1. La medida e instrumentos de medida © Oxford University ... · 1 g de cloruro de sodio se...

M E D I D A Y M É T O D O C I E N T Í F I C O11. La medida e instrumentos de medida

Actividades

Completa las frases siguientes:

El metro sirve para medir la .

La balanza sirve para medir la .

El sirve para medir el tiempo.

El sirve para medir la temperatura.

La probeta sirve para medir la y el .

Une cada instrumento con su magnitud:

Indica qué afirmaciones son verdaderas y cuáles son falsas. Escribe correctamente las frases falsas:

a) La balanza se utiliza para medir la masa de los cuerpos.

b) El termómetro se utiliza para medir el tiempo.

c) El cronómetro se utiliza para medir la temperatura.

d) La regla se utiliza para medir la longitud de un cuerpo.

e) La probeta se utiliza para medir el volumen de un líquido.

f) El matraz aforado se utiliza para medir el volumen de un líquido.

Une cada unidad con su magnitud:

¿Cuál es la capacidad de una lata de refresco?5

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Recuerda� Medir una magnitud es compararla con otra de la misma naturaleza, llamada unidad,

para averiguar el número de veces que la contiene.

� Los instrumentos de medida son necesarios porque hay magnitudes o pequeñasvariaciones de una magnitud que no pueden apreciarse con los sentidos.

Regla Tiempo

Probeta Masa

Termómetro Capacidad

Cronómetro Temperatura

Balanza Longitud

TiempoMetro

MasaLitro

CapacidadKelvin

TemperaturaSegundo

LongitudKilogramo

0S3FQCRefuerzo07.01 06/08/07 9:15 Página 3


Realiza las siguientes transformaciones de unidades, sabiendo que:

1 m � 10 dm 1 m � 100 cm 1 m � 1 000 mm 1 km � 1 000 m

a) Escribe estas medidas en decímetros:

0,5 m � 10 m �

b) Escribe estas medidas en metros:1 dm � 1 cm � 1 mm � 1 500 mm �

10 dm � 10 cm � 10 mm � 2 000 mm �

20 dm � 20 cm � 20 mm � 1,5 km �

25 dm � 50 cm � 50 mm � 25 km �

50 dm � 500 cm � 100 mm � 100 km �

c) Escribe estas medidas en centímetros:0,1 m � 6 m � 1 dm � 25 dm �

0,5 m � 10 m � 10 dm � 50 dm �

2 m � 15 m � 20 dm � 75 dm �

d) Escribe estas medidas en milímetros:0,1 m � 6 m � 1 dm � 25 dm �

0,5 m � 10 m � 10 dm � 50 dm �

2 m � 15 m � 20 dm � 75 dm �

e) Escribe estas medidas en kilómetros:3 000 m � 4 500 m � 18 000 m �

La medida de la masa se expresa en kilogramos (kg) en el SI. Sabiendo que 1 kg � 1 000 g,expresa las siguientes medidas en kilogramos:100 g � 250 g � 500 g �

La medida de un intervalo de tiempo se expresa en segundos (s) en el SI. Sabiendo que:1 min � 60 s 1 h � 60 min 1 h � 3 600 s

a) Expresa estas medidas en segundos:5 min � 30 min � 12 h � 1 h 30 min �

10 min � 2 h � 24 h � 2 h 50 min �

15 min � 3 h � 1 h 15 min � 3 h 45 min �

b) Expresa estas medidas en horas:

7 200 s � 10 800 s �

La medida de una superficie es el área de los cuerpos y se expresa en metros cuadrados (m2) en el SI.área � largo � ancho

Por ejemplo, si el largo es de 5 m y el ancho de 3 m, el área es:área � 5 m � 3 m � 15 m2

a) ¿Cuánto mide el área del suelo de un gimnasio si el largo es de 15 m y el ancho de 10 m?

b) La pista de deportes mide de largo 30 m y de ancho 25 m. ¿Cuál es su área?

c) ¿Cuál es el área de esta hoja de papel? Expresa la medida en cm2 y en m2, sabiendo que:1 m2 � 10 000 cm2 � 104 cm2

d) El área de una revista es:área � 22 cm � 10 cm � 220 cm2

Expresa la medida en m2.

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e) Tu cuaderno mide 15 cm de ancho y 25 cm de largo. ¿Cuál es su área? Expresa la medida en cm2 y en m2.

f) Dibuja un cuadrado de 5 cm de lado. ¿Cuál es el área de este cuadrado? Expresa la medida en cm2 y en m2.

g) Dibuja un rectángulo de 10 cm de largo y 5 cm de ancho. ¿Cuál es el área de este rectángulo?Expresa la medida en cm2 y en m2.

Todos los cuerpos ocupan un lugar en el espacio. El volumen es el espacio ocupado por un cuerpo. La unidad de medida del volumen es el metro cúbico (m3) en el SI.

volumen � largo � ancho � alto

Por ejemplo, el volumen de un bloque de piedra de 3 m de largo, 2 m de ancho y 1 m de alto, se calcula así:

Es decir, el volumen es 6 m3.

