras se clasifican en elementos y compuestos. Los elementos también pueden llamarse sustancias puras simples y están formados por una sola clase de átomos, es decir, átomos con el mismo número de protones en su núcleo y por lo tanto con las mismas propiedades químicas. Los elementos no pueden descomponerse en otras sustancias puras más sencillas por ningún procedimiento. Son sustancias puras simples todos los elementos químicos de la tabla periódica. A las sustancias formadas por moléculas compuestas por átomos iguales también se les considera elementos, por ejemplo el oxígeno gaseoso, oxígeno molecular o dioxígeno. Los compuestos son sustancias formadas por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica en proporciones fijas. Una característica de los compuestos es que poseen una fórmula química que describe los diferentes elementos que forman al compuesto y su cantidad. Los métodos físicos no pueden separar un compuesto, éstos sólo pueden ser separados en sustancias más simples por métodos químicos, es decir, mediante reacciones. Por ejemplo, el agua es una sustancia pura, pero si la sometemos a electrólisis la podemos separar en los elementos que la forman, el oxígeno y el hidrógeno. Una mezcla resulta de la combinación de dos o más sustancias donde la identidad básica de cada una no se altera, es decir, no pierden sus propiedades y características por el hecho de mezclarse, porque al hacerlo no ocurre ninguna reacción química. Por ejemplo, si se mezcla limadura de hierro con azufre, cada sustancia conserva sus propiedades. La composición de las mezclas es variable, las sustancias que componen a una mezcla pueden presentarse en mayor o menor cantidad. Otra característica de las mezclas es que pueden separarse por métodos físicos. En la mezcla de hierro y azufre puede utilizarse la propiedad de magnetismo que presenta el hierro para ser separado del azufre. Las mezclas homogéneas se llaman también disoluciones. Tienen una apariencia totalmente uniforme por lo que sus componentes no pueden distinguirse a simple vista. Se dice que este tipo de mezclas tiene una sola fase. En química se denomina fase a una porción de materia con composición y propiedades uniformes. Por ejemplo, el agua de mar está formada por agua y muchas sales solubles, donde se observa una sola fase. Las mezclas heterogéneas presentan una composición no uniforme, sus componentes pueden distinguirse a simple vista, en otras palabras, se observan diferentes sustancias en la mezcla. Los componentes de este tipo de mezcla existen como regiones distintas que se llaman fases. Una mezcla heterogénea se compone de dos o más fases. Si observas la piedra de granito, puedes ver zonas de distinto color que indican que la roca está formada de cristales de distintas sustancias.

18

ETAPA 2

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E2

Fig. 4

Fig. 5

Las propiedades físicas y químicas son características que nos permiten describir y entender las diferentes sustancias y materiales que nos rodean. Las propiedades físicas son aquellas que se pueden medir sin alterar la estructura atómica de la materia. Algunos ejemplos de propiedades físicas son la masa, el volumen, la densidad, la temperatura, la resistencia eléctrica y el punto de ebullición. Por otro lado, las propiedades químicas de la materia se manifiestan cuando se produce un cambio en la estructura química. Algunos ejemplos de propiedades químicas son el calor de combustión, la reactividad, la afinidad por electrones y la ionización. Propiedades extensivas: Dependen de la cantidad de materia en una sustancia. Por ejemplo, cuando hablamos del volumen de un cuerpo veremos que este varía dependiendo si tiene más o menos masa. Dos litros de agua tendrán más masa que 500 cm3 (medio litro) y por ende más volumen. Si comparamos dos objetos del mismo grosor pero de distinta longitud como dos lápices sabremos que el más largo tendrá más masa. Volumen, longitud, masa, peso, etc. constituyen así propiedades extensivas de la materia. COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

19

Taller de Ciencias I Propiedades intensivas: No dependen de la cantidad de materia en una sustancia o cuerpo. Por ejemplo, cuando medimos el punto de ebullición del agua, que es de 100°C ante una presión externa de 1 atmósfera, obtendremos el mismo valor si se trata de un litro de agua o dos o tres o 200 cm3. Lo mismo con el punto de congelación. El agua a 0°C comienza a solidificarse a una presión externa de una atmósfera, pero será la misma temperatura para un cubito de hielo que se forme o para una masa mayor. La densidad o peso específico de una sustancia también es un ejemplo claro de esto. Como sabemos la densidad es la relación entre la masa y el volumen que ocupa un cuerpo. Si aumenta la masa aumentará también el volumen, por lo tanto el valor de la densidad se mantendrá constante. Por ejemplo, la densidad del aluminio es de 2.7 g/cm3 (gramos por centímetro cúbico). No importa si se trata de 600 gramos de aluminio o de 4 kilogramos. Otras comunes son color, olor o sabor.

2

ACTIVIDAD

Cuestionario

Instrucciones: Contesta de manera individual el siguiente cuestionario, Propiedades de la materia, elementos, compuestos y mezclas. Puedes apoyarte de los siguientes videos: Clasificación de la materia:

https://www.youtube.com/watch?v=vPaPmrfgmvo

Propiedades intensivas y extensivas de la materia: https://www.youtube.com/watch?v=yZfLgzkbhks

Propiedades de la materia:

https://www.youtube.com/watch?v=1yLk_dSsHCM

Responde... 1. ¿Qué es masa? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. ¿Qué es volumen? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. ¿Qué es punto de fusión? __________________________________________________________ __________________________________________________________

20

ETAPA 2

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E2

4. ¿Qué es inercia? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 5. ¿Qué es un elemento químico? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 6. ¿Qué ejemplos de elementos químicos puedes mencionar? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 7. ¿Qué elemento químico tiene como símbolo Ag? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 8. ¿Qué diferencia hay entre el oxígeno y el sodio? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 9. ¿Cómo se forma un compuesto químico? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 10. ¿Qué diferencia hay entre una mezcla y un compuesto? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 11. Menciona 2 compuestos químicos. __________________________________________________________ __________________________________________________________ 12. Explica un ejemplo de mezcla heterogénea. __________________________________________________________ __________________________________________________________ 13. Explica un ejemplo de mezcla homogénea. __________________________________________________________ __________________________________________________________

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

21

Taller de Ciencias I

ACTIVIDAD PARA REALIZAR EN CLASE

Estados de agregación y cambios de estado

Instrucciones: Organízate en equipos de 6 integrantes y analicen fenómenos cotidianos donde observen los estados de agregación de la materia y sus cambios, incluye también los cambios de estado que se presentan en el ciclo hidrológico, comparte con el resto del salón el análisis.

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA Estado Sólido: La unión entre moléculas es fuerte, y si bien, vibran u oscilan en un mismo sitio, no pueden desplazarse ni moverse a través del sólido. Su forma y volumen es constante. Las moléculas en estado sólido tienen una estructura ordenada y simétrica que da lugar a la formación de estructuras cristalinas. Estado Líquido: Las moléculas ya no están tan fuertemente unidas como en un sólido, lo cual permite a estas trasladarse libremente a través del líquido. Si bien conserva su volumen, no conserva su forma, sino que ésta se adapta a la forma del recipiente. Estado Gaseoso: Las uniones entre moléculas son muy débiles y se mueven libremente. No conserva su forma, y su volumen se expande hasta cubrir totalmente el recipiente que lo contiene.

Cambios de estado Los cambios de estado en la materia se producen cuando la materia pasa de un estado a otro. El estado depende directamente de la unión entre moléculas y esta a su vez por las condiciones de presión y temperatura. Vamos al ejemplo más sencillo que es el caso del agua (líquido). Si calentamos una olla con agua, al aplicarle energía en forma de calor la unión entre moléculas se debilita y pasa a vapor (gaseoso). Si utilizamos un termómetro para medir veremos que esto ocurrirá a 100°C y esto se replicará en cualquier lugar ya que la presión es de una atmósfera. Si consideramos que los estados de la materia son tres sólido, líquido y gaseoso se deduce que hay 6 posibles cambios de estado. • • • • • •

22

Fusión: paso de sólido a líquido mediante un aumento de temperatura. Solidificación: paso de líquido a sólido mediante una bajada de temperatura. Evaporación: paso de líquido a gas mediante el aumento de temperatura. Condensación: paso de gas a líquido mediante un descenso de temperatura. Sublimación: paso de sólido a gas directamente sin pasar por el estado líquido. Deposición o sublimación inversa: paso de gas a sólido por disminución de temperatura.

ETAPA 2

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E2

Fig. 6

3

ACTIVIDAD

Pon a prueba tus conocimientos

Instrucciones: Con los datos dados en la caja de respuestas llena los espacios en blanco en los enunciados siguientes, después comparte tus respuestas con tus compañeros bajo la guía del docente. positiva / negativa / e- / p+ / elemento / compuesto / densidad / inercia / evaporación / solidificación / condensación / sólido / líquido / gaseoso / homogénea / heterogénea / física / protones / átomos / condensación / extensivas 1. El electrón tiene carga ___________________, su símbolo es ___________________. 2. El protón tiene carga ____________________, su símbolo es ____________________. 3. Los neutrones junto con los ____________________ se encuentran en el núcleo de los átomos. 4. Un ____________________ es una sustancia que está constituida por el mismo tipo de ____________________ y no se puede dividir en sustancias más simples por medios físicos o químicos. 5. En una mezcla ____________________ sus componentes se distinguen a simple vista, mientras que en una mezcla ___________________ no se pueden distinguir. 6. Cuando los átomos de distintos elementos se combinan químicamente se forma un ___________________ por ejemplo H2O.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

23

Taller de Ciencias I

7. El cambio de estado de agregación de líquido a sólido por disminución de temperatura se conoce como ____________________. 8. El olor, sabor y textura son ejemplos de propiedades de tipo ____________________. 9. La masa, el peso y el volumen son ejemplos de propiedades de tipo ________________. 10. Cuando un gas es expuesto a una disminución de temperatura y sus moléculas se acercan unas a otras formando el estado líquido estamos ante el cambio de estado de agregación llamado ______________________. 11. La _________________________ es la propiedad física de un cuerpo de mantenerse en reposo o moverse con una velocidad constante y rectilínea; a menos que se ejerza una fuerza sobre él que provoque un cambio en su condición de movimiento. 12. Durante el ciclo del agua, el líquido por aumento de temperatura se calienta y se vuelve gas, después se enfría y se hace líquido de nuevo, esos cambios de estado se conocen como _________________________ y _________________________. 13. El paso del estado ____________________ al ____________________ se conoce como fusión. 14. El estado _________________ tiene como características que ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene, sus moléculas se encuentran separadas. 15. Es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo: _______________________.

24

ETAPA 2

ETAPA 3 Los átomos se unen para formar compuestos mediante interacciones denominadas enlaces químicos, los cuales pueden ser iónicos, covalentes y metálicos. El tipo de enlace determina una relación causal y funcional con las propiedades de la materia las cuales, pueden ser observadas a través de simuladores y comprobadas experimentalmente.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT1. Patrones. CT2. Causa y efecto. CT6. Estructura y función.

M1. Interpreta la estructura de la materia y experimenta con sus propiedades, así como con los diferentes estados de agregación, estableciendo la relación causal con las propiedades intensivas y extensivas que se manifiestan en un fenómeno o proceso.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 3.1. Clasificación de los elementos en la tabla periódica (metales, metaloides y no metales). 3.1.1. Enlace químico. 3.1.2. Estructuras de Lewis. 3.2. Tipos de enlace (iónico, covalente, metálico y fuerzas de atracción). 3.3. Relación entre propiedades de la materia con el tipo de enlace. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Comprenderás la manera en la que los elementos químicos forman enlaces y su relación con las propiedades de la materia, predecirá el tipo de enlace iónico, covalente o metálico reconociendo la clasificación y ubicación de los elementos que forman el compuesto, de igual forma logrará representarlos gráficamente mediante la estructura de Lewis.

Taller de Ciencias I Clasificación de elementos en la tabla periódica (metales, no metales y metaloides) ¿Crees que exista la posibilidad de que utilices de manera cotidiana algún elemento químico de la tabla periódica? CONOCIMIENTOS PREVIOS Instrucciones: De manera individual responde las siguientes preguntas, posteriormente, en plenaria comparte tus respuestas con la clase.

• ¿Qué es un elemento químico? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ • ¿Cómo se representan los elementos químicos? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ • ¿Para qué nos sirve la tabla periódica? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ • ¿Cómo están organizados los elementos químicos en la tabla periódica? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________

26

ETAPA 3

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E3

Conociendo a los metales, no metales y metaloides Un elemento químico es una sustancia pura simple, constituida por un solo tipo de átomo. Se representan mediante símbolos químicos (una letra mayúscula o una letra mayúscula acompañada de una letra minúscula). En la tabla periódica los elementos químicos se ordenan de acuerdo a su número atómico y propiedades periódicas. En función de sus propiedades los podemos clasificar como: metales, no metales y metaloides. Metales: La mayoría de los de los elementos de la tabla periódica son metales, los podemos encontrar a la izquierda y parte central de ésta. Entre sus propiedades físicas podemos mencionar que generalmente presentan brillo, son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio que es líquido), son buenos conductores de electricidad, puntos de fusión altos, son dúctiles y maleables. No Metales: Los no metales se ubican en la parte superior derecha de la tabla periódica, generalmente son gases, pero también podemos encontrar sólidos quebradizos o líquidos. Son malos conductores de electricidad, no son maleables ni dúctiles y sus puntos de fusión tienden a ser más bajos comparados con los de los metales. Metaloides: Los metaloides también llamados semimetales son elementos que se encuentran en la región fronteriza entre los metales y no metales, formando una diagonal. Presentan características tanto de los metales como de los no metales, son sólidos a temperatura ambiente, semiconductores de electricidad, son brillantes y opacos. Algunos autores clasifican a los gases nobles como no metales, sin embargo, deben ser abordados aparte ya que generalmente no presentan las propiedades de los no metales.

1

Ponte a prueba: Metales, no metales y metaloides

ACTIVIDAD

Instrucciones: Después de leer el texto anterior, clasifica las características de los metales, no metales y metaloides, arrastrando los recuadros de la parte inferior donde corresponda.

Fig. 1

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

27

Taller de Ciencias I

2

ACTIVIDAD

Ubicando Metales, No Metales y Metaloides

Instrucciones: En el siguiente esqueleto de tabla periódica, colorea donde se ubican los metales (amarillo), no metales (verde) y metaloides (naranja). Esqueleto de la tabla periódica:

https://plantillama.com/word/tabla-periodica/#d5

Fig. 2

ENLACE QUÍMICO ¿Crees que los elementos químicos puedan combinarse entre ellos?, ¿qué es lo que los mantiene unidos? Enlace químico, regla del octeto y estructura de Lewis

La mayoría de los átomos tienden a combinarse para formar moléculas que pueden ser monoatómicas, diatómicas o poliatómicas, al unirse intercambian electrones de valencia (electrones de su capa más externa de cada átomo), dicha unión se logra porque los átomos ganan, pierden o comparten sus electrones.

28

ETAPA 3

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E3

El enlace químico es la fuerza que mantiene juntos a grupos de dos o más átomos para formar las moléculas de los compuestos y se da cuando en la última capa de todos los átomos que forman el compuesto queda completo con 8 electrones. A inicios del siglo XX, los científicos Walter Cosel y Gilbert Lewis concluyeron que la tendencia que poseen los átomos de lograr estructuras similares a las del gas noble más cercano explica la formación de los enlaces químicos. Esta conclusión es mundialmente conocida como Regla del Octeto. Los enlaces químicos se pueden representar gráficamente mediante la estructura de Lewis de los elementos que lo forman. En ella, el símbolo del elemento está rodeado por pares de puntos o pequeñas cruces que corresponden al número de electrones de valencia.

3

ACTIVIDAD

Estructura de Lewis

Instrucciones: De manera individual, realiza los siguientes ejercicios, apoyándote de la lectura anterior, en la actividad 2 y en el video sugerido. Posteriormente realiza una coevaluación intercambiando tus ejercicios con otro compañero. Elemento

Símbolo

Electrones de Valencia

Estructura de Lewis

Oxígeno

Potasio

Magnesio

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

29

Taller de Ciencias I

Elemento

Símbolo

Electrones de Valencia

Estructura de Lewis

Bromo

Cloro

Azufre

Calcio

Tipos de enlace (iónico, covalente, metálico) Los enlaces entre los átomos pueden ser de diferentes tipos: iónicos, covalentes, metálicos y fuerzas intermoleculares como el enlace puente de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals. Enlace Iónico: Es la fuerza de atracción que se establece entre iones con cargas opuestas, se forman por transferencia de electrones y se da entre elementos metálicos y no metálicos, sin formar moléculas sino redes cristalinas. Entre sus propiedades podemos mencionar que son solubles en agua, poseen altos puntos de fusión y ebullición, conducen electricidad en estado líquido, además de que la diferencia de electronegatividad es alta (mayor o igual a 1.7).

30

ETAPA 3

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E3

Enlace Covalente: Los enlaces covalentes son fuerzas que mantienen unidos entre sí a los átomos no metálicos (elementos situados a la derecha de la tabla periódica: C, O, F, Cl). Este enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos átomos, así se mantienen unidos y ambos adquieren la estructura electrónica de gas noble. Las sustancias con enlaces covalentes pueden encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso, presentan puntos de fusión y ebullición relativamente bajos, solubles en disolventes apolares (tolueno, hexano, tetracloruro de carbono) y no presentan conductividad eléctrica en fase líquida. Existen dos tipos de enlace covalente: no polar y polar. Enlace Metálico: Los metales tienden a ceder electrones, cuando se unen entre sí forman el enlace metálico. Este enlace permite explicar la conductividad de calor y electricidad, tenacidad, alta densidad, maleabilidad y ductilidad de los metales.

Tabla de electronegatividad relativa para los elementos

Fig. 3

Linus Pauling definió la electronegatividad como la capacidad que tienen los átomos de atraer y retener los electrones que participan en un enlace químico. La electronegatividad se ha establecido en una escala de 0 a 4, asignando de manera arbitraria un valor de 4 al flúor ya que es el elemento con más capacidad para atraer los electrones. Para fortalecer tu aprendizaje sobre formación de enlaces químicos utiliza el simulador:

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

31

Taller de Ciencias I DIFERENCIA DE ELECTRONEGATIVIDAD

4

ACTIVIDAD

Tipo de enlace por diferencia de electronegatividad de los elementos

Instrucciones: Apoyándote en las tablas de electronegatividad relativa de los elementos y diferencia de electronegatividad, determina el tipo de enlace de los siguientes compuestos, además representa la estructura de Lewis.