Realiza las siguientes cuestiones sabiendo que:

1 m3 � 1 000 000 cm3 � 106 cm3

1 dm3 � 1 000 cm3

a) El volumen de un cubo es:

30 cm � 20 cm � 10 cm � 6 000 cm3

Expresa estas medidas en el SI.

b) Una clase mide 5 m de largo, 3 m de ancho y 2 m de alto. ¿Cuál es el volumen de la clase?

c) Un prisma mide 5 cm de largo, 3 cm de ancho y 12 cm de alto. ¿Cuál es el volumen del prisma?Expresa el resultado en centímetros cúbicos y en metros cúbicos.

d) Dibuja un cubo de 5 cm de arista y calcula su volumen.

e) Dibuja un prisma de aristas: 5 cm, 4 cm y 3 cm de arista. Calcula su volumen.

¿Cuántas cifras significativas tienen estas medidas?

a) 321 m c) 0,002 3 m

b) 4,53 · 103 m d) 20,08 m

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2 m

1 m

3 m

volumen � 3 m � 2 m � 1 m � 6 m3


M E D I D A Y M É T O D O C I E N T Í F I C O12. Mapa conceptual

Completa el siguiente mapa conceptual de la unidad:1

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El informecientífico

indirecta utiliza

se recoge en consta de

Masa

Tiempo

Etapas del métodocientífico

Sistemainternacional

unidades

Múltiplos y submúltiplos

de unidades

Notacióncientífica

Cifrassignificativas

y redondeo

El métodocientífico

La medida

para medirmagnitudesse utilizan

su relación es

sirven para medir

Instrumentosde medida


L A D I V E R S I D A D D E L A M A T E R I A21. Cantidad de soluto y concentración

Actividades

1 g de cloruro de sodio se disuelve en:

a) 100 mL de agua para obtener una disolución con una concentración en masa en g/L de:

b) 250 mL de agua para obtener una disolución con una concentración en masa en g/L de:

c) 500 mL de agua para obtener una disolución con una concentración en masa en g/L de:

2 g de cloruro de sodio se disuelven en:

a) 200 mL de agua para obtener una disolución con una concentración en masa en g/L de:

b) 500 mL de agua para obtener una disolución con una concentración en masa en g/L de:

Si conocemos la concentración de una disolución, podemos calcular la cantidad de soluto quehay en un volumen determinado de la misma. ¿Cómo prepararías, por ejemplo, una disolución de cloruro de sodio en agua, con una concentración de 10 g/L, si solo dispones de matraces de250 mL?

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RecuerdaCuando preparamos una disolución, su concentración depende de:

� La cantidad de soluto.

� El volumen de disolución en el que está disuelto.


L A D I V E R S I D A D D E L A M A T E R I A22. Construcción de curvas de solubilidad

Realiza las curvas de solubilidad del cloruro de potasio, KCl; del nitrato de potasio, KNO3, y delhidróxido de calcio, Ca(OH)2, teniendo en cuenta la tabla. Registra la solubilidad (g de soluto en100 g de agua) en el eje de ordenadas y la temperatura (en °C) en el de abscisas.

Se recomienda representar las dos primeras sustancias en una misma gráfica, y la tercera, aparte, auna escala diferente.

Actividades Según la primera gráfica, ¿qué conclusiones generales puedes extraer acerca de la influenciade la temperatura en la solubilidad de solutos sólidos en agua?

¿Por qué crees que la tabla solo ofrece datos entre los 0 °C y los 100 °C?

¿Cómo prepararías una disolución saturada de nitrato de potasio en agua a 60 °C?

¿Qué ocurre si esta disolución se enfría hasta 40 °C?

Según la segunda gráfica, ¿qué se puede decir acerca de la solubilidad del hidróxido de calcioen agua? ¿Cómo influye la temperatura?

¿Cómo prepararías una disolución saturada de hidróxido de calcio en agua a 0 °C?

¿Qué ocurrirá si calientas esta disolución hasta 80 °C?7

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Solubilidad 0 °C 20 °C 40 °C

KCl 27,6 34,0 40,0

KNO3 13,4 31,6 64,0

Ca(OH)2 0,185 0,165 0,141

60 °C

45,3

110,0

0,116

80 °C

51,0

169,0

0,094

100 °C

56,7

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L A D I V E R S I D A D D E L A M A T E R I A23. Mapa conceptual


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Clasificación de los sistemas materiales

Sólidos Líquidos Gases

Sistemasmateriales

homogéneos

Petróleo

Curvassolubilidad

Preparación Compuestos Elementos

por métodos deseparación físicos

por métodos de separación físicos

por métodos químicos

se dividen en

por ejemplo

se destaca la

se relaciona con latemperatura en las

pueden ser

pueden ser se distinguen


M A T E R I A Y P A R T Í C U L A S31. Interpretación gráfica

de la ley de Boyle Hemos visto que R. Boyle basó su investigación sobre la compresibilidad de los gases, es decir,estudió el efecto de la presión sobre los volúmenes de los gases. Llegó a la conclusión de queel volumen de una masa dada de cualquier gas a temperatura constante varía de forma inver-samente proporcional a la presión a la que se somete.