Compuesto

Valores de electronegatividad Na=

NaCl Cl= F= F2

F= H=

H2O

32

ETAPA 3

O=

Diferencia de electronegatividad

Tipo de enlace

Estructura de Lewis

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

Compuesto

Valores de electronegatividad

Diferencia de electronegatividad

Tipo de enlace

E3

Estructura de Lewis

Ca= CaF2

F= Li=

LiCl Cl= C= CH4 H=

5

ACTIVIDAD

Relación de las propiedades de la materia con el tipo de enlace

Instrucciones: Con apoyo y coordinación del docente, organícense en binas para completar el siguiente cuadro comparativo. Observen el video propuesto y utilicen el recurso interactivo: La Química de Nuestro Entorno escaneando los códigos QR que se encuentran al final de la siguiente página.

Enlace

Iónico

Covalente

Metálico

Tipo de elementos Estado de agregación Punto de ebullición

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

33

Taller de Ciencias I

Enlace Punto de fusión

Solubilidad

Maleabilidad

Ejemplo

34

ETAPA 3

Iónico

Covalente

Metálico

ETAPA 4 La temperatura y la presión son factores que influyen en la estructura de la materia y los cambios de energía, presentes en la naturaleza y cuando estos se ven modificados de forma experimental o arbitraria, manifiestan transformaciones. Esto se puede demostrar a través de una actividad experimental donde se observen las transformaciones en un sistema determinado.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT1. Patrones. CT2. Causa y efecto. CT6. Estructura y función.

M2. Experimenta la modificación de las variables de temperatura y presión en los flujos y ciclos de la materia y la energía para comprobar que en las diferentes etapas del ciclo del agua se producen los cambios de estado de agregación.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 4.1. Energía cinética. 4.1.1. Teoría cinético - molecular. 4.2. Medición de temperatura (ebullición y fusión). DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN En esta etapa hablaremos acerca de la importancia de la energía en los seres vivos y su entorno, así como todos los procesos que de ella dependen, los factores que influyen en la estructura de la materia y los cambios de energía.

Taller de Ciencias I La energía: es la capacidad que poseen los cuerpos para poder efectuar un trabajo a causa de su constitución (energía interna), de su posición (energía potencial) o de su movimiento (energía cinética).

Fig. 1. Energía

ACTIVIDAD DIAGNÓSTICA

Responde... 1. ¿Qué es energía? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. ¿Cuál es la energía a la que se hace referencia al arrojar una pelota al aire? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. ¿Cómo podemos diferenciar la energía Cinética de otros tipos de energía? __________________________________________________________ __________________________________________________________

36

ETAPA 4

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E4

¿QUÉ ES LA ENERGÍA CINÉTICA? La energía cinética es la energía que un objeto tiene debido a su movimiento. Suele abreviarse con las letras “Ec” o “Ek”. La palabra cinética es de origen griego “Kinesis” que significa movimiento. Su significado científico proviene del siglo XIX. El término energía cinética se debe a William Thomson más conocido como Lord Kelvin en 1849. Si queremos acelerar un objeto debemos aplicar una fuerza. Para hacerlo necesitamos realizar un trabajo. Como resultado, transferimos energía al objeto, y este se moverá con una nueva velocidad constante. A la energía transferida la conocemos como energía cinética, y depende de la masa y la velocidad alcanzada. La energía cinética puede transferirse entre objetos y transformarse en otros tipos de energía. En el caso de una montaña rusa los coches alcanzan la energía cinética cuando están en el fondo de su carrera, si corremos hacia un amigo y nos lanzamos hacia él, la energía cinética que ganamos durante la carrera vencerá la inercia de su cuerpo y lo derribará.

1

ACTIVIDAD

Identificación de los tipos de energía

Instrucciones: De las imágenes que se presentan a continuación, marca una X en el recuadro de la derecha, cuales corresponden al tipo de energía cinética

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

37

Taller de Ciencias I TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR La teoría cinético-molecular se refiere a las leyes matemáticas que representan las velocidades de las partículas de los gases, lo cual permite calcular, además, otras propiedades, como la presión y la energía cinética de una cantidad de gas. En esta etapa de la progresión, se revisarán los postulados de la teoría cinética molecular, la energía cinética de un gas. James Clerk Maxwell y Ludwig Boltzmann, en 1859, desarrollaron una teoría matemática para explicar el comportamiento de los gases y sus leyes. Esta teoría está basada en el concepto fundamental de que un gas tiene un número muy grande de moléculas en movimiento perpetuo; se denomina teoría cinética molecular de los gases. El estudio del movimiento de un gas se puede determinar mediante el modelo de cinética molecular, el cual describe a los gases como partículas moviéndose.

Para saber más… Un gas contiene partículas discretas extremadamente pequeñas denominadas moléculas.

Fig. 3

A continuación, estudiaremos los diferentes postulados de la teoría cinético-molecular, para entender cómo esta teoría nos ayuda a estudiar los gases ideales. Te recomendamos acceder al enlace para ver el video: La Teoría Cinético Molecular y los cambios de estado: https://www.youtube.com/watch?v=Rpp9fa3MxzA

Después de visualizar el video sugerido por el docente sobre la Teoría cinético-molecular, podrás identificar: ¿Cuáles son los postulados de la Teoría Cinético-Molecular?

Fig. 4. Teoría cinético-molecular

38

ETAPA 4

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

2

ACTIVIDAD

E4

Teoría celular

Instrucciones: Visita el video recomendado por tu docente y lee cuidadosamente cada enunciado y responde colocando en la línea de la derecha una V, si el enunciado es verdadero y con una F, si es falso. 1. Los gases están formados por partículas que están en movimiento constante y aleatorio.____ 2. Las partículas del gas tienen energía de potencial, lo que disminuye su temperatura.____ 3. Las colisiones entre las partículas del gas son elásticas, por lo que hay transferencia y pérdida de energía.____ 4. Las partículas son muy pequeñas por lo que no ocupan volumen.____ 5. No hay atracción ni repulsión por lo que las partículas de gas se moverán en forma circular, hasta que choquen con las paredes del recipiente o con otras partículas de gas.____

MEDICIÓN DE TEMPERATURA (EBULLICIÓN Y FUSIÓN) ¿Qué es la temperatura? La temperatura es una magnitud física relacionada con la energía cinética promedio de las partículas que forman un cuerpo o un sistema. A mayor energía cinética, mayor temperatura.

Fig. 5. Tipos de Termómetros

También llamamos temperatura a la experiencia sensorial que tenemos con respecto a nuestro propio cuerpo y con respecto a nuestro medio externo, por ejemplo, al tocar un objeto o sentir la presencia del aire. La primera vez que se midió la temperatura fue en 1592, con un termómetro manual inventado por Galileo Galilei.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

39

Taller de Ciencias I

Fig. 6. Medición de temperatura (ebullición y fusión)

El punto de ebullición es la temperatura a la que un líquido cambia de fase a gas. La ebullición ocurre cuando la presión de vapor de un líquido es igual a la presión atmosférica del gas fuera de él. El punto de fusión es una propiedad característica de las sustancias sólidas cristalinas. Es la temperatura a la que la fase sólida cambia a la fase líquida. Este fenómeno se produce cuando la sustancia se calienta. Visualiza la tabla de parámetros que se muestra a continuación.

Fig. 7. Ebullición

Fig. 8. Fusión

Fig. 9. Parámetros de diversas sustancias

Para saber más…

Entra al enlace para mirar el video. La temperatura y sus escalas:

https://www.youtube.com/watch?v=tfJJixWmByI&t=18s

40

ETAPA 4

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

3

ACTIVIDAD

E4

Medición, escalas termométricas, ebullición y fusión

Instrucciones: Lee cuidadosamente cada cuestionamiento y responde lo que se te pide.

Responde... 1. ¿Cómo defines temperatura? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. ¿Cómo defines calor? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 4. Menciona 3 tipos de termómetros con los cuales se puede medir la temperatura. __________________________________________________________ __________________________________________________________ 5. ¿Cómo se clasifican las escalas termométricas? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 6. ¿A qué se le llama punto de ebullición? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 7. ¿Cuál es la temperatura a la cual el agua alcanza el punto de ebullición? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 8. ¿Cuándo ocurre la fusión de una sustancia? __________________________________________________________ __________________________________________________________

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

41

Taller de Ciencias I 9. ¿Por qué un cubo de hielo cambia de sólido a líquido? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 10. ¿Cuál es la importancia de la temperatura en el ser humano? __________________________________________________________ __________________________________________________________

PRÁCTICA 1. Temperatura, punto de ebullición y fusión Instrucciones: Realiza la siguiente práctica de ciencias. Nombre del estudiante: ___________________________________________ Grupo: _______ Objetivos: • Determinar la temperatura de ebullición y fusión de algunas sustancias. • Establecer la diferencia entre los fenómenos de fusión y ebullición. • Adquirir la destreza necesaria en el manejo del equipo utilizado para la determinación de los puntos de fusión y ebullición. ENGANCHAR ¿De qué manera afecta la temperatura a una sustancia para alcanzar su punto de ebullición o de fusión? Materiales por equipo: Sustancias sólidas y liquidas de laboratorio: • Agua • Alcohol (etanol, Metanol) • Cloro • Vinagre blanco o de manzana • 8 a 10 cubos de hielo • 5 vasos de precipitado o tubos de ensayo • Mechero de alcohol o mechero bunsen • Tripie, tela de asbesto • Termómetro • ¼ de Margarina

42

ETAPA 4

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E4

EXPLORAR 1. ¿Cómo defines Temperatura? 2. ¿Qué ocasiona que las moléculas de una sustancia se muevan más rápido y ocupen más espacio? 3. ¿Qué sucede con las partículas de una sustancia cuando se enfría? A. Procedimiento: Punto de Ebullición de sustancias 1. Colocar en un vaso (1) de precipitado o tubo de ensayo 150 ml de agua. 2. Coloca el vaso (1) que contiene el agua sobre el tripie, previamente armado con la tela de asbesto. 3. Coloca el termómetro dentro del vaso (1) que contiene el agua. 4. Encender el mechero y someter a calentamiento el sistema cerrado. Fig. 10 5. Cuando la sustancia empiece a hervir constantemente se toma la lectura de la temperatura a la sustancia el cual será el punto de ebullición. 6. Repetir el proceso (del paso 2 al 5), con el vaso 2, 3, y 4. 7. Colocar en un vaso (2) de precipitado o tubo de ensayo 150 ml de alcohol (etanol o Metanol). 8. Colocar en un vaso (3) de precipitado o tubo de ensayo 150 ml de vinagre (blanco o de Manzana). 9. Colocar en un vaso (4) de precipitado o tubo de ensayo 150 ml de cloro. B. Procedimiento: Punto de fusión 1. A cada uno de los vasos de precipitado o tubos de ensayo, ya procesados en el punto A, deberá agregar 2 cubitos de hielo (vaso 1, 2, 3 y 4). 2. Una vez que la sustancia de cada vaso se encuentre fría, colocar el termómetro dentro, para tomar la lectura de la temperatura de cada sustancia, la cual será el punto de fusión. 3. Coloca en un vaso (5) de precipitado o tubo de ensayo, 1 cm de margarina. 4. Coloca el vaso (5) que contiene la margarina dentro de un vaso con agua y somételo a calentamiento. 5. En el instante en que la muestra pase de estado sólido a líquido, se dará lectura a la temperatura el cual será su punto de fusión.

Fig. 11

Fig. 12

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

43

Taller de Ciencias I

EXPLICAR Al realizar el experimento pudimos observar que el vaso que contenía alcohol es el primero en pasar a estado gaseoso, en segundo lugar, el vaso que contiene agua.

ELABORAR 1. Realizar un dibujo de lo observado con cada uno de los vasos de precipitado o tubos de ensayo y responde los siguientes cuestionamientos. 2. ¿Cuál fue la sustancia que alcanzó en menor tiempo el punto de ebullición? 3. ¿Cuál fue la sustancia que más tardó en alcanzar su punto de ebullición? 4. ¿Qué le sucedió a la margarina al someterse al calentamiento? 5. ¿Qué diferencia hay entre el punto de ebullición y fusión?

EVALUAR Registra los datos obtenidos en el experimento.

Tabla de Resultados Muestra Agua Alcohol Vinagre Cloro Margarina

44

ETAPA 4

Estado de agregación

Color

Temperatura

Punto de Ebullición

Punto de Fusión

ETAPA 5 En la naturaleza se manifiestan los estados de agregación de la materia: sólido, líquido, gaseoso y plasma, al igual que sus cambios de estado: evaporación, fusión, solidificación, sublimación, entre otros. Estos cambios se pueden evidenciar de forma experimental, o por el uso de recursos didácticos como simuladores.

CONCEPTOS TRANSVERSALES CT1. Patrones. CT4. Sistemas. CT5. Flujos y ciclos de la materia y la energía. CT7. Estabilidad y cambio.

METAS DE APRENDIZAJE M2. Experimenta la modificación de las variables de temperatura y presión en los flujos y ciclos de la materia y la energía para comprobar que en las diferentes etapas del ciclo del agua se producen los cambios de estado de agregación.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 5.1. Temperatura y calor. 5.1.1. Cambios de estados de agregación (evaporación, fusión, solificación, condensación, deposición y sublimación). DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN El alumno identificará las diferencias entre temperatura y calor como punto de partida para comprender los estados de agregación de la materia.

Taller de Ciencias I TEMPERATURA Y CALOR

Fig. 1

El calor y la temperatura no son sinónimos, podemos decir que están estrictamente relacionados ya que la temperatura puede determinarse por la cantidad de calor acumulado. El calor es un fenómeno físico que eleva la temperatura y dilata un cuerpo, el calor que éste posee es la suma de la energía cinética de todas sus moléculas. Por así decirlo, el calor se encarga de los movimientos de las moléculas sin importar si éstas pertenecen a un gas, un líquido o un sólido, cuando el calor aumenta la energía de dicho cuerpo se incrementará. ¿Qué contiene más calor, una taza de café o un vaso de té helado? En termodinámica, el calor tiene un significado muy concreto que es diferente de la manera en la que podríamos usar la palabra en el discurso cotidiano. Los científicos definen el calor como la energía térmica transferida entre dos sistemas a diferentes temperaturas que entran en contacto. El calor se escribe con el símbolo Q y tiene unidades de Joules (J). No decimos que una taza de café contiene calor, pero podemos hablar del calor transferido de la taza de café caliente a tu mano. El calor también es una propiedad extensiva, así que el cambio de temperatura que resulta al transferir calor a un sistema depende de cuántas moléculas hay en el sistema.

Efecto invernadero y calentamiento global

El efecto invernadero es esencial para la vida en la Tierra, pero las emisiones de origen humano en la atmósfera atrapan y ralentizan la pérdida de calor hacia el espacio. Los cinco gases de efecto invernadero principales son el CO2, el óxido nitroso, el metano, los clorofluorocarbonos y el vapor de agua. Aunque el Sol ha desempeñado un papel en los cambios climáticos del pasado, la evidencia muestra que el Sol no puede explicar el calentamiento actual. Los científicos atribuyen la tendencia del calentamiento global observada desde mediados del siglo XX a la expansión humana del "efecto invernadero", el calentamiento que se produce cuando la atmósfera atrapa el calor que se irradia desde la Tierra hacia el espacio.

46

ETAPA 5

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E5

La vida en la Tierra depende de la energía proveniente del Sol. Aproximadamente la mitad de la energía luminosa que llega a la atmósfera de la Tierra pasa a través del aire y las nubes hacia la superficie, donde es absorbida e irradiada en forma de calor infrarrojo. Aproximadamente el 90% de este calor es absorbido por los gases de efecto invernadero e irradiado nuevamente, lo que ralentiza la pérdida de calor hacia el espacio.

Calor El calor se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo, en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

Fig. 2

Tipos de calor: •

• •

•

•

• •

Calor latente: Se conoce como calor latente al estado natural, en el cual un sólido puede estar en equilibrio térmico con un líquido, o un líquido con un gas. Esta situación no es común, por lo tanto, deben darse ciertas condiciones para que estos materiales estén en equilibrio. Por ejemplo; el agua del ártico, junto con los icebergs. Calor de fusión: Establece un sistema en el cual un líquido puede pasar a estado sólido, y un sólido a líquido manteniendo la homogeneidad y equilibrio en sus estados de temperatura. El punto de fusión sólo cambia la partícula. Calor de vaporización: Este sistema es conocido como entalpia de vaporización. Establece que una masa o cantidad de energía en estado líquido se encuentra a un nivel equilibrado a la temperatura de su propio vapor, a una presión atmosférica considerable, es decir alta. Esta pasará por un estado crítico de líquido a gaseoso. Calor de solidificación: Este ocurre mediante un cambio de transferencia de fases. En el que un líquido es expuesto a una temperatura tan baja que llega al punto de congelación, la solidificación sucede cuando las partículas de un líquido aumentan su presión impidiendo el movimiento de energía. Causando, junto con las bajas temperaturas el estado sólido. Calor sensible: Este trabaja mediante la transferencia de calor por energía cinética de un objeto a otro. La diferencia que tiene entre el calor latente es que el calor sensible si es percibido por el ojo humano. Ya que es capaz de cambiar de estado o fase a un material, de líquido a sólido, de sólido a líquido, de líquido a gaseoso, etc. Calor específico: Este es un estudio que mide la capacidad calorífica de la materia, mediante una propiedad intensiva. Que establece magnitudes físicas sobre la cantidad de energía que necesita una sustancia para elevar su temperatura. Calor seco: Es un método de esterilización industrial, que es tipificado en la naturaleza mediante la flama directa, esta es usada en laboratorios y como método tradicional para matar bacterias. O mediante el aire caliente, que es comparable a un horno. En el cual, los microbios son oxidados y eliminados con saturación de aire a una alta temperatura.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

47

Taller de Ciencias I Temperatura La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como energía cinética, que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en Fig. 3 un sentido traslaciones, rotaciones, o en forma de vibraciones. A medida que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más caliente; es decir, que su temperatura es mayor. Calor •

Transferencia de energía de un cuerpo a otro.

Unidades

• •

Instrumento de medición

Definición

Ejemplos

•

Medida de la energía cinética de las moléculas de un material.

Joule Calorías

• • •

Celsius Kelvin Fahrenheit

•

Calorímetro

•

Termómetro

•

Una cuchara caliente transfiere calor al agua fría de una taza.

•

La temperatura del agua al hervir es igual a 100º C. La temperatura del cuerpo humano es en promedio 37º C.

Las escalas de temperatura más usadas en la actualidad son: • • •

48

Escala Celsius o centígrados (ºC) Escala Fahrenheit (ºF) Escala Kelvin (ºK)

ETAPA 5

Temperatura

•

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E5

Fig. 4

Existe una cuarta escala, la escala Rankine, que se encuentra en desuso. Cada escala se basa en ciertos fenómenos o puntos fijos, que sirvieron para definir el rango y los grados de medición. Por ejemplo, la escala Celsius se definió a partir del punto de fusión y de ebullición del agua.

Relación entre las escalas de temperatura

Las escalas de temperatura Fahrenheit, Celsius y Kelvin están relacionadas entre sí mediante fórmulas matemáticas simples. La relación para pasar entre estas dos primeras escalas es la siguiente: • Fahrenheit a Celsius: °C = (°F - 32) * 5/9 • Celsius a Fahrenheit: °F = (°C * 9/5) + 32 Por otro lado, para convertir una temperatura de Celsius a Kelvin, se utiliza la fórmula: • Celsius a Kelvin: K = °C + 273.15 • Kelvin a Celsius: °C = K – 273.15 Escala Fahrenheit

• •

•

La escala Fahrenheit es la escala de temperatura que se usa en los Estados Unidos, Liberia y Bahamas, entre otros. Su símbolo es °F y se lee grados Fahrenheit. El físico Daniel Fahrenheit (1686-1736) describió la escala que lleva su nombre en 1724. Se basa en dos puntos fijos: la temperatura a la que el agua se congela (32 ºF) y la temperatura a la que el agua hierve (212 ºF). La diferencia entre estos dos puntos son 180 grados, por lo que cada grado representa 1/180. Originalmente, Fahrenheit planteó la escala empleando tres puntos fijos: el punto más alto era la temperatura del cuerpo humano (96 ºF), el punto intermedio era la temperatura de la mezcla de hielo y agua (32 ºF) y el punto más bajo era la temperatura de una mezcla a partes iguales de hielo, sal y agua (0 ºF).

Escala Celsius o centígrado

• • •

La escala Celsius es la escala de temperatura más utilizada a nivel mundial. Su símbolo es ºC y se lee grados Celsius o centígrados. En 1742, el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744) propuso dos puntos fijos para hacer su escala de temperatura: el punto de fusión del hielo representaría el 0 ºC y el punto de ebullición del agua sería 100 ºC. La escala Celsius y la escala Kelvin están relacionadas por la fórmula: Temperatura en grados Celsius (ºC)= Temperatura en Kelvin (K)- 273.15 COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

49

Taller de Ciencias I Escala Kelvin

• • • •

El kelvin es la unidad para la temperatura en el Sistema Internacional y la más usada en el contexto científico. Su símbolo es K y se lee kelvin. Por ejemplo, la corona solar tiene una temperatura de 1 millón de kelvin, mientras el interior del Sol mide 10 millones de kelvin. Para definir el kelvin, necesitamos saber que el triple punto del agua es el punto en el que podemos encontrar el agua en sus tres estados: líquido, sólido y gaseoso. Esta temperatura se estableció como 273.16 K por un acuerdo internacional en 1954. De aquí que un kelvin se define como la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del triple punto del agua. La escala Kelvin es la única fundamentada en los principios termodinámicos y no en cómo se comporta un determinado material.

1

ACTIVIDAD

Calor y temperatura

Instrucciones: Lee cuidadosamente cada uno de los siguientes enunciados y coloca una C si corresponde a calor y una T si corresponde a temperatura. ( ( ( ( (

) Es una energía en tránsito. Fluye de mayor temperatura a menor temperatura. ) Se mide con el termómetro. ) Unidades Celsius, Kelvinio y Fahrenheits. ) Unidades Calorías, Joule kilocalorías. ) Es una sensación de calor y corresponde a la energía de movimiento de sus partículas. ( ) Se mide con un instrumento llamado calorímetro.

50

ETAPA 5

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

2

ACTIVIDAD

E5

Crucigrama

Instrucciones: Con base en lo antes aprendido, realiza el siguiente crucigrama.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

51

Taller de Ciencias I Cambios del estado de agregación de la materia

Fig. 5

Se llaman estados de agregación de la materia (o simplemente estados de la materia) a las fases o momentos que presentan las distintas sustancias conocidas, de acuerdo a las fuerzas de unión existentes entre las partículas que las componen. Tradicionalmente se conocen cuatro fases de la materia: líquida, sólida, gaseosa y plasmática.

Fases: ESTADO SÓLIDO El estado sólido es reconocible porque la materia presenta un cuerpo definido, con volumen propio y forma constante, dependiendo de la sustancia de la que se trate. Sus átomos se encuentran formando estructuras estrechas y rígidas, lo cual ofrece resistencia a las fuerzas externas. En líneas generales, son resistentes a la fragmentación, tienen poca o nula fluidez, cohesión elevada y una memoria de forma que les brinda elasticidad, es decir, la capacidad de recuperar su forma si se les saca de su configuración original.

Fig. 6

Ejemplos de materia en estado sólido son el hielo, la piedra, la cerámica, la madera, el hueso.

ESTADO LÍQUIDO Materia en estado líquido presenta una unión mucho más laxa entre sus átomos que en el caso de los sólidos, lo cual le brinda la fluidez, su característica principal. Esto significa que la materia no posee una forma determinada sino que asume la del recipiente en el cual se encuentre contenida. Fig. 7

52

ETAPA 5

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E5

En líneas generales, la materia líquida presenta menor cohesión, movimiento de energía cinética, fluidez, difusión, poca compresibilidad y contracción en presencia del frío (excepto el agua). Ejemplos de materia en estado líquido son el agua, el mercurio, la sangre, la leche.

ESTADO GASEOSO La materia en estado gaseoso se denomina “gas” y se compone, más que nada, de partículas poco unidas, expandidas y con una fuerza de atracción muy leve, que les impide poseer forma y volumen definidos. La liberación de un gas, de hecho, hace que se expanda libremente hasta llenar el recipiente en donde se contenga. Los gases presentan una bajísima densidad, ya que sus partículas presentan un desorden relativo: se mueven muy velozmente.

Fig. 8

También presentan una baja respuesta a la acción de la gravedad, cohesión casi nula y volumen variable, pero una altísima capacidad de compresión. Ejemplos de gases son el ozono, el gas natural de las cocinas, el helio, y los gases que componen la atmósfera.

ESTADO PLASMÁTICO El estado plasmático puede conducir la electricidad. Cuando se habla de un plasma o de una sustancia en estado plasmático, hablamos de un gas ionizado, es decir, cuyos átomos han perdido su electroneutralidad y forman aniones (-) o cationes (+). Esto significa que el estado plasmático es semejante al gaseoso, pero con propiedades bastante distintas a las del “gas frío”, como pueden ser su tendencia a conducir la electricidad o su gran respuesta a los campos magnéticos.

Fig. 9

Existen dos tipos de plasma: • •

El plasma frío. Que no causa quemaduras pues sus partículas no se mueven tan velozmente como lo hacen sus electrones. El plasma caliente. En el que los átomos están chocando entre sí al moverse (y perdiendo electrones) y generan en el proceso luz y calor.

Un ejemplo de materia plasmática es el fuego, o incluso el sol, o el contenido de las lámparas de plasma.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

53

Taller de Ciencias I

2.1

ACTIVIDAD

Coloca en el espacio si es sólido, líquido, gaseoso o plasmático.

Fig. 10

54

ETAPA 5

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E5

Cambios del estado sólido El estado sólido de agregación puede convertirse en líquido o gaseoso, a través de procesos conocidos como: • Fusión. Paso de sólido a líquido. Por lo general, requiere de un incremento en la temperatura, que induce las partículas casi en reposo a movilizarse y expandir la distancia entre ellas, relajando el vínculo y, por lo tanto, también la estructura conjunta. Un ejemplo de este proceso es el calentamiento de los metales en las fábricas siderúrgicas para poder darles forma y luego dejarlos volver a la solidez (al enfriar). • Sublimación. Paso de sólido a gaseoso (sin pasar por el líquido). Por lo general, se requiere para ello de condiciones de presión específicas, como las que alcanza la nieve o el hielo en las cumbres montañosas, donde nunca alcanzará una temperatura de fusión, pero pasa directamente a vapor. Podemos ver este efecto en el hielo seco (CO2 congelado).

Cambios del estado líquido El estado líquido de agregación puede convertirse en sólido o gaseoso a través de procesos conocidos como: • Solidificación. Paso de líquido a sólido cuando se aplica presión al líquido. Como consecuencia, ocurre la pérdida de energía cinética (calor) que ocasiona que las partículas empiecen a moverse mucho más lentamente hasta componer una estructura fija (geométrica en el caso de la cristalización) y constante. Un ejemplo de ello es la solidificación del agua. • Congelación. Paso de líquido a sólido cuando se aplica una disminución de la temperatura por debajo del punto de congelación del líquido. • Vaporización. Paso de líquido a gaseoso, por lo general, debido al incremento de la temperatura del líquido, que motiva a la separación de sus ya laxos vínculos entre partículas y, por lo tanto, a la pérdida de su cohesión. Es lo que sucede cuando hervimos agua.

Cambios del estado gaseoso El estado gaseoso puede pasar a sólido, líquido o plasmático, conforme a los siguientes procesos: • Condensación y licuefacción. Estos dos procesos implican el paso de estado gaseoso a líquido. La condensación se da por la pérdida de energía cinética (enfriamiento), como ocurre en las nubes en lo alto de la atmósfera, durante el ciclo del agua. La licuefacción se da por un incremento de presión que obliga a las partículas a juntarse y a relacionarse de nuevo. • Deposición o sublimación inversa. Se llama así al cambio de estado gaseoso a sólido, que también puede denominarse cristalización. Se da, por ejemplo, en aire congelado, cuyo vapor de agua pasa directamente a cristales de hielo. • Ionización. Se da por la pérdida de electrones de los átomos de un gas, debido a un incremento en el movimiento de sus partículas, lo que conduce al estado de agregación plasmático.

Cambios del estado plasmático La materia en estado plasmático puede retornar al estado gaseoso a través de un proceso llamado desionización, en el que se retira calor y sus partículas recuperan los electrones perdidos, volviendo a ser un gas.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

55

Taller de Ciencias I

3

ACTIVIDAD

Cambios del estado de agregación

Instrucciones: Contestar las siguientes preguntas.

Responde... 1. ¿Cuáles son los cambios del estado sólido? __________________________________________________________ 2. ¿Cuáles son los cambios del estado líquido? __________________________________________________________ 3. ¿Cuáles son los cambios del estado gaseoso? __________________________________________________________ 4. ¿Cuáles son los cambios del estado plasmático? __________________________________________________________

56

ETAPA 5

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E5

PRÁCTICA 2. Fusión y sublimación Instrucciones: Realiza la siguiente práctica de ciencias donde podrás observar las diferencias de fusión y sublimación. Nombre del estudiante: ___________________________________________ Grupo: _______ ENGANCHAR En este Taller de Ciencias I se trata de descubrir los cambios de agregación de la materia y la importancia en su vida cotidiana. ¿Sabías que? La fusión y la sublimación son dos situaciones que observamos frecuentemente en nuestra vida diaria. Material: • • • • •

Bata de laboratorio Dos velas de bastón Cerillos Una cuchara de metal Un tenedor de metal

EXPLORAR Actividad. Contesta las siguientes preguntas:. Tema: Estados de agregación de la materia ¿Cuáles son los estados de agregación de la materia? ¿Cuál es la importancia de la fusión y la sublimación?

EXPLICAR Argumenten y ejemplifiquen situaciones de fusión y sublimación

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

57

Taller de Ciencias I

ELABORAR Tema: fusión y sublimación. Procedimiento: 1. Con los cerillos derretirás la cola de la vela (1) y la pegarás en la mesa. 2. Con los cerrillos enciendes la vela 1. 3. Tomas el tenedor de metal y calientas los picos del tenedor y lo introduces en la cola de la vela 2. 4. Tomando la vela dos con el tenedor la enciendes con la vela 1 y observa qué pasa con la cera. 5. Tomando la vela dos encendida colocas la cera que vierte sobre la cuchara, posteriormente la separas de la vela y observa qué quedó en la cuchara. EVALUAR Después de realizar el experimento contesta: 1. 2. 3. 4.

¿Qué pasa con la vela al ponerla al calor? ¿Cómo se le llama al proceso de derretir la vela? ¿Qué pasa cuando pones la cera líquida en la cuchara? ¿Cómo se le llama al proceso de solidificación de la vela?

Para conocer más sobre el tema te invitamos a explorar el siguiente video: Los estados de agregación de la materia:

https://www.youtube.com/watch?v=KI0L89cB5R4

58

ETAPA 5

ETAPA 6 El ciclo hidrológico es el proceso de circulación del agua en la Tierra. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que se presentan los cambios de agregación de la materia y que pueden ser observadas en actividades vivenciales, experimentales y/o a través de simuladores.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT1. Patrones. CT4. Sistemas. CT5. Flujos y ciclos de la materia y la energía.

M2. Experimenta la modificación de las variables de temperatura y presión en los flujos y ciclos de la materia y la energía para comprobar que en las diferentes etapas del ciclo del agua se producen los cambios de estado de agregación.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 6.1. Ciclo hidrológico del agua 6.1.1. Presión y temperatura DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Valorarás los procesos por los que pasa el agua en la tierra para conocer el ciclo que representa los diferentes estados de agregación en los que se presenta el agua, los cuales dependen de las condiciones de presión y temperatura que las contiene.

Taller de Ciencias I

Fig. 1

Reflexiona... ¿Sabías qué? El agua que está en tu cuerpo lleva un largo recorrido por el planeta. Efectivamente, ha pasado por la atmósfera, los océanos, ríos, lagos y por otros seres vivos como los vegetales y frutas que comes, a este proceso se le conoce como: CICLO DEL AGUA.

Ciclo hidrológico del agua La mayor parte del agua de la Tierra es el agua salada de los océanos, sólo una pequeña fracción es agua dulce de fácil acceso, que es lo que necesitamos los humanos. El agua que se encuentra en la superficie de la tierra circula rápidamente, pero mucha del agua del planeta se encuentra en el hielo, los océanos y los depósitos subterráneos, y ésta circula lentamente. El ciclo del agua es complejo. Involucra cambios en el estado físico del agua, así como el movimiento de la misma a través de los ecosistemas y entre ellos. El agua subterránea se encuentra entre las partículas del suelo y en las grietas de las rocas. Los mantos acuíferos son depósitos de agua subterránea que a menudo se aprovechan por medio de pozos.

60

ETAPA 6

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E6

El agua: ¿por qué es importante? El agua es extremadamente importante para los seres vivos. Más de la mitad de tu cuerpo es agua y, si analizáramos tus células, ¡encontraríamos que están compuestas por más del 70% de agua! Así que tú, como la mayoría de los animales terrestres, necesitas una fuente confiable de agua dulce para sobrevivir. El ciclo del agua es impulsado por la energía solar. El sol calienta la superficie del océano y otras aguas superficiales, lo que evapora el agua líquida y sublima el hielo, convirtiéndolo directamente de sólido a gas. Estos procesos impulsados por el sol mueven el agua hacia la atmósfera en forma de vapor de agua. Con el tiempo, el vapor de agua en la atmósfera se condensa en nubes y finalmente cae como precipitación, en forma de lluvia o nieve. Cuando la precipitación llega a la superficie de la tierra, tiene pocas opciones: puede evaporarse de nuevo, fluir sobre la superficie o percolarse, filtrarse, en el suelo. En los ecosistemas terrestres que se encuentran sobre la tierra en su estado natural, la lluvia generalmente golpea las hojas y otras superficies de las plantas antes de caer al suelo. Parte de esa agua se evapora rápidamente de la superficie de las plantas. El agua restante cae al suelo y, en la mayoría de los casos, es absorbida por éste. En general, el agua se mueve sobre la superficie de la tierra como escurrimiento sólo cuando el suelo está saturado con agua, cuando la lluvia es muy fuerte o cuando la superficie no puede absorber mucha agua. Una superficie que no absorbe el agua podría ser la roca en un ecosistema natural o el asfalto y el cemento en un ecosistema urbano o suburbano. El agua en los niveles superiores del suelo puede ser absorbida por las raíces de las plantas. Éstas usan una parte del agua para su propio metabolismo y el agua que se encuentra sus tejidos puede pasar al cuerpo de los animales cuando éstos se comen a las plantas. Sin embargo, la mayor parte del agua que entra en el cuerpo de una planta se pierde hacia la atmósfera mediante un proceso llamado transpiración. En la transpiración, el agua entra a través de las raíces, viaja hacia arriba por tubos vasculares formados por células muertas y se evapora a través de poros llamados estomas, que se encuentran en las hojas. Si el agua no es absorbida por las raíces de las plantas, puede percolarse hacia el subsuelo y el lecho de roca, convirtiéndose en agua subterránea. El agua subterránea es la que se encuentra en los poros entre las partículas de arena y grava o en las grietas de las rocas, y es un depósito importante de agua dulce. El agua subterránea poco profunda fluye lentamente a través de los poros y fisuras, y puede encontrar su camino hasta un arroyo o lago, donde se convierte nuevamente en agua superficial. Parte del agua subterránea se encuentra muy profundo en el lecho de roca y puede permanecer ahí durante milenios. Estos depósitos de agua o acuíferos, generalmente se explotan como fuente de agua potable o de riego mediante la excavación de pozos. Hoy en día, muchos acuíferos están siendo utilizados más rápido de lo que pueden renovarse por la filtración de agua superficial. El 97.5% del agua de la Tierra es salada. Más del 99% del agua restante está en depósitos subterráneos o en forma de hielo. Así que menos del 1% del agua dulce se encuentra en lagos, ríos y otras formas superficiales disponibles. COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

61

Taller de Ciencias I

Fig. 2

La gráfica de pastel muestra que el 97.5%, 1,365,000,000 kilómetros cúbicos, del agua en la Tierra es salada. El 2.5%, 35,000,000 kilómetros cúbicos, es agua dulce. De esta, el 68.9% está congelada en los glaciares o como nieves permanentes. El agua subterránea, como la humedad del suelo, el agua de los pantanos y el permafrost, forman el 30.8%. El 0.3% que queda se encuentra en lagos y ríos. Esta gráfica no menciona los pequeños depósitos de agua como la atmósfera y los cuerpos de los organismos vivos. Para ver un desglose más detallado, dirígete al sitio web de la USGS Water Science School\[^1\]. Muchos seres vivos dependen de este pequeño suministro de agua dulce superficial y la falta de agua puede tener efectos severos en los ecosistemas. Por supuesto, los humanos han desarrollado tecnologías que aumentan la disponibilidad de agua, entre ellas se encuentran la construcción de pozos para llegar al agua subterránea, el acopio de agua de lluvia y la desalinación —remover la sal— para obtener agua dulce del océano. Aun así, hoy en día no siempre hay agua potable y segura disponible en muchas partes del mundo. Condiciones normales de presión y temperatura (abreviado CNPT) o presión y temperatura normales (abreviado PTN o TPN) hace referencia a los valores de presión y temperatura que imperan en un laboratorio. Es un término definido por la I.U.P.A.C. como: término cualitativo, en función de la preferencia del investigador, que usualmente implica la presión ambiental y la "temperatura del lugar". Preferiblemente las variables de temperatura y presión deberían ser tomadas como valores representativos de las condiciones actuales (o rango de condiciones) empleadas en el estudio. Es muy común tomar como condiciones normales aquéllas que implican que la temperatura de referencia es de 25ºC (298.15 K) y la presión de 1 atm (definida como 101.325 KPa). Se denominan normales porque son las que imperan normalmente en un laboratorio, aunque también son posibles temperaturas de 15ºC o 20ºC.