Vamos a llegar aquí a las mismas conclusiones que extrajo el científico irlandés estudiando dife-rentes representaciones gráficas.

Análisis de resultadosEn la tabla se recogen los resultados experimentales cuando 4 g de helio se someten a diferentespresiones a la temperatura de 0 °C. Observa cómo varían las magnitudes.

Como era de esperar el volumen varía al modificarse la presión.

Si se representa gráficamente la relación entre la presión y el volumen de este gas, se obtienela siguiente gráfica.

La gráfica corresponde a una hipérbola y recibe el nombre de isoterma, yaque los datos se han obtenido a temperatura constante.

La relación matemática que representa una hipérbola es deltipo:

y � ; en nuestro caso: V � � p � V � k

1. Vamos a constatar que, con los datos de la tabla se cum-ple realmente la relación anterior.

Efectuamos todos los productos p � V.

Comprobamos, en efecto, que el producto de la presiónpor el volumen correspondiente es constante.

2. Consideramos al helio en dos condiciones diferentes de pre-sión. Utiliza la gráfica para obtener, los valores de volumenque corresponden a dos condiciones distintas de presión,por ejemplo 0,2 atm y 0,5 atm.

Comprueba que se verifica esta relación: p1 � V1 � p2 � V2

kp

kx

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No olvidesPara hacer una representación gráfica ten en cuenta que: � La variable dependiente se suele situar sobre el eje Y.� La variable independiente se suele situar sobre el eje X.� Localizamos la pareja de puntos (x, y) y los unimos.� La línea resultante constituye la gráfica y representa la variación de

una magnitud en función de otra.

InterpolarPara intrapolar, sitúa los valores de presión en el eje Y y llévalos hasta la gráfica. De aquí,llévalos hasta el eje X; así obtienes los valores de los volúmenes que corresponden a losvalores determinados de la presión.

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0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

p (atm)

0V (L)

20 40 60

p (atm) V (L)

1,000 22,4

0,809 27,7

0,685 32,7

0,539 41,6

0,355 63,1

p �V

22,4

22,4

22,4

22,4

22,4


M A T E R I A Y P A R T Í C U L A S31. Interpretación gráfica de la ley de Boyle

Conclusiones� La representación de una hipérbola muestra que la variable dependiente se modifica de

forma inversa a la variable independiente; es decir, cuando una aumenta, la otra disminuye,y viceversa.

� A temperatura constante, el volumen de una masa fija de un gas varía de manera inversa-mente proporcional a la presión; es decir, cuando aumenta el volumen, disminuye la presión,y viceversa.

� A cada valor de una magnitud (presión) le corresponde un único valor de la otra magnitud(volumen). Se cumple la relación: p1 � V1 � p2 � V2

¿Qué ocurre si representamos frente a V?

Análisis de resultadosEn este caso, cada isoterma es una línea recta,cuya relación matemática es y � ax � b. En el

ejemplo que nos ocupa, V � k � , donde k es

la pendiente de la recta y debe ser una constante.

Conclusiones� La representación de una línea recta indica

una relación proporcional y directa entre lasvariables; es decir, cuando una aumenta, laotra también lo hace.

� A temperatura constante, el volumen deuna masa fija de un gas es directamenteproporcional al inverso de la presión; esdecir, cuando se incrementa el volumen,aumenta el inverso de la presión, o lo quees lo mismo disminuye la presión.

ActividadesRespecto a los datos de la tabla p-V. ¿Qué gráficas obtendríamos si representásemos p � Vfrente a V o p � V frente a p? Saca las conclusiones oportunas.

En la tabla se detallan los valores de volumen obtenidos al someter 4 g de helio a distintaspresiones y a 25 °C:

a) Comprueba que se cumple la ley de Boyle.

b) Representa gráficamente p frente a V. ¿Cómo es la isoterma a 25 °C?

c) Representa gráficamente 1/p frente a V. Compara esta isotermacon la isoterma a 0 °C.

d) Representa gráficamente p � V frente a p. ¿Qué se puede deducir de esta gráfica?

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p (atm) V (L)

1,000 24,4

0,809 30,2

0,685 35,7

0,539 45,3

0,355 68,7

0

1,000

1,200

1,400

1,600

1,800

2,000

2,200

2,400

2,600

2,800

3,0001/p (atm�1)

0V (L)

20 40 60

1/p (atm�1) V (L)

1,000 22,4

1,236 27,7

1,460 32,7

1,855 41,6

2,817 63,1


M A T E R I A Y P A R T Í C U L A S32. Interpretación gráfica de la primera

ley de Gay-LussacAnálisis de resultados

En la gráfica se ha representado la temperatura frenteal volumen para 4 g de helio a 1 atm de presión.

1. Utiliza la gráfica para obtener los valores de volu-men que corresponden a dos condiciones distintasde temperatura, por ejemplo 150 °C y 250 °C.