62

ETAPA 6

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E6

El término "Condiciones Normales" se suele utilizar mucho para la medición de volúmenes de gases en muchos campos de la ciencia, como en Termodinámica y Química. Si se toma el valor de la temperatura ambiente del lugar como 25ºC (o 298K) y la presión como 1 atm, en el caso de gases ideales: PV =n RT --> V= 1x 0.082x 298/1ATM =24,436 l, que es el volumen de un mol de un gas ideal en condiciones normales. Sin embargo en Termodinámica se usa de forma mucho más habitual otras condiciones de referencia que son más cómodas y fácilmente reproducibles, especialmente en el cálculo de entalpías y energías libres de reacción: las llamadas condiciones estándar. Las condiciones estándar hacen referencia a una temperatura de 273K (0ºC) y a una presión de 1 atm (101.325 Pa) siendo un mol de un gas en estas condiciones 22,386 litros, que usualmente se simplifica en 22.4 l.

1

ACTIVIDAD

Contesta las siguientes preguntas:

Responde... • ¿Qué es el ciclo hidrológico del agua? __________________________________________________________ __________________________________________________________ • ¿Cuál es la importancia del ciclo hidrológico del agua? __________________________________________________________ __________________________________________________________

Fig. 3

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

63

Taller de Ciencias I

2

ACTIVIDAD

PRÁCTICA 3. Modelando el ciclo del agua Instrucciones: Elabora un modelo del ciclo del agua donde observen cómo influye, la temperatura y la presión en los cambios de estado. ¿Qué aprenderé? A reconocer y explicar las etapas del ciclo del agua; a asociar de qué forma los modelos pueden ser una herramienta importante para comprender el funcionamiento de algunos sistemas. Nombre del estudiante: ___________________________________________ Grupo: _______ ENGANCHAR ¿Sabías que? El agua que está en tu cuerpo lleva un largo recorrido por el planeta. Efectivamente, ha pasado por la atmósfera, los océanos, ríos, lagos y por otros seres vivos como los vegetales y frutas que comes, a este proceso se le conoce como: CICLO DEL AGUA. Material: • • • • • • • • •

Bata de laboratorio Plastilina (montaña) Pecera o un recipiente de plástico transparente (de 3 a 4 litros) Plástico auto adherente para tapar la pecera Cinta para asegurar la tapa de la pecera Caja Petri Lámpara Hielo en cubitos Guía de actividades

EXPLORAR Actividad 1. Contesta las siguientes preguntas:. ¿Qué es el ciclo hidrológico del agua? ¿Cuál es la importancia del ciclo hidrológico del agua?

64

ETAPA 6

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E6

EXPLICAR Argumenta junto con tus compañeros y docente. ¿Cuál crees que sea la razón por la que los científicos usan modelos como este (ciclo del agua) para estudiar fenómenos de la naturaleza? ELABORAR Actividad 2. Diseña un modelo del ciclo hidrológico del agua siguiendo este procedimiento: 1. Utiliza plastilina para construir una montaña. 2. Coloca la montaña en el interior de la pecera (océano). 3. Vierte agua hasta que cubra una cuarta parte de la montaña. 4. Tapa la pecera sujetando bien el plástico con cinta para que quede bien estirado. 5. Coloca la caja Petri sobre la tapa de la pecera, justo encima de la montaña y coloca hielo sobre la misma. 6. Enciende la lámpara sobre el océano simulado a 10 cm por encima de la tapa de la pecera. 7. Observa qué cambios ocurren en el interior y anótalos. Resultados: Dibuja tu modelo del ciclo del agua

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

65

Taller de Ciencias I

Actividad 3. Una vez realizado el modelo del ciclo hidrológico del agua respecto a los resultados obtenidos completa el siguiente cuadro. Observaciones 1. ¿Qué parte del modelo simuló la evaporación? ¿Por qué? 2. ¿Qué parte del modelo simuló la condensación? ¿Por qué? 3. ¿Qué parte del modelo simuló la precipitación? ¿Por qué? 4. ¿Cuál fue la fuente de energía del modelo? 5. ¿Qué elementos del ciclo del agua no están representados en el experimento? 6. ¿Cuál crees que es la función del hielo que colocaste en la tapa de la pecera? EVALUAR Retroalimentación reflexiva.

66

ETAPA 6

Respuestas

ETAPA 7 La energía no se crea ni se destruye sólo se transforma, es capaz de modificar a la materia e influir en un sistema de diferentes maneras; puede transferirse por conducción, convección y radiación, lo cual puede comprobarse mediante el desarrollo y uso de modelos, actividades experimentales y/o uso de simuladores.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT4. Sistemas. CT5. Flujos y ciclos de la materia y la energía.

M3. Identifica las formas de transferencia de energía (conducción, convección y radiación), comprobando la ley de conservación de la energía mediante la experimentación, permanece constante antes y después de un fenómeno se transforma en otro tipo de energía.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 7.1. Energía 7.1.1. Tipos de energía 7.1.2. Ley de conservación de la energía. 7.2. Transferencia de energía (conducción, convección y radiación). 7.2.1. Sistemas abiertos y cerrados de transferencia de energía. 7.3. Ciclo de transformación de la energía. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Comprenderás que la energía es parte fundamental de los cuerpos, la cual provoca transformaciones a través de diferentes procesos, algunos cambios causan manifestaciones diferentes como pueden ser: la producción de calor, luz, sonido, etc., para ello es necesario conocer la ley termodinámica que rige la conservación de la energía en los diferentes sistemas.

Taller de Ciencias I ¡Hagamos un calentamiento previo a nuestra clase! Hagamos algunos ejercicios físicos como mover los brazos, sentadillas, mover el dorso en círculos y saltar (el tiempo y cantidad de los ejercicios serán dirigidos por tu docente).

Responde... Ahora contesta de forma individual lo siguiente:

1. ¿Por qué te agitaste al realizar los ejercicios? __________________________________________________________ 2. ¿Qué pasa si permaneces en reposo y decides no hacer los ejercicios? __________________________________________________________ 3. ¿Tu cuerpo tiene algún tipo de energía? __________________________________________________________ 4. ¿Conoces el tipo de energía que tienes en tu cuerpo? __________________________________________________________ 5. ¿Existe alguna transformación en el tipo de energía que tiene tu cuerpo para realizar un trabajo? __________________________________________________________ La energía es la capacidad que poseen los cuerpos para poder efectuar un trabajo a causa de su constitución (energía interna), de su posición (energía potencial) o de su movimiento (energía cinética), Existen diferentes unidades de medida que se utilizan para describir la energía. Las unidades de medida más comunes son: •

El joule (J) En el Sistema Internacional de unidades (SI) la energía se mide en joule (J), nombre otorgado en honor al físico inglés James Prescott Joule (1818-1889). Un joule se define como la cantidad de trabajo realizado por la fuerza constante de un newton (N) al desplazar un cuerpo de un kilogramo a una distancia de un metro, en la misma dirección de la fuerza.

•

Caloría (cal) La caloría se emplea principalmente en la Química y representa la energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius. Esta unidad es muy utilizada para expresar el aporte energético de los alimentos. Se debe distinguir entre la llamada “caloría chica” (cal) y la “caloría grande” (Cal), ya que esta última corresponde a la energía necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua.

•

Newton (N) Es la fuerza que, ejercida sobre un cuerpo de masa de 1 kg, le comunica una aceleración de 1 m/s2.

68

ETAPA 7

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E7

•

British Thermal Unit (BTU) Esta unidad de medida la conocerá el día que vaya a comprar un sistema de aire acondicionado. Proviene del sistema británico de medidas y expresa la cantidad de energía necesaria para calentar una libra (0,454 Kg) de agua en un 0F (0,556 0C). Es igual a 1055 J, en números redondos. 1 BTU = 1055 J.

•

Watt por hora. (Wh). Corresponde a la energía necesaria para sustentar o producir cierta potencia por un tiempo determinado. Esta unidad se emplea habitualmente para cuantificar la energía eléctrica. Recuerda que 1 kWh = 1000 Wh.

Tipos de energía De clasificaciones de energía hay varias. En función de sus propiedades, fuente de origen, entre otras. Todos los cuerpos poseen energía debido a su composición, posición, movimiento u otras propiedades. Estas propiedades dan la siguiente clasificación: • • • • • • •

Energía potencial: energía que acumula un cuerpo debido a su posición Ep = mgh. Energía cinética: la capacidad de realizar trabajo, asociada al movimiento de los cuerpos Ec = ½ mv2 Energía química: energía producida en las reacciones químicas. Energía térmica: la manifestación de energía cinética, suma de las aportaciones microscópicas de las partículas que forman una sustancia y está muy relacionada con la temperatura de la sustancia. Energía eléctrica: movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Energía nuclear: energía almacenada en el núcleo de los átomos. Energía radiante: es la que poseen las ondas electromagnéticas (rayos UVA, rayos infrarrojos,…).

Según su origen. • •

Energías renovables: provienen de fuentes de recursos ilimitados, fuentes que se regeneran. Entre ellas: Energía eólica (del viento), Energía solar, hidráulica (de la fuerza del agua), geotérmica (del subsuelo), mareomotriz (mareas), biomasa (vegetación). Energías no renovables: provienen de fuentes finitas, agotables. Se pueden distinguir dos tipos energía nuclear y los combustibles fósiles (Carbón, petróleo, gas natural), actualmente muy utilizados en los medios de transporte.

Según su grado de disponibilidad. • •

Energías convencionales. Son aquellas que generan residuos en el proceso de combustión y cumplen un papel significativo en los balances energéticos de los países industrializados, como el carbón, el petróleo o el gas natural. Energías alternativas. Son energías que proceden de fuentes naturales, no producen gases de efecto invernadero y tienen un impacto mucho menor en el medio ambiente. Por ejemplo: la energía eólica y la solar.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

69

Taller de Ciencias I Según su utilización. • •

Energías primarias. Son las energías obtenidas directamente de la naturaleza y se encuentran en su forma original. Por ejemplo: el carbón o la biomasa. Energías secundarias. También se les conoce como energías útiles y finales y son aquellas que se obtienen de las energías primarias mediante un proceso de transformación. Por ejemplo: la electricidad.

La ley de la conservación de la energía establece que la energía total en un sistema aislado permanece constante con el tiempo. La física ha descubierto, a lo largo de los años, que existen varias formas de energía. Estas energías pueden transferirse de un sistema a otro de diversas maneras. Esta condición nos lleva a dos tipos principales de energía: la Energía mecánica que es un total de Energía cinética y potencial y la energía transferida a través del trabajo realizado por las Fuerzas conservativas. “La energía no puede crearse ni destruirse. Sólo puede transformarse de una forma a otra”.

1

Formas y cambios de energía

ACTIVIDAD

Instrucciones: Explora el simulador PhET propuesto por tu docente, deberás seleccionar sistemas, seleccionar símbolos de energía, verás que se arma el sistema ciclista-generador-agua, dar play y podrás identificar como al emplear energía química que conforme va fluyendo por el sistema que se armó, esta energía se convierte en otras, con estas observaciones de manera individual deberás completar el siguiente cuadro: Mecanismo

Tipo de generador (rueda de timón o celda solar)

Tipos de energías identificadas

Producto que se obtiene (vapor, foco encendido o abanico)

Ciclista Chorro de agua Rayos solares Vaporera caliente

Puedes escanear el código QR o ingresar al link:

https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-changes/ latest/energy-forms-and-changes_all.html?locale=es

70

ETAPA 7

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E7

Transferencia de energía La conducción, la convección y la radiación son las tres formas de transferencia del calor. El calor es la energía que pasa de un cuerpo o sistema a otro. La transferencia de calor sólo se produce cuando existe una diferencia de temperatura entre dos cosas. En la conducción, la transferencia de calor ocurre cuando un cuerpo u objeto está en contacto con otro. La convección, en cambio, se produce por movimiento de gases o líquidos a diferentes temperaturas. Por su parte, la radiación es una transferencia de calor sin que los cuerpos estén en contacto. Por eso, ésta se da mediante la emanación de energía a través de ondas electromagnéticas. Un ejemplo que ilustra esto sería el de una olla de agua hirviendo: el fuego calienta la olla (radiación), el metal de la olla calienta el agua (conducción) y el agua caliente sube por efecto del calor (convección). La conducción es una forma de transferencia del calor que se da cuando dos cuerpos están en contacto o cuando pasa el calor de un lado a otro de un mismo cuerpo. Por ejemplo, si calentamos un extremo de una vara de hierro, el otro extremo se calentará al rato, a pesar de no estar en contacto directo con la fuente de calor. El mecanismo de transferencia del calor por conducción se basa en el movimiento de los átomos. Al subir la temperatura, los átomos se mueven más rápido y también empujan a los átomos vecinos, transfiriéndoles calor. La convección es la forma de transferencia del calor que se produce por el movimiento de líquidos y gases de zonas calientes a zonas frías. Cuando se calienta un fluido, este se hace menos denso, lo que provoca que suba. Es gracias al proceso de convección que se forman las nubes: el vapor de agua y el aire caliente en la superficie de la Tierra se eleva para luego condensarse como nubes en las alturas. Este tipo de convección es natural o libre, sin la intervención de fuerzas externas. La radiación es la transferencia de calor sin que exista contacto entre los objetos. Esto ocurre a través de las ondas electromagnéticas, como la luz visible, el ultravioleta y el infrarrojo, que se propagan por el espacio. Para que se produzca la radiación del calor no se requiere la presencia de material. Los cuerpos emiten calor por radiación, pero también absorben el calor, dependiendo de la diferencia de temperatura. De hecho, los cuerpos que mejor absorben también son buenos emisores. Por ejemplo, una superficie negra absorbe mejor las radiaciones, pero también emiten más que una superficie blanca.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Así, la emisión depende de la temperatura del cuerpo, a mayor temperatura, mayor emisión de calor. COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

71

Taller de Ciencias I Sistemas abiertos y cerrados de transferencia de energía ¿Qué es sistema abierto? Los sistemas termodinámicos se clasifican en abiertos, cerrados o aislados. El sistema abierto es aquel donde energía y materia pueden entrar o salir del sistema. El sistema cerrado es aquel donde hay transferencia únicamente de energía. El sistema aislado no permite ni la entrada ni la salida de energía o materia. Un sistema abierto es un sistema termodinámico donde se produce la entrada y salida de materia y energía desde y hacia los alrededores. Por ejemplo, la Tierra es un sistema abierto pues entra energía radiante proveniente del Sol y material como meteoritos y gases, y salen de la Tierra satélites artificiales, gases y radiaciones.

Fig. 4

Un sistema abierto puede intercambiar energía con sus alrededores a través de dos formas: trabajo y calor. El trabajo viene dado por el movimiento de un objeto realizado por una fuerza. El calor viene dado por la transferencia de energía térmica, el cuerpo humano es un ejemplo de sistema termodinámico abierto. ¿Qué es sistema cerrado? Un sistema cerrado es un sistema termodinámico donde se produce la entrada y salida de energía desde y hacia los alrededores. En este caso, la materia o sustancias contenidas en el sistema no varían en cantidad. Un ejemplo de sistema cerrado es el de los jardines sellados en vidrios. Podemos hacer crecer un mini jardín dentro de un frasco sellado: las plantas autótrofas sólo requieren de la energía radiante para producir la fotosíntesis. El aire y el agua dentro del frasco no entran ni salen. ¿Qué es sistema aislado?

Fig. 5

Un sistema aislado es un sistema termodinámico donde no se produce entrada y/o salida de materia y energía desde y hacia los alrededores. Ésta en realidad es una condición idealizada, lo más cercano que conocemos de un sistema aislado es un termo cerrado o una jarra Dewar. Las jarras Dewar son fabricadas con la finalidad de mantener gases o líquidos muy fríos (por ejemplo, nitrógeno líquido o hielo seco) o muy calientes, por mayor cantidad de tiempo.

72

ETAPA 7

Fig. 6

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

2

ACTIVIDAD

E7

Cuestionario de transferencia de energía

Instrucciones: Con el apoyo de la información revisada y las explicaciones de tu docente, contesta el siguiente cuestionario sobre transferencia de energía.

Responde... 1. Si tocas las paredes metálicas interiores de un horno cuando estén calientes, con la mano desnuda, estarás en problemas. Pero si metes la mano al aire del horno y la retiras de inmediato no habrá problema. ¿Qué te dice eso acerca de la conductividad del metal y del aire? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. Si caminas rápidamente sobre brasas al rojo vivo, descalzo, es probable que termines sin lesionarte. ¿Cuál es la explicación? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. ¿Por qué materiales como la madera, piel, plumas de aves y hasta la nieve son buenos aislantes? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 4. ¿Un buen aislante evita que el calor pase por él, o tan sólo desacelera su paso? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 5. ¿Cómo se transfiere el calor de un lugar a otro por convección? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 6. ¿En qué forma viaja la energía radiante? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 7. En general, ¿qué se calentará con mayor rapidez una olla negra con agua fría o una plateada con agua fría? __________________________________________________________ __________________________________________________________ COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

73

Taller de Ciencias I 8. El cuerpo humano es un ejemplo de sistema termodinámico abierto, explica por qué. __________________________________________________________ __________________________________________________________ 9. Si quieres que se enfríe en el menor tiempo posible una lata de bebida que está al tiempo deberás ponerla en el compartimiento interno del refrigerador. ¿Qué tipo de sistema hace referencia a esta situación? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 10. ¿Cómo describes un sistema aislado? __________________________________________________________ __________________________________________________________

Ciclo de transformación de la energía Las transformaciones energéticas son procesos que convierten la energía de un tipo (por ejemplo, cinética, potencial gravitacional, energía química) a otro. Cualquier tipo de uso de la energía debe implicar algún tipo de transformación energética. La energía no puede crearse ni destruirse (lo que se denomina conservación de la energía); sin embargo, puede transformarse de un tipo a otro. De hecho, todo proceso útil transforma la energía de una forma a otra. Hay muchas formas o tipos de energía diferentes. Algunos ejemplos de transformaciones energéticas cotidianas son:

Situación

Conversiones energéticas

Frotarse las manos para calentarse

Energía cinética a energía térmica

Uso de una linterna de pilas

Energía química a energía eléctrica (pilas) Energía eléctrica a energía a energía radiante (bombillas)

Un objeto que se acelera al caer

Energía potencial gravitatoria a energía cinética

La energía cinética y la electricidad son las formas más útiles. Son de "alta calidad" porque pueden transformarse casi por completo en cualquier otro tipo de energía. La electricidad, por ejemplo, puede utilizarse fácilmente para generar calor (energía térmica) o luz (energía radiante), romper enlaces químicos (energía química), mover objetos (energía cinética) o levantar objetos (energía potencial gravitatoria). Algunos de los mecanismos de transformación de las energías se representa en el siguiente diagrama:

74

ETAPA 7

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E7

Fig. 6

3

ACTIVIDAD

Relación de la transformación de las energías

Instrucciones: Relaciona las transformaciones energéticas con las fuentes que las generan utilizando diferentes colores. Relaciona los siguientes aparatos con las transformaciones energéticas Horno eléctrico Calefacción de gasoil

Energía mecánica en eléctrica Energía química en térmica

Motor de un coche

Energía eléctrica en térmica

Pila coche eléctrico

Energía eléctrica en mecánica

Aerogenerador

Energía química en eléctrica Energía química en mecánica

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

75

Taller de Ciencias I

4

ACTIVIDAD

Pon a prueba tus conocimientos

Instrucciones: Usa la idea de transformación de la energía que hemos presentado y analiza dos fenómenos que tengas a tu alrededor, comentando en cada caso:

Responde... • ¿Qué formas de energía intervienen? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ • ¿Cuáles se han transformado en otras? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ • ¿De dónde provino la energía inicial en cada caso? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

76

ETAPA 7

ETAPA 8 Los sistemas termodinámicos son una parte del universo que se aísla para su estudio, por lo que se puede llevar al campo experimental mediante prototipos, con los cuales, puede comprobarse la ley de la conservación de la materia y la energía relacionando variables de masa, calor específico y equilibrio térmico.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT3. Medición. CT6. Estructura y función.

M3. Identifica las formas de transferencia de energía (conducción, convección y radiación), comprobando la ley de conservación de la energía mediante la experimentación, permanece constante antes y después de un fenómeno se transforma en otro tipo de energía.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 8.1. Termodinámica. 8.1.1. Universo, entorno, sistema y límite de sistema. 8.1.2. Transferencia de energía y calorímetro. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN En esta etapa revisarás los fundamentos básicos para entender fenómenos de la naturaleza tales como los cambios y las transformaciones de la energía y las transformaciones de la energía. Los conocimientos de termodinámica te permitirán predecir y explicar la manera en la que ocurren los procesos físicos y químicos.

Taller de Ciencias I TERMODINÁMICA ¿Alguna vez te has preguntado cómo un refrigerador es capaz de enfriar su contenido, o qué tipos de transformaciones se presentan en una planta eléctrica o en el motor de su automóvil, o qué ocurre con la energía cinética de un objeto en movimiento cuando llega al reposo? Es posible aplicar las leyes de la termodinámica para proporcionar explicaciones de éstos y otros fenómenos. ¿Qué es la termodinámica?

QR - Línea del tiempo de la termodinámica

Ahora conviene dirigir la atención al estudio de la termodinámica, que abarca situaciones en que la temperatura o el estado (sólido, líquido o gas) de un sistema cambian debido a transferencias de energía. Como aprenderás, la termodinámica es muy conveniente para explicar las propiedades volumétricas de la materia y la correlación entre estas propiedades y los mecanismos de átomos y moléculas. El desarrollo histórico de la termodinámica fue paralelo al de la teoría atómica de la materia. Hacia 1820 los experimentos químicos habían proporcionado evidencia contundente de la existencia de los átomos. En aquella época, los científicos reconocieron que entre la termodinámica y la estructura de la materia debía existir una conexión. En 1827, el botánico Robert Brown reportó que granos de polen suspendidos en un líquido se movían erráticamente de un lugar a otro como si estuvieran bajo agitación constante. En 1905, Albert Einstein usó la teoría cinética para explicar la causa de este movimiento errático, conocido en la actualidad como movimiento browniano. Einstein explicó este fenómeno al suponer que los granos están bajo bombardeo constante de moléculas “invisibles” en el líquido, y que son éstas las que se mueven erráticamente. Esta explicación dio luz a los científicos acerca del concepto de movimiento molecular y proporcionó credibilidad a la idea de que la materia está hecha de átomos. En estos términos se forjó una conexión entre el mundo cotidiano y los bloques constructores invisibles que conforman este mundo.

Fig. 1

78

ETAPA 8

QR - La termodinámica

2.° semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

1

E8

Línea del tiempo de termodinámica

ACTIVIDAD

Instrucciones: Entra a la siguiente dirección y desarrolla una línea del tiempo de la termodinámica con la información que podrás ver en esta presentación y en el QR. Link:

https://prezi.com/p/ro5ga0soovwh/linea-del-tiempo-sobre-loscientificos-que-aportaron-en-la-teoria-de-la-termodinamica/

UNIVERSO, ENTORNO, SISTEMA Y LÍMITE DE SISTEMA En el modelo de sistema la atención se dirige a una porción pequeña del Universo, el sistema, y se ignoran detalles del resto del Universo afuera del sistema. Una habilidad vital para aplicar el modelo de sistema a problemas es la identificación del sistema. Un sistema válido: • Puede ser un objeto simple o partícula. • Puede ser una colección de objetos o partículas. • Puede ser una región de espacio (como el interior del cilindro de combustión de un motor de automóvil). • Puede variar en tamaño y forma (como una bola de goma, que se deforma al golpear una pared). Identificar la necesidad de un enfoque de sistema para resolver un problema (en oposición al enfoque de partícula) es parte del paso Categorizar en la "Estrategia general para resolver problemas". Se debe de recordar que los sistemas están clasificados como aislados, cerrados y abiertos.

Fig. 2 COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

79

Taller de Ciencias I

Fig. 3. Características de la frontera del sistema

Identificar el sistema particular es una segunda parte de esta etapa. No importa cuál sea el sistema particular en un problema dado, se identifica una frontera de sistema: una superficie imaginaria (que no necesariamente coincide con una superficie física) que divide al Universo del sistema y el entorno que lo rodea. Como ejemplo, examine una fuerza aplicada a un objeto en el espacio vacío. Se puede definir el objeto como el sistema y su superficie como la frontera del sistema. La fuerza aplicada a él es una influencia sobre el sistema desde el entorno que actúa a través de la frontera del sistema. Es importante considerar las características de la frontera de sistema o pared, el sistema está confinado por una frontera que lo separa del entorno, el espesor de esta frontera es matemáticamente cero por lo que la frontera no puede contener materia u ocupar algún lugar en el espacio.

2

ACTIVIDAD

Instrucciones: Identifica universo, entorno, sistema (aislado, abierto y cerrado) y límite de sistema (pared) en las siguientes imágenes:

80

ETAPA 8

2.° semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E8

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA Y CALORÍMETRO El concepto de energía es uno de los temas más importantes en ciencia e ingeniería. En la vida cotidiana se piensa en la energía en términos de combustible para transporte y calentamiento, electricidad para luz y electrodomésticos, y alimentos para el consumo. No obstante, estas ideas no definen la energía; sólo dejan ver que los combustibles son necesarios para realizar un trabajo y que dichos combustibles proporcionan algo que se llama energía. La energía está presente en el Universo en varias formas. Todo proceso físico que ocurra en el Universo involucra energía y transferencias o transformaciones de energía. Por desgracia, a pesar de su extrema importancia, la energía no es fácil de definir. Se tiene experiencia cotidiana con velocidades y fuerzas, por ejemplo. Aunque se tengan experiencias con la energía, como cuando se acaba la gasolina o con la pérdida del servicio eléctrico después de una tormenta violenta, la noción de energía es más abstracta. Y entonces, ¿qué es la energía? Observa la siguiente figura y consulta el QR, en ellos podrás ver la definición y clasificación de la energía.

Fig. 4. Definición y clasificación de energía COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

81

Taller de Ciencias I Como se ha visto, sobre un objeto que se representa como partícula pueden actuar fuerzas diferentes, resultando un cambio en su energía cinética. Esta situación muy simple es el primer ejemplo del modelo de un sistema no aislado, en él la energía cruza la frontera del sistema durante cierto intervalo de tiempo debido a una interacción con el medio ambiente. Este escenario es común en problemas de física. Si un sistema no interactúa con su medio ambiente, es un sistema aislado. La interacción del sistema con su entorno es el trabajo invertido por la fuerza externa, y la cantidad que cambia en el sistema es la energía cinética. Hasta el momento sólo se ha visto una forma de transferir energía a un sistema: trabajo. Enseguida se mencionan otras formas de transferencia de energía hacia o desde un sistema. El trabajo, es un método para transferir energía hacia un sistema mediante la aplicación de una fuerza al sistema y causar un desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza, en otras palabras, la energía potencial es transformada mediante el trabajo.

QR-Termodinámica

Fig.5

Las ondas mecánicas son un medio de transferencia de energía al facilitar que una perturbación se propague a través del aire u otro medio. Es el método mediante el que la energía (que usted detecta como sonido) deja su radio reloj a través de la bocina y entra a sus oídos para estimular el proceso de audición. Otros ejemplos de ondas mecánicas son las ondas sísmicas y las ondas oceánicas.

QR - Transferencias de calor Fig. 6

82

ETAPA 8

2.° semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E8

El calor es un mecanismo de transferencia de energía que se activa mediante una diferencia de temperatura entre dos regiones del espacio. Por ejemplo, el mango de una cuchara dentro de una taza con café se calienta porque los electrones y átomos en movimiento constante en la parte sumergida de la cuchara chocan con los más lentos en la parte cercana del mango. Dichas partículas se mueven más rápido debido a las colisiones y chocan con el siguiente grupo de partículas lentas. Por lo tanto, la energía interna del mango de la cuchara se eleva a causa de la transferencia de energía debida a este proceso de colisión.

QR - Transferencia de calor

Fig. 7

La transferencia de materia involucra situaciones en las cuales la materia cruza físicamente la frontera de un sistema, transportando energía. Los ejemplos incluyen llenar el tanque de su automóvil con gasolina y transportar energía a las habitaciones de su hogar mediante circulación de aire caliente del horno, un proceso llamado convección.

QR - Climatología y conceptos térmicos. Fig. 8

La transmisión eléctrica es la transferencia de energía mediante corrientes eléctricas. Es como se transfiere energía en su secadora de pelo, sistema de sonido o cualquier otro dispositivo eléctrico. La radiación electromagnética se refiere a las ondas electromagnéticas como la luz, microondas y ondas de radio. Los ejemplos de este método de transferencia incluyen cocinar una papa en su horno de microondas y la energía luminosa que viaja del Sol hacia la Tierra a través del espacio. Una característica central de la aproximación de energía es la noción de que no se puede crear ni destruir energía, la energía siempre se conserva. Esta característica se ha comprobado en incontables experimentos, y ningún experimento ha demostrado jamás que este enunciado sea incorrecto. COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

83

Taller de Ciencias I Debido a eso, si la cantidad total de energía en un sistema cambia, sólo es porque la energía cruzó la frontera del sistema mediante un mecanismo de transferencia, como alguno de los métodos mencionados anteriormente.

CALOR ESPECÍFICO Cuando se le agrega energía a un sistema y no hay cambio en las energías cinética o potencial del sistema, por lo general la temperatura del sistema aumenta. (Una excepción a esta afirmación sucede cuando un sistema se somete a un cambio de estado, también llamado transición de fase. Si el sistema consiste en una muestra de una sustancia, se encuentra que la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de una masa determinada de la sustancia a cierta cantidad varía de una sustancia a otra. Por ejemplo, la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de 1 kg de agua en 1°C es 4 186 J, pero la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de 1 kg de cobre en 1°C sólo es de 387 J. En la explicación que sigue se usará el calor como ejemplo de transferencia de energía, pero tenga en mente que la temperatura del sistema podría cambiar mediante cualquier método de transferencia de energía. La capacidad térmica C de una muestra particular se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de dicha muestra en 1°C. A partir de esta definición, se ve que, si la energía Q produce un cambio ΔT en la temperatura de una muestra, en tal caso:

Q=CΔT El calor específico c de una sustancia es la capacidad térmica por unidad de masa. Por lo tanto, si a una muestra de una sustancia con masa m se le transfiere energía Q y la temperatura de la muestra cambia en ΔT, el calor específico de la sustancia es:

Q c ≡ ( m Δ T)

El calor específico es en esencia una medida de qué tan insensible térmicamente es una sustancia a la adición de energía. Mientras mayor sea el calor específico de un material, más energía se debe agregar a una masa determinada del material para causar un cambio particular de temperatura. La tabla y QR que a continuación se muestra, menciona calores específicos representativos.

Tabla 1: Calores específicos

A partir de esta definición, es factible relacionar la energía Q transferida entre una muestra de masa m de un material y sus alrededores con un cambio de temperatura ΔT como: Q = mc Δ T

84

ETAPA 8

2.° semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E8

Calorimetría Una técnica para medir calor específico involucra el calentamiento de una muestra en alguna temperatura conocida Tx, al colocarla en un recipiente que contenga agua de masa conocida y temperatura Tw < Tx, y medir la temperatura del agua después de que se logra el equilibrio. Esta técnica se llama calorimetría, y los dispositivos donde se presenta esta transferencia de energía se llaman calorímetros. Si el sistema de la muestra y el agua está aislado, el principio de conservación de energía requiere que la cantidad de energía que sale de la muestra (de calor específico desconocido) sea igual a la cantidad de energía que entra al agua. La conservación de energía permite escribir la representación matemática de este enunciado energético como

Qfrío = -Qcaliente Suponga que mx es la masa de una muestra de alguna sustancia cuyo calor específico quiere determinar. Sean cx su calor específico y Tx su temperatura inicial. Del mismo modo, sean mw , xw y Tw los valores correspondientes para el agua. Si Tf es la temperatura de equilibrio final después de mezclar todo, la ecuación muestra que la transferencia de energía para el agua es mw cw (Tf -Tw ), que es positivo porque Tf >tw y que la transferencia de energía para la muestra de calor específico desconocido es mx cx (Tf - Tx), que es negativa.

Al sustituir estas expresiones en la ecuación se obtiene:

mω cω (Tf - Tω ) = -mx cx (Tf - Tx) Ejemplo 1: Un lingote de 0.050 0 kg de metal se calienta a 200.0°C y después se deja caer en un calorímetro que contiene 0.400 kg de agua inicialmente a 20.0°C. La temperatura de equilibrio final del sistema mezclado es 22.4°C. Encuentre el calor específico del metal.

mω cω (Tf - Tω ) = -mx cx (Tf -Tx ) (0.400 kg)(4 186 J / kg ∙ °C) (22.4°C - 20.0°C) = -(0.050 0 kg)(cx)(22.4°C - 200.0°C) cx=453 J / kg ∙ °C Probablemente el lingote es parecido al hierro, como se puede ver al comparar este resultado con la información mostrada en la tabla de calores específicos. La temperatura del lingote inicialmente está arriba del punto de vapor. Por lo tanto, parte del agua se puede vaporizar cuando el lingote se deje caer en el agua. Se supone que el sistema está sellado y este vapor no escapa. Ya que la temperatura de equilibrio final es menor que el punto de vapor, cualquier vapor que resulte se vuelve a condensar de regreso en agua.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

85

Taller de Ciencias I

3

ACTIVIDAD

Resuelve el siguiente ejercicio referente al uso de un calorímetro, considera que este mismo cálculo será el que tendrás que hacer en tu reporte de la práctica propuesta para esta etapa de la progresión. 1. Se tiene dentro de un calorímetro 25 ml de agua a temperatura ambiente, se le agregan 5 ml de agua caliente, si la temperatura final de los 30 ml de agua es de 33.2 grados centígrados, ¿cuál era la temperatura inicial del agua caliente? Considera que la densidad del agua es de 1g/ml, el calor específico del agua lo encontrarás en la tabla.