2. Expresa los datos de temperatura en la escala Kelviny comprueba que se verifica esta relación:

�

Conclusiones� La representación es una línea recta que no pasa por el origen de coordenadas; por tanto,

obedece a una ecuación del tipo: y � ax � b.

� Nuestra variable dependiente es V, mientras que la variable independiente es t. Luego larelación matemática de estas variables es: V � kt � V0.

� El volumen inicial del gas a 0 °C es V0 � 22,4 L.

� A cada valor de una magnitud (temperatura) le corresponde un único valor de la otra mag-nitud (volumen). Se cumple la relación:

�

ActividadesCon los valores de la gráfica de Gay-Lussac completa la siguiente tabla.

El cociente se denomina coeficiente de dilatación del gas a presión constante.

¿Cómo es el valor de este cociente?

Si repitiésemos la experiencia anterior con otro gas, ¿obtendríamos los mismos valores para el coeficiente de dilatación del gas a presión constante?

Representa la gráfica V-t (t en °C):

a) ¿En qué punto corta la recta al eje de abscisas?

b) ¿Qué representa esa temperatura?

c) ¿Cuánto vale el volumen del gas a esa temperatura?

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(V � V0)V � t

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V (L) t (°C) V � V0(V � V0)

V � t

100

200

300

0

20

30

40

45

V (L)

0 T (K)200 300 400 500


M A T E R I A Y P A R T Í C U L A S33. Mapa conceptual


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Los gases

Las leyes de los gases

Modelo cinético de los gases

Las propiedadesde la materia

las variables p, V, Testán relacionadas por

son interpretadas anivel microscópico por

justifica

que se extrapola atoda la materia


T E O R Í A A T Ó M I C O M O L E C U L A R41. Las primeras teorías atómicas

Leucipo y Demócrito vivieron en Grecia hace, aproximadamente, 2 500 años. Ambos filósofosargumentaron que si un trozo de materia se partía por la mitad y esa mitad se dividía de nue-vo en dos partes, y así sucesivamente, llegaría un momento en que se obtendría una partículamuy pequeña que ya no admitiría nuevas divisiones. A esta pequeña partícula la llamaron

término que en griego significa .

Actividades Ilustra con dibujos los argumentos de Leucipo y Demócrito.

Resume la filosofía atomista de Leucipo y Demócrito.

¿Qué filosofo fue el responsable del rechazo de la teoría de Leucipo y Demócrito?

¿Qué nombre recibe la teoría defendida por este filósofo?

¿Cuáles son las ideas principales de esa teoría no atomista?

¿Por qué prevaleció la teoría no atomista durante más de 2 000 años?6

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2. La teoría atómicaEn 1808, la idea de átomo fue retomada por el científico inglés John Dalton, quien afirmó quecada elemento estaba formado por esferas atómicas sólidas y que elementos diferentes estabancompuestos por esferas atómicas de pesos diferentes. A lo largo de todo el siglo XIX, los cientí-ficos continuaron pensado en los átomos como esferas sólidas, semejantes a pequeñas bolas debillar.

Actividades Ilustra con dibujos las ideas de Dalton.

De acuerdo con las ideas de Dalton:

a) Los elementos están formados por .

b) Los átomos de elementos tienen masas y propiedades químicas distintas.

c) Los compuestos químicos están formados por la de dos o más elementosdiferentes.

d) Cuando dos o más átomos de distintos elementos se combinan para formar un mismo

compuesto lo hacen en una relación de .

Señala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Todos los átomos de los elementos sólidos tienen la misma masa.

b) Un elemento es una sustancia que está formada por átomos iguales.

c) Los átomos de nitrógeno tienen el mismo tamaño que los átomos de oxígeno.

¿Cómo es el átomo para Dalton: divisible o indivisible?

Observa los siguientes dibujos:

a) ¿Qué recipiente contiene un solo elemento?

b) ¿Qué recipiente contiene un solo compuesto?

c) ¿Qué recipiente contiene una mezcla de un elemento y un compuesto?

Durante siglos, los alquimistas buscaron un procedimiento que les permitiera convertir plomo en oro (transmutación de la materia). ¿Está de acuerdo la teoría atómica de Dalton con la existencia de un procedimiento de este tipo?

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3. Mapa conceptualCompleta el siguiente mapa conceptual de la unidad:1

Reacciones químicas

Elemento

Compuesto

cantidad de sustancia

mol

volumenmolar

ciclocarbono

cicloagua

La ley de Gay-Lussacpara los volúmenes

de los gases

las sustancias que secombinan cumplen la

que son justificadas por la

que es explicada por la

que da lugar a

que no puede explicar

Conservación de la materia

átomo

Teoría atómico-molecular

explica qué es


E S T R U C T U R A A T Ó M I C A51. Electricidad y partículas atómicas

Existen tres métodos fundamentales de electrización de la materia: por frotamiento, por con-tacto y por inducción o influencia.

� Por frotamiento: Después de frotar dos cuerpos, ambos adquieren la misma carga, pero dedistinto signo.

� Por contacto: Cuando un cuerpo neutro y aislado se pone en contacto con otro ya cargado,el primero adquiere una carga del mismo signo que la del segundo.

� Por inducción o influencia: Cuando se acerca un cuerpo cargado a otro que se quiere elec-trizar.

Los fenómenos eléctricos son debidos a una propiedad de la materia denominada carga eléc-trica.

La cantidad de carga eléctrica, Q, es una magnitud física y su unidad en el SI es el culombio (C).

La materia está constituida por dos tipos de cargas: negativas (electrones) y positivas (protones).

Por lo general, la materia es eléctricamente neutra, es decir tiene la misma cantidad de cadatipo de carga. Cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tienen más can-tidad de un tipo que de otro.

Las partículas atómicas que constituyen los átomos que componen la materia son los protones,electrones y neutrones. Sus características se detallan en la siguiente tabla:

ActividadesTeniendo en cuenta los fenómenos de electrización, explica por qué las pantallas de los televisores y los ordenadores atraen las partículas del polvo.

Aclara por qué es tan difícil separar las hojas de papel de los separadores de plástico en las carpetas de anillas.

¿Cuál es el símbolo de la magnitud cantidad de carga eléctrica? ¿Cuál es su unidad?

¿Qué diferencias hay entre un cuerpo eléctricamente neutro y otro cargado eléctricamente?

Dibuja un cuerpo eléctricamente neutro y ese mismo cuerpo cargado positivamente y cargadonegativamente.

¿Qué analogías y diferencias hay entre protones y electrones?

¿Qué analogías y diferencias hay entre protones y neutrones?7

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Electrón Neutrón Protón

Carga eléctrica (C)

Masa (kg)

1,602 · 10�19 0 1,602 · 10�19

9,109 · 10�31 1,675 · 10�27 1,673 · 10�27


E S T R U C T U R A A T Ó M I C A52. El modelo atómico de Thomson

El físico británico J. J. Thomson sugirió un modelo atómico similar a un «pudin de pasas». Elátomo es una esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones.

ActividadesIlustra con dibujos el modelo de Thomson.

¿Qué es un ion? ¿Cómo justifica el modelo atómico de Thomson la formación de iones?

Completa esta frase:

Si un átomo pierde un electrón, queda con carga neta y recibe el nombre de

y si gana un electrón queda con carga neta y recibe el nombre

de .

¿Cómo justifica el modelo atómico de Thomson la electrización por frotamiento? Explícalomediante dibujos.

Responde verdadero o falso y justifica tu respuesta:

Cuando una barra de ebonita cargada entra en contacto con una bolita de un péndulo, algunascargas positivas de la barra pasan a la bolita.

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E S T R U C T U R A A T Ó M I C A53. El átomo de Rutherford

Observa el experimento de E. Rutherford y sus colaboradores:

� La mayor parte de las partículas atraviesan la lámina sin cambiar.

� Algunas partículas se desvían considerablemente.

� Unas pocas partículas rebotan hacia la fuente de emisión.

El átomo que sugirió E. Rutherford, tras realizar el experimento es el siguiente:

� El átomo constituye un espacio fundamentalmente vacío.

� Los electrones giran alrededor de un núcleo central muy denso y pequeño.

ActividadesDe acuerdo con el modelo atómico de Thomson, dibuja las trayectorias que cabría esperar que siguiesen las partículas positivas al bombardear una fina lámina de oro.

Completa en este dibujo la trayectoria que realmente siguen las partículas positivas cuandobombardean la lámina de oro.

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E S T R U C T U R A A T Ó M I C A53. El átomo de Rutherford

¿Qué les ocurre a las partículas que chocan directamente con el núcleo?

¿Qué les ocurre a las partículas que pasan cerca del núcleo?

¿Qué les ocurre a las partículas que pasan muy lejos del núcleo?

¿Qué partículas podemos encontrar en el núcleo?

¿Dónde se encuentra concentrada casi toda la masa del átomo?

Señala las respuestas verdaderas. El experimento de la lámina de oro de Rutheford demuestraque:

a) El oro puede formar películas muy delgadas.

b) La masa del oro es muy elevada.

c) Los átomos de oro son en gran parte espacio vacío.

d) Aproximadamente toda la masa del átomo de oro está concentrada en un núcleo muypequeño.

El hecho de que según el modelo atómico de Rutheford los electrones girasen alrededor del núcleo creaba un problema científico insuperable. ¿Cuál era este problema?

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E S T R U C T U R A A T Ó M I C A54. Mapa conceptual


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Fuerzasentre cargas

El átomo esdivisible

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consta de

se explica la

explica la

carga eléctrica

Naturaleza eléctrica de la materia

Electrizaciónpor contrato

Electrizaciónpor inducción o

influencia

Masa atómicarelativa

Modelo atómicode Rutherford

corteza

Isótopos

Modelo de Bohr

generan

Dibujar átomos

N.º atómico y n.º másico

consta de


E L E M E N T O S Y C O M P U E S T O S61. Propiedades que se repiten

1. En 1817, J. W. Döbereiner observó que los elementos calcio, estroncio y bario presentabancierta regularidad en sus propiedades:

ActividadesComprueba que la masa atómica del estroncio es, aproximadamente, la media de las masasatómicas del calcio y el bario.