PRÁCTICA 4. Diseño de un calorímetro Instrucciones: Realiza la siguiente práctica de ciencias. Nombre del estudiante: ___________________________________________ Grupo: _______

QR - Cómo se calculan las calorías de los alimentos Fig. 9

ENGANCHAR ¿Cómo crees tú que se calculan las calorías de todo lo que te comes? ¿Crees que un calorímetro sirva para medir dichas calorías?

86

ETAPA 8

2.° semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E8

EXPLORAR Para este experimento se requieren los siguientes materiales: 1. Recipiente en el que tiene lugar el proceso. Este recipiente está integrado en un sistema de aislamiento mediante el cual se trata de evitar las pérdidas de calor por radiación o convección. 3 vasos de foam, algodón, bisturí). 2. Dispositivo para la medida de cambios de temperatura (termómetro). 3. Dispositivo para el calentamiento e instrumental de laboratorio (mechero, vaso de precipitados). 4. Dispositivo de mezcla de componentes (agitador).

QR - Calorimetría Fig. 10

Procedimiento: 1. Montar el sistema que consiste en poner un vaso de foam dentro de otro con una tapa como se muestra en la figura. 2. Vaciar 40 ml de agua a temperatura ambiente (Ti) en el calorímetro, medir su temperatura y registrarla. 3. Calentar 50 ml de agua y posteriormente vaciarla dentro del calorímetro donde están los otros 40 ml de agua (esto lo hará el docente ya que será el único que conocerá la temperatura del agua caliente). 4. Agitar y medir la temperatura final del sistema Tf. 5. Aplicar la ley de equilibrio termodinámico Q agua caliente = -Q agua fría donde Q= C m ΔT. 6. Considera que la densidad del agua es 1g/ml y el calor específico del agua es c=4184J/g °C. 7. Con los datos obtenidos llena la siguiente tabla y calcula la temperatura inicial del agua caliente.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

87

Taller de Ciencias I

ELABORAR Experiencias de aprendizaje Resultado y análisis de resultados Elaborar una tabla donde se capturan los datos obtenidos del experimento. Temperatura inicial

Temperatura final

40 mililitros de agua

50 mililitros de agua

EXPLICAR • ¿Qué sucede con la energía cinética en ambos sistemas antes y después de juntar agua caliente? • Con agua fría. • ¿Por qué crees tú que se requiere material aislante para fabricar el calorímetro? • ¿La energía térmica fluye del frío al caliente o del caliente al frío? • Con tus respuestas escribe tu conclusión.

EVALUAR Reporte de práctica basado en el método científico.

88

ETAPA 8

ETAPA 9 Los polímeros son macromoléculas sintetizadas a partir de unidades estructurales llamadas monómeros los cuales se agrupan entre sí mediante catalizadores. Estos polímeros pueden convertirse en productos contaminantes y provocar efectos adversos a la salud y al ambiente, de ahí la importancia de promover experiencias activas para favorecer la solución a las problemáticas ambientales.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT2. Causa y efecto. CT5. Flujos y ciclos de la materia y la energía. CT6. Estructura y función.

M4. Identifica los materiales sintéticos que se usan en su comunidad y lleva a cabo actividades de experiencia activa para su reutilización, promoviendo la producción de materiales biodegradables con el fin de mitigar el impacto ambiental que genera.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 9.1. Macromoléculas. 9.1.1. Clasificación de polímeros en base a su estructura: Lineales y ramificados. 9.1.2. Por su origen: Naturales y sintéticos. 9.1.3. Por su composición: Homopolímeros, copolímeros. 9.1.4. Por su comportamiento térmico: termoestables y termoplásticos. 9.2. Contaminación con polímeros. 9.3. Reciclaje de polímeros. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Conocerás que actualmente en nuestro país existe una amplia gama de polímeros naturales y sintéticos de los cuales sobresalen los sintéticos, que desafortunadamente son los que se producen en mayor volumen porque sus procesos de producción son más baratos, por tanto, para poder contribuir a la reducción de esta contaminación, se han empleado técnicas de reciclaje altamente efectivas para distintos plásticos con la finalidad de generar responsabilidad social y promover buenos hábitos de consumo.

Taller de Ciencias I ¿HAS IMAGINADO CÓMO SERÍA TU VIDA SIN POLÍMEROS? Probablemente no, porque estos materiales están por todas partes. Los polímeros son moléculas grandes creadas a partir de la unión de pequeñas unidades llamadas monómeros. Están presentes en objetos cotidianos como los plásticos, la ropa, los cosméticos y hasta en el ADN. Conocer la diferencia entre los polímeros artificiales y naturales es fundamental para entender cómo utilizamos estos materiales en nuestro día a día. Polímero es una noción cuyo origen etimológico se encuentra en la lengua griega y se refiere a algo formado por diversos componentes. Y es que así lo certifica su origen etimológico. En concreto, deriva del griego, exactamente de la suma de dos elementos como son el prefijo “poli-”, que es equivalente a “muchos”, y el sustantivo “meros”, que puede traducirse como “partes”. La acepción más habitual del término hace mención a un compuesto, ya sea sintético, natural o químico, que se crea a través de un fenómeno conocido como polimerización, a partir de la repetición de unidades estructurales. Para entender la relación entre monómeros y polímeros, es importante conocer su definición. Los monómeros son moléculas pequeñas y simples que se unen mediante enlaces químicos para formar moléculas más grandes y complejas llamadas polímeros. Los polímeros pueden estar formados por miles o incluso millones de monómeros unidos entre sí.

Fig. 1

Los polímeros están presentes en muchos objetos en nuestra vida diaria. Algunos ejemplos comunes incluyen: • • • •

Plásticos: botellas, bolsas, juguetes, envases. Fibras textiles: ropa, alfombras, cortinas. Materiales de construcción: tuberías, cubiertas de techos, aislamiento. Adhesivos: pegamento, cinta adhesiva.

Un poco de historia Los trabajos que hicieron Henri Braconnot en 1811 y Christian Schönbein en 1845, fueron los pioneros en el descubrimiento de la nitrocelulosa que, cuando era tratada con alcanfor producía un polímero, conocido como celuloide, que pasó a ser el primer termoplástico. La nitrocelulosa disuelta en éter o acetona se convertía en colodión. Éste era usado como vendaje desde la Guerra Civil Estadounidense. El acetato de celulosa fue hecho en 1865. En 1834, Friedrich Ludersdorf y Nathaniel Hayward de forma independiente descubrieron que añadiendo azufre al caucho en estado natural ayudaba a prevenir que el material llegara a ser pegajoso. En 1844, Charles Goodyear recibió una patente por inventar la vulcanización del caucho con azufre y añadiendo calor. Thomas Hancock hubo recibido una patente por el mismo proceso un año antes, pero en el Reino Unido.

90

ETAPA 9

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E9

En 1884, Hilaire de Chardonnet creó la primera planta artificial basada en celulosa regenerada, o rayón viscoso, como un sustituto de la seda, pero era muy inflamable. En 1907, Leo Baekeland creó el primer polímero sintético, un polímero termoestable hecho con fenol-formaldehído, conocido como Baquelita. El celofán fue inventado en 1908 por Jocques Brandenberger, quién bañó a las hojas de rayón viscoso en ácido. En 1922, Hermann Staudinger fue el primero en proponer que los polímeros consisten en una larga cadena de átomos sostenidas juntas por enlaces covalentes. Él propuso nombrar a estos compuestos macromoléculas. Antes de eso, los científicos creían que los polímeros eran grupos de moléculas llamadas coloides, sin masa molecular definida sostenidas juntas por alguna fuerza desconocida. Staudinger recibió el Premio Nobel de Química en 1953. Wallace Carothers inventó el primer caucho sintético llamado neopreno en 1931, al igual que el primer poliéster, que fue el nailon en 1935, como reemplazo de la seda. A Paul Flory le fue concedido el Premio nobel de Química en 1974 por su trabajo en el polímero random coil en la década de 1950. Stephanie Kwolek desarrolló el Aramid, o un nailon aromático llamado Kevlar, que fue patentado en 1966. En la actualidad existen un gran número de polímeros a nivel comercial, incluyendo materiales compuestos, como fibra de carbono-epoxi, poliestireno-polibutadieno o (HIPS), acrilonitrilobutadieno-estireno o (ABS), entre otros que se combinan para obtener los mejores resultados. También existen polímeros diseñados para trabajar a altas temperaturas en motores de automóviles. Esquemáticamente los polímeros se subdividen en biopolímeros y polímeros sintéticos según su origen. Cada una de estas clases de compuestos puede cambiar ser subdivididas a otras clases más específicas en relaciones a su uso, propiedades y características físico-químicas. Biopolímeros: Éstos son producidos por organismos vivos: • • • • •

Proteínas estructurales (colágeno, queratina, elastina). Proteínas funcionales (enzimas, hormonas). Polisacáridos estructurales (celulosa, quitina). Polisacáridos de reserva (almidón, glucógeno). Ácidos nucleicos (ADN, ARN).

Para entender mejor la estructura de los polímeros naturales, es importante conocer que hay dos tipos principales: los polisacáridos y las proteínas. Los polisacáridos son azúcares complejos que se unen por medio de enlaces glucosídicos. Los ejemplos más conocidos de polisacáridos son la celulosa, la quitina y el almidón. Por otro lado, las proteínas están formadas por aminoácidos, que son las unidades básicas de su estructura. Fig. 2. Polisacáridos

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

91

Taller de Ciencias I

Fig. 3. Proteínas

Cada molécula de una proteína se une a través de enlaces peptídicos, que crean una cadena. Las proteínas pueden plegarse en estructuras más complejas como alfa-hélices, beta-láminas, etc. En cambio, los polisacáridos suelen ser lineales, aunque pueden plegarse y enrollarse de manera más compleja. Además de su estructura, los polímeros naturales también tienen propiedades específicas que los hacen únicos. Por ejemplo, la celulosa es resistente y difícil de romper debido a su estructura de múltiples capas. Por otro lado, la elastina es muy flexible, pero a la vez muy fuerte, lo que la hace ideal para ser utilizada en tejidos como la piel. Entre los polímeros naturales, los que se obtienen del reino vegetal o animal, que más presencia tienen en nuestra vida diaria se encuentran los siguientes: • Algodón, que se forma a partir de lo que es celulosa. • Seda, que tiene un elevado coste en el mercado ya que se realiza para acometer la confección de tejidos de gran calidad y sofisticación. • Hule, que se obtiene de los árboles de hevea y que también se emplea con frecuencia en el día a día. • Lana, que es el pelo de las ovejas y que se utiliza para darle forma a un sinfín de prendas textiles, por ejemplo. En resumen, los polímeros naturales son esenciales en nuestra vida cotidiana y su estructura es clave para entender sus propiedades y aplicaciones. Al comprender estos conceptos, podemos tener una mejor idea de cómo se fabrican estos materiales y cómo funcionan en nuestro día a día.

92

ETAPA 9

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

1

ACTIVIDAD

E9

Tabla de polímeros naturales

Instrucciones: De manera individual completa el cuadro de los polímeros naturales, puedes apoyarte en el video proporcionado. Puedes escanear el código o meterte al link de video: Clasificación de los polímeros:

https://www.youtube.com/watch?v=6Met4sgCt0A&ab_ channel=UniversitatPolit%C3%A8cnicadeVal%C3%A8ncia-UPV

Tipo de polímero

Unidades básicas de estructura

Ejemplos de materiales naturales

Polisacáridos

Proteínas

Polímeros sintéticos Estos polímeros son usados para plásticos, fibras, pinturas, materiales de construcción, mobiliarios, partes mecánicas y adhesivos. Éstos se dividen a su vez en: •

Polímeros termoplásticos: Polietileno, Teflón, poliestireno, polipropileno, poliéster, poliuretano, polimetilmetacrilato, cloruro de vinilo, nylon, rayón, celulosa, silicona, fibra de vidrio, entre otras.

•

Plásticos termoestables: Caucho vulcanizado, Baquelita, Kevlar y poliepóxido.

En la actualidad, los productos elaborados con polímeros sintéticos forman parte de nuestra vida cotidiana. Desde envases de alimentos y bebidas, hasta objetos de uso diario, como cepillos de dientes, juguetes y piezas para la construcción de edificios. Sin embargo, su uso indiscriminado y mal manejo puede generar graves perjuicios para la salud humana y el medio ambiente.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

93

Taller de Ciencias I

Tipos de polímeros sintéticos: • Poliéster • Poliuretano • Polietileno • Polipropileno • Poliacrilonitrilo Clasificación y características generales de los tipos de plásticos. Mediante la polimerización se van enganchando los monómeros y pueden hacerlo de diversas formas: • • • •

Estructura lineal termoplásticos (acrílico, nylon) Estructura ramificada termoplásticos (polietileno) Estructura de cadenas cruzadas elastómeros (caucho) Redes moleculares plásticos termoestables (epoxi, resinas fenólicas)

Termoplásticos Son polímeros que se forman por adición de estructuras de moléculas largas con fuertes enlaces atómicos. Entre moléculas contiguas hay enlaces de Van der Wals, que varían con la temperatura. Al elevar éstas y dado que estas fuerzas son débiles, se puede producir un desplazamiento entre capas. La mayoría consisten en cadenas principales muy largas de átomos de carbono enlazados entre sí. Las largas cadenas moleculares se enlazan entre sí mediante enlaces secundarios. Los termoplásticos pueden deformarse aplicándoles calor de la siguiente manera: Cuando calentamos el plástico, los enlaces entre cadenas se rompen, lo cual implica que las cadenas pueden moverse y adquirir un aspecto diferente. Así las uniones se restablecen cuando se enfría el plástico, manteniendo su nueva forma. Como normalmente las moléculas son distintas, en los plásticos no hay una temperatura de fusión definida: se ablandan a lo largo de un intervalo de temperaturas. Ejemplos de termoplásticos son las poliamidas (Nylons), polietileno, policloruro vinilo (PVC), teflón, ABS, polipropileno, policarbonatos, poliésteres TP y poliestireno.

Termoestables o duroplásticos Se llaman así porque una vez que han adquirido una forma, ésta no puede ser alterada. La estructura es de red molecular; una vez fraguados no se reblandecen con la temperatura, manteniendo una estructura termofija sin variación sensible de la resistencia hasta que llegan a una temperatura a la que arden.

94

ETAPA 9

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E9

No se pueden conformar por reblandecimiento, pero se pueden mecanizar. No pueden ser refundidos ni remoldeados. Si los exponemos a temperaturas demasiado elevadas se degradan o descomponen. Por todas estas razones no se pueden reciclar. Hay muchos termoestables que fraguan a temperatura ambiente, sólo con una reacción química. La mayoría de los termoestables consisten en una red covalente de átomos de carbono entrelazados fuertemente entre sí para formar un sólido rígido. Las uniones entre las cadenas son tan fuertes que no se pueden destruir al calentar el plástico. Esto implica que el termoestable siempre mantiene su forma. Los polímeros basados en el formaldehído son ejemplos clásicos de termoestables. Las resinas epoxi son también ejemplos de termoestables. Las ventajas de los termoestables para su aplicación en ingeniería son: • • • • • •

Alta estabilidad térmica. Alta rigidez. Alta estabilidad dimensional. Alta resistencia a la fluencia y a la deformación bajo carga. Bajo peso. Buenas propiedades como aislante eléctrico y térmico.

Muchos termoestables se utilizan en forma de dos componentes: Resina (que contiene los agentes de curado, endurecedores y plastificantes) + Materiales de refuerzo (fibras orgánicas u inorgánicas).

Elastómero Gran familia de polímeros amorfos, con baja temperatura de cristalización. Tienen un módulo elástico muy bajo, por lo que con pequeñas tensiones se producen grandes deformaciones elásticas hasta la rotura. Tienen una elevada histéresis. Una vez conformados no se les puede cambiar sin transiciones químicas, ejemplos: • • •

Caucho. Gomas sintéticas: caucho sintético, etileno propileno, siliconas (resistencia térmica hasta 315º C). Poli-butadieno, de elevada resistencia mecánica y a la abrasión.

Todos estos plásticos se suelen aditivar para: • • • •

Mejorar las propiedades mecánicas. Reducir el precio (con serrín, fibras textiles, talco, etc.) Mejorar la moldeabilidad. Darles color.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

95

Taller de Ciencias I

2

ACTIVIDAD

Tabla de polímeros sintéticos

Instrucciones: De manera individual completa el cuadro de los polímeros sintéticos, puedes apoyarte en el video proporcionado consultar en las fuentes proporcionadas por tu docente. Puedes escanear el código o meterte al link de video: Clasificación de los polímeros:

https://www.youtube.com/watch?v=6Met4sgCt0A&ab_ channel=UniversitatPolit%C3%A8cnicadeVal%C3%A8ncia-UPV

Polímero

PET

PVC

Nylon

Poliestireno

96

ETAPA 9

Monómero

Objeto cotidiano

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E9

Perjuicios de los polímeros sintéticos en la vida El uso masivo de polímeros sintéticos puede generar graves consecuencias para la salud humana, entre las cuales podemos destacar: •

• •

Contaminación de alimentos y bebidas: algunos tipos de plásticos, como el policarbonato, contienen bifenilos policlorados (PCB), sustancias consideradas como contaminantes orgánicos persistentes que pueden migrar a los alimentos y bebidas almacenados en ellos, aumentando el riesgo de desarrollar ciertas enfermedades. Alergia e irritación de la piel: algunos productos químicos presentes en los polímeros pueden generar reacciones alérgicas e irritación en la piel, especialmente en personas con piel sensible o susceptibles a desarrollar dermatitis. Problemas respiratorios: los polímeros sintéticos pueden liberar partículas finas al aire, que al ser inhaladas pueden afectar el sistema respiratorio, provocando tos, asma y otros problemas de salud.