¿Cómo son las otras propiedades físicas y químicas del estroncio respecto de las del calcio y el bario?

¿En qué estado se encuentran estos elementos a temperatura ambiente?

2. En 1850, Döbereiner realizó las mismas observaciones, pero esta vez con azufre, selenio ytelurio; cloro, bromo y yodo; y litio, sodio y potasio. Estas son las masas atómicas de estoselementos:

Verifica que la masa atómica del elemento central es intermedia con respecto a la de los otros doselementos.

3. Estas son algunas de las propiedades físicas del cloro, el bromo y el yodo:

¿Cómo son las propiedades físicas del bromo en comparación con las del cloro y el yodo?

¿Podemos afirmar que existe una cierta regularidad en las propiedades de los elementos?

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Elemento Punto de fusión (°C)

Reacción conel agua

Calcio 851 Muy activo Ligeramentesoluble

Estroncio 800 Actividadmedia Poco soluble

Solubilidad

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Bario 710 Poco activo Insoluble 137

Masa atómica

Densidad Punto de fusión(°C)

Cloro 1,56 (líquido) �102 �35

Bromo 3,12 (líquido) �7 59

Punto de ebullición(°C)

Yodo 4,93 113 184

Cloro 35,5 Litio 7

Bromo 80 Sodio 23

Azufre

Selenio

Yodo 127 Potasio 39Telurio

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E L E M E N T O S Y C O M P U E S T O S62. Interpretación de la información

que aporta el prospecto de un medicamento

Utiliza el prospecto de cualquier medicamento para completar los siguientes apartados.

Nombre comercial:

Composición:

Principio o principios activos del medicamento:

Excipiente:

Indicaciones:

Dosis y modo de empleo:

Contraindicaciones e interacciones:

Efectos secundarios:

Precauciones (embarazo y lactancia):

Conservación:

Sobredosis, intoxicación y su tratamiento:

Presentación:

Con/sin receta médica:

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E L E M E N T O S Y C O M P U E S T O S63. Mapa conceptual


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Clasificación Los elementos en el ser humano

Los elementosquímicos

metales y no metales

Mendeleiev

tabla periódicaactual

enen

Agrupación de losátomos en los

elementosMedicamentos

Abundancia de los elementos

en

en forma de en forma de

Masa y cantidad

de sustancia


C A M B I O S Q U Í M I C O S Y S U S R E P E R C U S I O N E S71. Velocidad de una reacción química

y los factores que influyen en ella

Actividades

Describe una reacción que sea muy rápida y otra que sea muy lenta.

Un grupo de alumnos ha realizado la siguiente experiencia:

� Primero, han medido el tiempo que ha tardado en reaccionar totalmente un cubo de 8 g de sodio sumergido en agua.

� A continuación, han medido el tiempo de la reacción completa si un cubo similar de 8 g se divide en ocho cubos iguales.

� Finalmente, han repetido la experiencia con un tercer cubo de sodio al que dividen en ochocubos iguales, y estos, a su vez, en otros ocho.

¿Qué hipótesis crees que pretenden verificar los alumnos?

a) En toda reacción química, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.

b) En toda reacción química, la velocidad de reacción depende de la masa de los reactivos.

c) El tiempo que tarda en completarse la reacción depende de la masa de los reactivos.

d) El tiempo que tarda en completarse la reacción depende de la superficie de contacto (gradode división) de los reactivos.

Justifica tus respuestas.

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Recuerda� La velocidad de una reacción química es la variación de cantidad de sustancia formada

o transformada por la unidad de tiempo.

� La medida de la velocidad se puede expresar en función de la cantidad de reactivo quedesparece o de la cantidad de producto que aparece en la unidad de tiempo.

� La velocidad de una reacción química puede verse afectada por varios factores:influencia de la concentración, la temperatura, la superficie de contacto y la presenciade catalizadores.

� También influye en la velocidad de una reacción química la naturaleza de los reacti-vos, aunque no se han podido establecer aún unas reglas generales a este respecto. Yla concentración de los reactivos: la velocidad de una reacción química, en general,aumenta con la concentración de los reactivos. Para incrementar la concentración deun gas, hay que elevar la presión y si los reactivos se encuentran en disolución, la con-centración se modifica cambiando la relación entre el soluto y el disolvente.


C A M B I O S Q U Í M I C O S Y S U S R E P E R C U S I O N E S71. Velocidad de una reacción química

y los factores que influyen en ella

Si, en la primera experiencia, el tiempo medido ha sido de 8 min y admitimos que la velocidad de esta reacción es directamente proporcional a la superficie. ¿Qué tiempo tardarán en reaccionarcompletamente con el agua los 64 cubitos de la última experiencia?

Si los átomos o las moléculas se combinan cuando chocan entre sí, explica de acuerdo con la teoría cinética de la materia por qué aumenta la velocidad de reacción con:

a) La temperatura.

b) La cantidad de superficie de contacto entre los reactivos.

Clasifica las siguientes reacciones químicas en lentas o rápidas:

a) La oxidación de una barandilla de hierro.

b) La reacción del cinc con el ácido clorhídrico.

c) La combustión de una cerilla.

d) La putrefacción de una manzana guardada en un frigorífico.

Sugiere una explicación para cada una de las siguientes afirmaciones:

a) En los fuegos artificiales se usa magnesio en polvo en lugar de cintas de magnesio.

b) El agua oxigenada se descompone más rápidamente cuando está en presencia de una enzimallamada catalasa.

c) Cuando un animal muere, se descompone rápidamente, pero en Siberia se han encontradoenterrados en el hielo e intactos mamuts que murieron hace 30 000 años.

d) La reacción entre el carbonato de manganeso y el ácido clorhídrico diluido incrementa su velocidad cuando se agrega ácido clorhídrico concentrado.

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C A M B I O S Q U Í M I C O S Y S U S R E P E R C U S I O N E S72. Mapa conceptual


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Medioambiente

Velocidad de unareacción química

Reaccionesquímicas

Cálculo de masa y de volumen

se representan en

se utilizan para el

una clasificación es

producen

Reacciones decombustión

Efectoinvernadero

Lluvia ácida


L A E L E C T R I C I D A D81. Conductores y aislantes

Cuando encendemos el televisor, la corriente eléctrica que pasa a través del cable es un flujode electrones. En realidad, estos electrones que se desplazan forman parte del propio cable. Sicortamos el cable y vemos su sección, observaremos que consta de dos partes: un hilo de cobrey el plástico que lo recubre. Los electrones circulan por el primero, pero no pueden hacerlo porel segundo. Esto se debe a que el cobre es un buen conductor de la electricidad, mientras que elplástico es un aislante.

Los electrones no se desplazan con la misma facilidad a través de los distintos materiales. Larazón de esto es que cada uno tiene una estructura atómica diferente.

ConductoresLos materiales conductores son aquellos que permiten que la corriente eléctrica circule a travésde ellos.

Los materiales conductores tienen electrones que no están muy ligados a sus átomos, por loque pueden circular entre estos y moverse a lo largo del material. Así, por ejemplo, algunos delos electrones que se encuentran en las capas más externas de los átomos de los metales tienenuna relativa movilidad; por eso, los metales son buenos conductores.

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Materiales conductores de la corriente eléctrica.

aislante

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L A E L E C T R I C I D A D81. Conductores y aislantes

AislantesLos materiales aislantes son aquellos que nopermiten el paso de la corriente eléctrica a travésde ellos.

Los electrones de los materiales aislantes, tam-bién llamados dieléctricos, están muy ligados alos átomos próximos, y la fuerza de atracción queel núcleo ejerce sobre ellos es muy grande, por loque no pueden moverse libremente.

Aunque los materiales aislantes pueden cargarsepor frotamiento, los electrones ganados no pue-den fluir a través de ellos, sino que se mantienenen una región localizada. La madera, los tejidos,los plásticos, el vidrio y el caucho constituyenejemplos de materiales aislantes.

Actividades

Observa los materiales que te rodean y clasifícalos en conductores y aislantes.

¿Qué componentes de un pulsador o un interruptor domésticos son conductores? ¿Cuáles sonaislantes?

Fíjate en los veinte primeros elementos de la tala periódica e indica cuáles son conductores y cuáles aislantes. Recuerda la clasificación de los elementos en metales y no metales.

Clasifica los materiales siguientes en conductores y aislantes: objetos metálicos, la mina de unlápiz (grafito), objetos de vidrio, agua con sal, madera, objetos de caucho, objetos de plástico,papel y fibras vegetales.

¿De qué material está hecha la cinta aislante?

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Materiales aislantes de la corriente eléctrica.


L A E L E C T R I C I D A D82. Lectura de un voltímetro

La ddp y la fem se pueden medir conectando un voltímetro entre dos puntos de un circuito o entre los terminales de un generador.

El voltímetro siempre se conecta en paralelo, tal como se puede observar en la figura. La escalade un voltímetro viene expresada en voltios.

Fíjate en el siguiente experimento:

1. Se han conectado tres bombillas a una batería de 12 V como se indica en el esquema.

2. Si ahora se conecta un voltímetro entre los terminales de la batería, ¿qué lectura marcará?

3. Se conectan después otros tres voltímetros entre los terminales de cada bombilla del modoque se aprecia en el esquema.

Suma las lecturas obtenidas en los voltímetros conectados a las tres bombillas; ¿coincide estevalor con el de la fem de la batería? ¿Qué explicación puedes dar a este hecho?

Sabemos que la batería suministra energía a los electrones, pero estos pierden energía cuandopasan a través de una bombilla. De este modo, si hay más de una bombilla conectada a lo lar-go del hilo conductor, una parte de la energía se perderá al pasar por la primera; otra parte, alpasar por la segunda, y así sucesivamente. Si mides con un voltímetro la ddp que hay entre losextremos de las bombillas, se puede comprobar que la suma de las ddp existentes en cada unade ellas es igual a la fem de la batería.