Además de los efectos en la salud humana, los polímeros sintéticos también tienen un impacto negativo en el medio ambiente, ya que son materiales que tardan cientos de años en degradarse, acumulándose en ríos, mares y tierras, afectando la flora y fauna silvestre. Los autores de un estudio realizado en la Universidad de Hawai recientemente informaron otra buena razón para redoblar los esfuerzos mundiales contra la contaminación por plásticos: cuando los plásticos se descomponen, emiten metano y etileno, dos potentes gases de efecto invernadero, y la tasa de emisión aumenta con el tiempo. Las emisiones ocurren cuando los materiales plásticos están expuestos a la radiación solar ambiental, ya sea en el agua o en el aire, pero en el aire, las tasas de emisión son mucho más altas. Los investigadores probaron policarbonato, acrílico, polipropileno, tereftalato de polietileno, poliestireno, polietileno de alta densidad y polietileno de baja densidad, materiales utilizados en envases de alimentos, textiles, materiales de construcción y diversos artículos de plástico. "El polietileno de baja densidad emite estos gases cuando es incubado en el aire a velocidades aproximadamente 2 y 76 veces más altas que cuando se incuba en agua, en el caso del metano y el etileno, respectivamente", dice el estudio. "Nuestros resultados muestran que los plásticos representan una fuente hasta ahora no reconocida de gases traza relevantes para el clima que se espera aumente a medida que se produce y acumula más plástico en el medio ambiente", concluye el estudio.

Las bolsas de plástico son las más dañinas El etileno es ampliamente utilizado en la industria química y su producción global (más de 150 millones de toneladas en 2016) supera a la de cualquier otro compuesto orgánico. Gran parte de esta producción se destina al polietileno. El polietileno, utilizado en bolsas de compras, es el polímero sintético más producido y descartado a nivel mundial y, de los compuestos estudiados, es el emisor más prolífico de metano y etileno.

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

97

Taller de Ciencias I En los últimos 50 años, la fabricación de polímeros se ha acelerado. Se estima que se han producido más de 8 mil millones de toneladas de plástico virgen desde 1950. Se espera que los niveles actuales de producción anual se dupliquen en los próximos 20 años. "Dado el crecimiento esperado en la producción de plástico en todo el mundo, es importante para los fabricantes de plásticos, así como para los gobiernos que luchan contra el cambio climático, comprender el alcance de las emisiones de metano y etileno del plástico y su impacto en los ecosistemas", dice Niklas Hagelberg, experto en cambio climático de ONU Medio Ambiente. "El polietileno, como otros plásticos, no es inerte y se sabe que libera aditivos y otros productos de degradación en el medio ambiente a lo largo de su vida útil", dice el estudio de Hawai. "Por ejemplo, el aditivo bisfenol-A utilizado en la fabricación de muchos productos plásticos se lixivia mientras el plástico envejece y gases de hidrocarburos se producen durante la descomposición a alta temperatura (> 202 ° C)”. "Estos productos químicos varían entre los diferentes tipos de plástico y, una vez que se liberan, algunos pueden ser tóxicos y tener efectos adversos sobre el medio ambiente y la salud humana. Los procesos de degradación no sólo afectan la integridad química del plástico, sino que también resultan en la fragmentación del polímero en unidades más pequeñas que aumentan el área de superficie expuesta a los elementos", advierte el estudio. Estos hallazgos otorgan un impulso y una legitimidad adicional a los esfuerzos encabezados por ONU Medio Ambiente y sus aliados para luchar contra la contaminación por plástico. En 2017, ONU Medio Ambiente lanzó la campaña #SinContaminación por plásticos, que ha canalizado los esfuerzos de organizaciones, gobiernos e innumerables autoridades locales por un medio ambiente libre de plásticos.

¿Qué les sucede a los polímeros cuando se desechan? Después de que los polímeros se convierten en productos comerciales y se venden al consumidor, se utilizan durante algún tiempo y luego se desechan. Hasta los años 90, casi 90% de los materiales poliméricos en uso comercial se enterraban en basureros, y alrededor de 10% se incineraban. Técnicamente el reciclaje de polímeros incluye plantas de reciclaje y desperdicio post-consumidor. La planta de reciclaje involucra el remolido y el refundido del polímero chatarra que nunca dejó la planta en un producto terminado. El desperdicio post-consumidor incluye todos los materiales poliméricos que se desecharon después de dejar la planta. El PVC es difícil de reciclar en parte porque rara vez se utiliza solo. Generalmente, el PVC comercial es tratado con antioxidantes, agentes colorantes, plastificadores y aditivos para hacerlo más resistente a la luz ultravioleta. El PVC también requiere más energía de proceso para fabricarse que cualquiera de los termoplásticos principales. La imagen debajo muestra un diagrama de flujo resumido del proceso Vinyloop®:

98

ETAPA 9

2°. semestre

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

E9

Fig. 4

Para facilitar el proceso de clasificación, la Society of Plastics Industry desarrolló un código de identificación que se coloca en la mayoría de los productos de polímero.

Fig. 5

El sistema de numeración no implica que todos estos polímeros sean reciclados. En la mayoría de las comunidades, el PET y el HDPE (polietileno de alta densidad) se aceptan para el reciclaje. En algunos casos, el LDPE (polietileno de baja densidad) se recicla, pero pocas compañías comerciales encuentran económico el reciclaje de otros polímeros. Los termoestables no son reciclables. El PET es uno de los polímeros más fácil de reciclar. Las botellas de bebida se clasifican por color, luego se muelen como pellets y se lavan. Las pellets limpias se recolectan y tienen muchos usos, incluyendo las fibras de tapetes, botellas nuevas y relleno para almohadas. Existe un empuje significativo para el diseño para el reciclaje (DFR), esfuerzo para considerar las consecuencias del ciclo de vida al diseñar un material o producto, el cual en esencia pretende considerar el ciclo de vida en el diseño del producto. Los diseñadores de productos son animados para utilizar polímeros reciclados en donde sea práctico, y para utilizar un solo polímero en vez de una mezcla, en donde sea práctico. También existe el DFA (diseño para el ambiente) que incluye realizar una valoración del ciclo vital, una evaluación de impactos ambientales y de la energía empleada en la realización de un producto. Todas estas regularizaciones en cuanto al impacto ambiental se han llegado a etiquetar como Ingeniería verde. COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

99

Taller de Ciencias I

3

ACTIVIDAD

Mapa conceptual de polímeros

Instrucciones: De manera individual organiza la información de los polímeros y en plenaria participa con tus compañeros y docente socializando tu actividad.

100

ETAPA 9

E T A P A 10 Los productos biodegradables están compuestos por sustancias que pueden descomponerse por medios biológicos sin generar efectos negativos al ambiente. Es importante promover la elaboración de estos productos a partir de sustancias naturales presentes en la vida cotidiana mediante experiencias activas que favorezcan la preservación del ecosistema.

CONCEPTOS TRANSVERSALES

METAS DE APRENDIZAJE

CT1. Patrones. CT2. Causa y efecto. CT5. Flujos y ciclos de la materia y la energía. CT6. Estructura y función.

M4. Identifica los materiales sintéticos que se usan en su comunidad y lleva a cabo actividades de experiencia activa para su reutilización, promoviendo la producción de materiales biodegradables con el fin de mitigar el impacto ambiental que genera.

CONTENIDOS ESPECÍFICOS 10.1. Materiales biodegradables. 10.1.1. Clasificación de materiales biodegradables. 10.2. Impacto ambiental. 10.2.1. Técnicas de reciclaje. 10.3. Desarrollo sustentable. DESCRIPCIÓN DE LA PROGRESIÓN Reflexionarás sobre cómo nuestros hábitos y actividades cotidianas impactan en el planeta de manera positiva o negativa, reconocerás la importancia de elegir productos biodegradables y proponer alternativas para disminuir el impacto ambiental negativo.

Taller de Ciencias I MATERIALES BIODEGRADABLES

¿Cuántas personas viven en tu casa? ¿Sabías que en México una persona produce casi un kilogramo de basura al día?

Fig. 1

Ahora, imagina que no puedes sacar más la basura de tu casa, ¿qué harías para evitar que se acumule y se descomponga?

Fig. 2

Retomando los contenidos de la etapa anterior, observa las siguientes imágenes e identifica el tipo de polímero al que corresponden.

Responde... • ¿Qué es un polímero? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ • Según su origen, ¿cómo se clasifican los polímeros? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

1

ACTIVIDAD

Analizando mis compras de la semana

Instrucciones: a) En tu cuaderno realiza una lista de los productos que más compra tu familia en una semana. b) A partir de la lista anterior, selecciona los productos (envases o empaques) que estén hechos de plástico, elabora una tabla donde registres lo siguiente:

102

ETAPA 10

2°. semestre

E10

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

Producto o Envase

Cantidad

Simbología

Propiedades físicas

Observaciones

Polímeros biodegradables Uno de los problemas principales de contaminación a nivel mundial es la cantidad de residuos que generamos, a veces solemos pensar que si algo no lo vemos no existe, en el caso de la basura nos gusta creer que si la sacamos de casa cuando pasa el camión recolector se termina el problema, sin embargo, es todo lo contrario, ahí empieza el verdadero problema, pues en nuestro país aún predomina el manejo básico de residuos, el cual consiste en recolectar y disponer los residuos en rellenos sanitarios, desaprovechando los que podrían reciclarse o reutilizarse y de esta manera disminuir la explotación de los recursos naturales. Ante esta realidad, considerando que el proceso de concientización para reciclar lleva tiempo al igual que cambiar nuestros hábitos de consumo, es necesario tomar medidas que ayuden a reducir la cantidad de residuos generados e impacto ambiental en nuestro planeta. En búsqueda de una solución al problema de la acumulación de residuos sólidos, se han desarrollado plásticos a partir de polímeros naturales, los llamados plásticos biodegradables.

Pero, ¿qué significa biodegradable? Biodegradable es la propiedad que tienen algunos materiales para descomponerse en el ambiente gracias a la acción de microorganismos, en un periodo de tiempo relativamente corto, siempre que existan las condiciones de aire, humedad y temperatura para ello. Entonces los plásticos biodegradables son polímeros que presentan la propiedad antes mencionada. Que un material sea biodegradable, no significa que se pueda tirar en cualquier parte. “Si los materiales biodegradables como vasos, utensilios o bolsas acaban en vertederos en los que hay descomposición anaeróbica (sin presencia de oxígeno) liberarán metano, uno de los gases responsables del calentamiento global” (Barlaz en BBC Mundo).

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

Fig. 3

103

Taller de Ciencias I

Fig. 4

2

ACTIVIDAD

Identifico los productos, envases o empaques biodegradables

Instrucciones: Con base en la información recabada en la actividad 1 y después de ver el video sugerido, responde las siguientes preguntas.

Responde... 1. Con tus propias palabras, describe qué es un producto biodegradable. __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. ¿Sabes cómo identificar un producto biodegradable? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. ¿En algunos de los productos, envases o empaques de la actividad 1 aparece la palabra plástico biodegradable o la palabra bioplástico? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 4. Investiga a qué tipo de plástico pertenecen los distintos envases registrados en la actividad anterior, cuánto tiempo tardan en degradarse y cómo reciclarlos o reutilizarlos. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

104

ETAPA 10

2°. semestre

E10

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

Clasificación de polímeros biodegradables Los polímeros biodegradables se clasifican en dos grupos principales: polímeros naturales y polímeros sintéticos. Los naturales, también llamados biopolímeros, son extraídos de la naturaleza, como la celulosa, almidón y proteínas tanto de origen vegetal como animal. Son susceptibles a la degradación por sistemas biológicos o químicos, siendo perfectamente compostables. Dentro de los polímeros naturales se encuentra otra categoría que corresponde a los polímeros naturales modificados como el acetato de celulosa, el cual se emplea en productos de higiene, productos de limpieza, revestimientos de madera, materia prima para elaboración de pinturas, selladores, propulsores de cohetes y explosivos por nombrar algunos. Los polímeros sintéticos corresponden a los plásticos comunes de la industria actual, se ha trabajado en los llamados polímeros compuestos a los cuales se les combina con partículas biodegradables para aumentar el grado de biodegradabilidad de un polímero sintético convencional.

Impacto ambiental El bienestar de la humanidad depende directamente de la biodiversidad y los ecosistemas. Por eso es vital tratar de medir, planificar y minimizar cualquier actividad que pueda alterar el equilibrio ecológico. El impacto ambiental es el resultado, positivo o negativo, de las actividades de los seres humanos sobre el medio ambiente. Todas las actividades que realizamos impactan en los ecosistemas, algunas causan efectos irreversibles como el agotamiento de recursos, destrucción de hábitats, extinción de especies, contaminación, entre otros. Cada vez es más urgente el buscar alternativas para minimizar el impacto, el cuidado del ambiente debe ser un compromiso de toda la humanidad pues todos compartimos el mismo planeta y la contaminación que se genera en un lugar afecta al resto.

Técnicas de reciclaje El reciclaje es el proceso mediante el cual los desechos se convierten en nuevos productos o en recursos materiales con el que fabricar otros productos. Los residuos se someten a un proceso de transformación para poder ser aprovechados en algún proceso de fabricación, reduciendo el consumo de materias primas y ayudando a eliminar residuos. Es importante diferenciar entre reciclar y reutilizar, siendo esto último el aprovechamiento de un determinado objeto para otro uso, sin necesidad de someterlo a un proceso físico-químico de transformación. Por ejemplo, utilizar una botella como florero o hacer una mochila o cartera con un viejo pantalón. Mientras que el reciclaje implica la transformación de los residuos, mediante procesos que convierten esos desechos en un producto o material nuevo. El reciclaje conlleva numerosos procesos muy diferentes. Por ejemplo, los aparatos electrónicos deben desmontarse para poder separar las distintas piezas y clasificarlas como los diversos residuos que son. Este proceso es, a menudo, manual, siendo una técnica muy básica. Pero existen muchos otros procedimientos:

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

105

Taller de Ciencias I •

Reciclaje mecánico: Los residuos se trituran, creando una masa que después se convertirá en un nuevo bloque de material aplicando calor y presión. Así se utilizará como base para la creación de nuevos objetos.

•

Incineración y refinado: Se convierte la materia en cenizas que luego se reutilizarán para tratar otras basuras como residuos sólidos urbanos, industriales peligrosos u hospitalarios, entre otros.

•

Reciclaje químico: Se emplea principalmente para tratar metales preciosos como plata u otro, que generalmente serán restaurados. Gracias al uso de químicos se conservan sus propiedades al tiempo que se consigue tratar el material.

Existen muchas técnicas en el proceso de reciclado, ya que cada empresa encargada de estos procedimientos utiliza maquinaria muy diferente.

Desarrollo sustentable “Desarrollo sustentable es el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”. Bajo los principios del desarrollo sustentable la humanidad debe sustituir el uso de los recursos no renovables por los renovables, sin exceder su tasa de regeneración.

3

ACTIVIDAD

Mi huella ecológica

La huella ecológica es un indicador de sostenibilidad de gran valor para visualizar nuestro impacto sobre el planeta. Instrucciones: Responde el test: Mi Huella Ecológica para conocer el impacto de tus actividades en nuestro planeta. Escanea el código QR, al finalizar toma una captura de pantalla para compartir tu resultado con la clase.

¿Cómo puedo disminuir mi huella ecológica?

Fig. 5

106

ETAPA 10

2°. semestre

E10

FORMACIÓN FUNDAMENTAL EXTENDIDA

4

ACTIVIDAD

Ideas creativas para compartir

Instrucciones: Aplicando lo aprendido durante esta etapa de la progresión realiza lo siguiente:

Responde... a) De manera individual, responde las preguntas: 1. ¿Cuál es tu opinión respecto al uso de los plásticos? ¿Crees que se deberían dejar de utilizar?

__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

2. ¿Te preocupas de reciclar los desechos que provienen de tu hogar? Explica.

__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

3. ¿Qué soluciones propondrías para evitar que los plásticos contaminen nuestro medio ambiente?

__________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

b) Con apoyo y coordinación del docente, organícense en equipos heterogéneos de 4 integrantes para la elaboración, presentación y exposición de un producto elaborado de manera artesanal tomando en cuenta lo aprendido durante la progresión. Sean creativos. Sugerencias:

COBACH BC Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California

107

REFERENCIAS Etapa 1 •

José Suárez de Lezo Cruz Conde, 14 Feb, 2020, Grupo corporal. Recuperado de https://www.grupocorpal. com/la-vida-como-materia-y-energia/

•

Dianelys Ondarse Álvarez, 30 septiembre, 2021, Enciclopedia Humanidades. Recuperado de https:// humanidades.com/materia/#ixzz8KcXD64lh

•

Stephen Rhoton, 13/11/2023, significados. Recuperado de https://www.significados.com/materia/

•

Javier Flores, 15 de diciembre de 2022, national geographic España. Recuperado de https://www. nationalgeographic.com.es/ciencia/plasma-cuarto-estado-materia_14421

•

José Suárez de Lezo Cruz Conde, 14 Feb, 2020, Grupo corporal. Recuperado de https://www.grupocorpal. com/la-vida-como-materia-y-energia/

•

Lesley Alderman, 5 de mayo de 2017, the new york times recuperado de https://www.nytimes.com/ es/2017/05/05/espanol/amamos-demasiado-a-los-celulares-y-no-hablamos-de-eso.html

Imágenes • • • • • • •

Fig. 1: https://thumbnails.genial.ly/5e42ab706b588630050313dc/screenshots/423174a1-c1ac-4516-91626215443a2b6f.jpg Fig. 2: https://www.nytimes.com/es/2017/05/05/espanol/amamos-demasiado-a-los-celulares-y-nohablamos-de-eso.html Fig. 3: 2a677e6dd2e9a334d471a9e7cde811ec.jpg (728×546) (pinimg.com) Fig. 4: https://mapasconceptuales.xyz/mapas-conceptuales-propiedades-materia/#google_vignette Fig. 5: https://uapas1.bunam.unam.mx/ciencias/estados_de_agregacion_de_la_materia/ Fig. 6: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/plasma-cuarto-estado-materia_14421 Fig. 7: https://www.equiposylaboratorio.com/portal/articulo-ampliado/el-plasma-el-cuarto-estado-de-lamateria

Etapa 2 •

xKhan academy. Recuperado de https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/chemistry-of-life/elementsof-life/a/matter-elements-atoms-article

•

John Dalton, En 1808, quimicaweb. Recuperado de http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema4/ index4.htm

•

AEV, Apoyo Educativo. Recuperado de https://www.aev.dfie.ipn.mx/Materia_quimica/temas/tema1/subtema1/ subtema1.html

•

Teresa Vázquez Mantecón, 2013, Universidad Nacional Autónoma de México. Recuperado de http://objetos. unam.mx/quimica/sustanciasPuras/index.html

•

El quimico, 23 de febrero de 2014, química. Recuperado de https://quimicayalgomas.com/quimica-general/ propiedades-intensivas-y-extensivas-de-la-materia/

•

Químicas, 05/07/2015. Recuperado de https://www.quimicas.net/2015/07/cambios-de-estado-de-la-materia. html

•

Edu. Lat. Recuperado de https://definicion.edu.lat/significados/cambios-de-estado-de-la-materia.html

•

Cambios y estados de la materia. Recuperado de https://quimicaonline.net/estados-generales-de-la-materia/

Imágenes • • • •

Fig. 1 https://wallhere.com/es/wallpaper/82135 Fig. 2 https://rapidleaks.com/technology/gadgets/playstation-5/ Fig. 3 https://www.freepik.es/fotos-premium/hamburguesa-negro-aislado-sobre-fondo-blanco_2250212.htm Fig. 6 https://www.lifeder.com/caracteristicas-de-la-materia/

108

REFERENCIAS

REFERENCIAS Etapa 3 •

Daniel [Al fin entendí]. (15 de septiembre de 2021). Repaso RÁPIDO de Enlaces Químicos. YouTube. https:// youtu.be/5aqQs2Q7rx4?si=ZxJiYkmoWFUngHKE

•

ESTRUCTURA DE LEWIS paso a paso con ejercicios [Lagartijas Vlog]. (26 de enero de 2021). YouTube. https://youtu.be/pR6ktRFBq5s?si=efbL65zgk-qKfUdo

•

Kenneth W. Whitten. Raymond E. Davis, Larry Peck, George G. Stanley. (2015). Química (10ma edición). Cengage Learning.

•

Navarrete, D. (2018). TEMA 3: ENLACE QUÍMICO Y PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS. https://fq.iespm. es/documentos/diego_navarrete/2_quimica/3.pdf

•

Simulador enlaces químicos: https://stemonline.tech/es/quimica/enlaces-quimicos/

•

UNAM. (2014). La Química de Nuestro Entorno. Apoyo Académico para la Educación Media Superior. http:// www.objetos.unam.mx/quimica/simbolosLewis/index.html

Etapa 4 •

Energia 222 cuestiones de la energía. Recuperado de https://www.nuclenor.org/aula/222_07/capitulo1.htm

•

Energía cinética Khan academy. Recuperado de https://es.khanacademy.org/science/ap-physics-1/ap-work-and-energy/kineticenergy-ap/a/what-is-kinetic-energy

•

Tipos de energía. Recuperado de https://tiposdeenergia.win/energia-cinetica/

•

Teoría Cinético-Molecular James Clerk Maxwell & Ludwig Boltzmann, 1859, teória cinética molecular. Recuperado de https://uapa. cuaieed.unam.mx/sites/default/files/minisite/static/caeccbc2-1d3f-4a1e-8b60-e7fa8ebbfd7d/contenido/index. html

•

Studys marter. Recuperado de https://www.studysmarter.es/resumenes/quimica/la-quimica-y-sus-calculos/ teoria-cinetico-molecular/

•

Temperatura Editorial etece. Recuperado de https://concepto.de/temperatura/#:~:text=La%20temperatura%20es%20 una%20magnitud,es%20la%20temperatura%20y%20viceversa.

•

Estefania Coluccio Leskow, 24 septiembre, 2018, enciclopedia humanidades. Recuperado de https:// humanidades.com/temperatura/

•

Medición de temperatura (ebullición y fusión) Enciclopedia de energía ebullición. Recuperado de https://energyeducation.ca/Enciclopedia_de_Energia/ index.php/Punto_de_ebullici%C3%B3n

•

Fusión Metler de toledo. Recuperado de https://www.mt.com/mx/es/home/applications/Application_Browse_ Laboratory_Analytics/Thermal_Values/melting-point-determination.html

•

Tabla de parámetros de sustancias que alcanzan su punto de ebullición y punto de fusión. https://www.publicacionestecnicas.com/altamar//biblioteca/documents//LSUBCAT_2695/1403857711_Tabla_ ebullicion_fusion.png

Videos •

Teoría cinético-molecular. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=Rpp9fa3MxzA

•

Temperatura y escalas termométricas. Recuperado de: https://www.youtube.com/ watch?v=tfJJixWmByI&t=18s

REFERENCIAS

109

REFERENCIAS Imágenes • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Fig. 1 https://img.freepik.com/vector-gratis/energia-verde-concepto-vector-recursos-naturales_1308-129292. jpg?size=626&ext=jpg&ga=GA1.1.1880011253.1699056000&semt=ais Fig. 2 (Corresponde a la 1, 2, 3, 4, 5) 1.https://cdn0.ecologiaverde.com/es/posts/6/9/4/que_es_la_energia_cinetica_y_como_se_ produce_3496_0_600.jpg 2. https://c8.alamy.com/compes/2h556kh/icono-de-linea-delgada-de-molino-de-viento-aislado-delconvertidor-de-energia-de-turbina-eolica-vector-aerogenerador-trabajando-desde-la-potencia-del-vientoconvertidor-convertir-energia-cinetica-int-2h556kh.jpg 3. https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQau9PBvrUDp3WKQGHRVAOtc6QPYr0w2XyOJR56_igmhgsiM0NRcC2Vcha_pdGq8PXEnk&usqp=CAU 4. https://unaenergia.com/wp-content/uploads/2019/06/informacion-sobre-la-energia-luminica-1080x608.jpg 5. https://www.ejemplos.co/wp-content/uploads/2016/10/pilas-baterias-energia-quimicamin-e1477935636678.jpg Fig. 3 https://apirepo.cubaeduca.cu/v1/private/60-1f0bu4sgt/01-11TCM/res/estados.jpg Fig. 4 https://www.youtube.com/watch?v=Rpp9fa3MxzA Fig .5 https://img.freepik.com/vector-premium/termometro-vector-templado-medicion-celsius-fahrenheitescala-frio-caliente-grado-clima-isometrico-conjunto-meteorologia-equipos-medicos-medicion-temperaturaaislado_109722-335.jpg?w=2000 Fig.6 https://skat.ihmc.us/rid=1K6HX3KR3-DP5SQW-1K4P/Las%20temperaturas%20de%20 fusi%C3%B3n%20y%20ebullici%C3%B3n.cmap?rid=1K6HX3KR3-DP5SQW-1K4P&partName=htmljpeg Fig. 7 Ebullición https://energyeducation.ca/Enciclopedia_de_Energia/index.php/Punto_de_ebullici%C3%B3n Fig. 8 Fusión https://www.profesorenlinea.cl/imagenfisica/materiacambios002.gif Fig. 9 Parámetros ebullición y fusión. https://www.publicacionestecnicas.com/altamar//biblioteca/documents// LSUBCAT_2695/1403857711_Tabla_ebullicion_fusion.png Fig.10 Materiales de laboratorio https://cdn02.plentymarkets.com/jd5w7us67fek/item/images/9894/full/ p7152400-1689540211.jpg Fig.11 Vasos de precipitado con hielo https://c8.alamy.com/compes/2jrt28b/dos-vasos-de-agua-con-ilustracion-de-hielo-2jrt28b.jpg Fig.12 Vasos de precipitado encima de tripie y termómetro https://www.shutterstock.com/image-vector/thermometer-measuring-cold-heat-illustration-600w-1533942026. jpg

Etapa 5 •

KATHERINNE23, WordPress.com en Español. Recuperado dehttps://athanieto.wordpress.com/tematicas/ calor-y-temperatura/

•

Anya Biferno, November 30, 2023, NASA's Jet Propulsion Laboratory. Recuperado de https://climate.nasa. gov/en-espanol/datos/causas/

•

Diferenciador. Recuperado de https://www.diferenciador.com/diferencia-entre-calor-y-temperatura/

•

Diferenciador. Recuperado de https://www.diferenciador.com/escalas-de-temperatura/

•

Dianelys Ondarse Álvarez, 30 julio, 2018, enciclopedia humanidades. Recuperado de https://humanidades. com/estados-de-agregacion/#ixzz8Kb45jdfM

Imágenes • • • • • • • • • •

Fig 1 https://athanieto.wordpress.com/tematicas/calor-y-temperatura/ Fig 2 https://computerhoy.com/ciencia/hace-calor-verano-pesar-sol-lejos-tierra-1267232 Fig 3 https://www.buscador.com/temperatura/ Fig 4 https://humanidades.com/estados-de-agregacion/#ixzz8Kb45jdfM Fig 5 https://naukas.com/2018/08/10/estados-de-la-materia/ Fig 6 https://concepto.de/estado-solido/ Fig 7 https://mymodernmet.com/es/vidrio-liquido/ Fig 8 https://pl.dreamstime.com/ilustracja-emisji-dwutlenku-w%C4%99gla-co-w-postaci-gazuimage215757301 Fig 9 https://www.iem.cfmac.csic.es/semanaciencia/semanaciencia18/tanarro.pdf Fig 10 https://www.lifeder.com/estados-agregacion-materia/https://www.lifeder.com/estados-agregacionmateria/

110

REFERENCIAS

REFERENCIAS Etapa 6 •

Khan academy. Recuperado de https://es.khanacademy.org/science/biology/ecology/biogeochemicalcycles/a/the-water-cycle

Imágenes • • •

Fig.1 https://centromariomolina.org/libro/libros/Librodesecundaria18/46/ Fig. 2 Ciclos biogeoquímicos: Figura 1 de OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0 Fig. 3 184048-Text de l'article-237235-1-10-20100413.pdf

Etapa 7 •

Khan academy. Recuperado de https://es.khanacademy.org/science/biology/energy-and-enzymes/the-lawsof-thermodynamics/v/first-law-of-thermodynamics-introduction

•

Foro de la industria nuclear española. Recuperado de https://www.foronuclear.org/descubre-la-energianuclear/preguntas-y-respuestas/sobre-distintas-fuentes-de-energia/que-es-la-energia/

•

Junta de castilla y león2014-2020. Recuperado de https://energia.jcyl.es/web/es/biblioteca/tipos-energia.html

• •

Descubre las diferencias y las semejanzas. 2018. Recuperado de https://www.diferenciador.com/sistemaabierto-sistema-cerrado-y-sistema-aislado/ Descubre las diferencias y las semejanzas. 2018. Recuperado de https://www.diferenciador.com/conduccionconveccion-y-radiacion/

•

La energía y su conservación. Recuperado de https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/ mgondiaj/files/2013/09/Unidad-1_La-energ%C3%ADa-y-su-transformaci%C3%B3n.pdf

•

Enciclopedia de energía. Recuperado de https://energyeducation.ca/es/Transformaciones_energ%C3%A9ticas

•

Phet interactive simulation. 2002-2023. Recuperado de https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-andchanges/latest/energy-forms-and-changes_all.html?locale=es

Imágenes • • •

Fig 1,2 y 3 https://www.diferenciador.com/conduccion-conveccion-y-radiacion/ Fig. 4, 5 y 6 https://www.diferenciador.com/sistema-abierto-sistema-cerrado-y-sistema-aislado/ Fig. 7 https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/mgondiaj/files/2013/09/Unidad-1_Laenerg%C3%ADa-y-su-transformaci%C3%B3n.pdf

Etapa 8 • • • • •

Chang. Raymond/Obervy, Jason. (2020). Chang. Raymond/Obervy, Jason. (2020). Química. Ciudad de México, México. ISBN: 9781456277161 Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D., Freedman. R.A. (2013). Física Universitaria. Volumen I. Décimo tercera edición. México Enciclopedia de energía. Recuperado de https://energyeducation.ca/es/Transformaciones_energ%C3%A9ticas Phet interactive simulation. 2002-2023. Recuperado de https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-andchanges/latest/energy-forms-and-changes_all.html?locale=es

Imágenes • • • • • • • • • • •

Fig. 1 https://blogs.masterhacks.net/ingenieria/termodinamica/la-termodinamica-una-herramientafundamental-en-la-fisica-ingenieria-astrofisica-y-biologia/ Fig.2 http://fisicoquimica.wikidot.com/2-propiedades-de-los-sistemas-termodinamicos-definiciones Fig.3 http://fisicoquimica.wikidot.com/2-propiedades-de-los-sistemas-termodinamicos-definiciones Fig.4 http://www.polavide.es/unidades6curso/mapas_conc6/energia.html Fig.5 https://slideplayer.es/slide/13558517/ Fig.6 https://uapa.cuaieed.unam.mx/sites/default/files/minisite/static/f0a34d71-c662-42f1-99137c189025e480/Transferencia_de_calor/index.html Fig.7 https://www.todamateria.com/transferencia-de-calor/ Fig.8 https://pedrojhernandez.com/2014/03/08/la-transmision-del-calor/ Tabla 1 https://fisicaiq.wordpress.com/2017/03/04/tabla-de-calor-especifico/ Fig.9 https://www.menshealth.com/es/nutricion-dietetica/a36140697/como-calcular-calorias-alimentos/ Fig. 10 https://biofisicaugmedicina2015.blogspot.com/2015/08/calorimetria.html

REFERENCIAS

111

Etapa 9 •

Pérez, Julián y Merino, María. Actualizado el 6 de julio de 2022. Polímeros - Qué es, definición, clasificación y origen. Disponible en https://definicion.de/polimeros/

•

Henri Braconnot & Christian Schönbein, 1811 & 1845, quimica.es. Recuperado de https://www.quimica.es/ enciclopedia/Qu%C3%ADmica_de_los_pol%C3%ADmeros.html

•

Clasificación y características generales de los tipos de plásticos. Recuperado de https://lim.ii.udc.es/docencia/ din-proind/docs/respuestas/p95.htm

•

24 aug 2018, Climate action. Recuperado de https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/unproblema-doble-el-plastico-tambien-emite-potentes-gases-de

•

Ciencia de los materiales. poliacutemeros.html

Recuperado

de

https://cienciadelosmateriales.weebly.com/reciclado-de-

Imágenes • • • • •

Fig1. https://www.google.com/search?q=polimerizacion&sca_ esv=587603400&tbm=isch&source=lnms&sa=X&ved=2ahUKEwjdnpSmqPaCAxX2LEQIHcelBNM Fig. 2 https://es-static.z-dn.net/files/d27/b8623d857111b74d6c4e065c1da80f4b.jpg Fig. 3 https://www.bionova.org.es/biocast/documentos/figura/figtem08/figurat0805.jpg Fig. 4 https://cienciadelosmateriales.weebly.com/reciclado-de-poliacutemeros.html Fig. 5 https://cienciadelosmateriales.weebly.com/reciclado-de-poliacutemeros.html

Etapa 10 •

Alba, E. R., Bernal Dubón, A. E., Gaitán López, H. E., Kim Godoy, C. A., Salguero Mérida, J. B., Toledo Hernández, E. M., Vásquez Maldonado, C. L., & Richa, A. M. (2021). La Ciencia de los Polímeros Biodegradables. JÓVENES EN LA CIENCIA, 10. https://www.jovenesenlaciencia.ugto.mx/index.php/jovenesenlaciencia/article/ view/3337

•

Belén, A., Godínez, I., Cabrera, D.. Raiza, M., Martínez, S., Elena, M., Moreno, H., José. R., & Aguilar, A. (s/f). Plásticos biodegradables: Derivados a favor del tratamiento de nuestro entorno vital Clave del proyecto: CIN2017A10124. Unam.mx. Recuperado el 1 de diciembre de 2023, de https://vinculacion.dgire.unam.mx/ vinculacion-1/Memoria-Congreso-2017/trabajos-ciencias-biologicas/medio-ambiente/13.pdf

•

Comisión local de sustentabilidad: Infografías. (s/f). UNAM.MX. Recuperado el 2 de diciembre de 2023, de https://www.irya.unam.mx/gente/csustentabilidad/infografias.html

•

¿Cuál es mi huella ecológica? (s/f). Ambientech. Recuperado el 1 de diciembre de 2023, de https://ambientech. org/test-huella-ecologica

•

Desarrollo sustentable. (s/f). Gaceta del Colegio de Ciencias y Humanidades. Recuperado el 1 de diciembre de 2023, de https://gaceta.cch.unam.mx/es/desarrollo-sustentable

•

El ser humano actual, V. en U. S. C. y. (s/f). ¿QUÉ ES EL RECICLAJE? Lineaverdeceutatrace.com. Recuperado el 2 de diciembre de 2023, de http://www.lineaverdeceutatrace.com/lv/consejos-ambientales/reciclaje/reciclaje. pdf

•

Los productos biodegradables “no siempre son buenos para el medio ambiente”. (06 de junio de 2011). BBC Mundo. https://www.bbc.com/mundo/noticias/2011/06/110606_biodegradable_am

•

Medio ambiente. Cuéntame de México. (s/f). INEGI. Recuperado el 2 de diciembre de 2023, de https:// cuentame.inegi.org.mx/territorio/ambiente/basura.aspx?tema=T

•

¿Qué es el reciclaje? (s/f). Uag.mx. Recuperado el 2 de diciembre de 2023, de https://www.uag.mx/es/ mediaHub/que-es-el-reciclaje/2022-07

•

SEMARNAT. (14 de diciembre de 2015). Residuos sólidos urbanos: la otra cara de la basura. https://www.gob. mx/cms/uploads/attachment/file/39412/RESIDUOS_SOLIDOS_URBANOS-_ENCARTE.pdf

•

Todo lo que necesitas saber sobre los bioplásticos. (2018, noviembre 16). National Geographic. https://www. nationalgeographic.es/medio-ambiente/2018/11/todo-lo-que-necesitas-saber-sobre-los-bioplasticos

112

REFERENCIAS