ActividadesFíjate en el esquema del siguiente circuito acoplado a lalámpara B. ¿Cuál es la lectura del voltímetro?

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L A E L E C T R I C I D A D83. Lectura de un amperímetro

La intensidad de la corriente que atraviesa un circuito se mide mediante un amperímetro.Como se observa en la figura, el amperímetro debe conectarse en serie al circuito eléctrico; deeste modo se garantiza que la intensidad de la corriente pase íntegramente por él.

Fíjate en el siguiente experimento:

Con una batería, tres amperímetros y dos bombillas, se ha construido un circuito como el delesquema. Cuando los electrones abandonan la batería, todos ellos van pasando sucesivamentea través de esos cinco elementos.

La intensidad de corriente que mide el amperímetro que se encuentra entre las dos bombillases la misma que la que miden los otros amperímetros.

Actividades

Observa detenidamente el esquema y señala la opción correcta:

a) Las dos bombillas se encienden al mismo tiempo.

b) La bombilla conectada al polo negativo de la pila se enciende primero.

c) Solo se enciende la bombilla conectada al polo negativo de la pila.

d) No se enciende ninguna de las dos bombillas.

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Conexión de un amperímetro.símbolos del circuito

lectura 2A lectura 2A

+ –


L A E L E C T R I C I D A D83. Lectura de un amperímetro

Observa ahora este esquema y señala la opción correcta:

a) No hay corriente en el cable conectado a la parte inferior de la pila.

b) La corriente eléctrica fluye en dirección a la bombilla en ambos cables.

c) La corriente es la misma en ambos cables.

Observa el siguiente montaje y responde a las cuestiones que se plantean a continuación:

a) Explica cómo calcularías con un amperímetro y un voltímetro:

� La diferencia de potencial entre A y B.

� La intensidad que circula por el circuito.

b) ¿Cómo instalarías el amperímetro y el voltímetro en los casos anteriores? ¿Por qué?

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L A E L E C T R I C I D A D84. Utiliza la electricidad con seguridadLos trastornos producidos en el cuerpo humano por la corriente eléctrica se deben a su inten-sidad, que, como ya sabemos, depende de la diferencia de potencial y de la resistencia.

Una pila de 4,5 V es inofensiva porque la intensidad que produce es muy baja, pero la que pro-porciona un enchufe doméstico es muy peligrosa.

Este peligro aumenta si estamos mojados, ya que el agua no destilada es buena conductora dela corriente eléctrica. Así, si estamos húmedos, la resistencia de nuestro cuerpo es pequeña, yla intensidad que nos llega, muy alta. Una corriente de 0,05 A ya es peligrosa, y una de 0,10 Apuede producir un paro cardíaco, por lo que debe extremarse la seguridad al manejar aparatosy conductores eléctricos.

Ten siempre presente estas normas de seguridad a la hora de hacer un uso correcto de la ins-talación eléctrica:

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� No toques nunca bajo ningún pretexto aparatos, cables o terminales con las manos mojadas o húmedaso cuando tengas los pies descalzos.

� Asegúrate de que los aparatos que consumen mucha energía estén conectados a tierra, por ejemplomediante enchufes de tres orificios: dos de ellos sirven para que entre y salga la corriente; el tercero es latoma de tierra. Se trata de un cable que absorbe los electrones que «escapan» de la conducción general,con lo que evita las descargas eléctricas.

� Nunca emplees las conducciones de agua, calefacción, etc., como toma de tierra, ya que no ofrecengarantía de seguridad, al poder existir piezas metálicas intercaladas en ellas.

� Coloca los aparatos eléctricos lo suficientemente alejados de objetos o cuerpos metálicos y conduccionesde agua o gas, con el fin de evitar posibles contactos eléctricos.

� No utilices nunca aparatos eléctricos con los cables desgastados.� No manejes dispositivos eléctricos cuando los hilos de los cables de conexión estén al descubierto.� Evita manejar —o hazlo con mucho cuidado— enchufes múltiples o cables prolongadores, pues pueden

acumular calor y producir cortocircuitos.� Siempre que sea posible, evita la realización de empalmes con los cables de la instalación doméstica, ya

que se pueden originar cortocircuitos. No obstante, si fuera inevitable, sigue estos pasos:

1. Separa los cables.

2.Corta las puntas y se sepáralas. 4. Retuerce losextremos pelados.

3. Pela las puntas.

6. Aíslalos con cintaaislante por separado.

5. Únelos de dos endos retorciéndolos.

Intensidad de corriente (mA) en corriente alterna

Principales trastornos ocasionados por la corriente eléctrica

Efectos

2 Ligero cosquilleo

10-25 Calambres musculares

25-80 Fibrilación ventricular al cabo de un tiempo

80-5 000 Fibrilación ventricularinstantánea

Consecuencias

Susto y movimientosincontrolados

Paralización de la respiración

Fallo de la circulación sanguíneay falta de oxígeno en el cerebro

Paro cardíaco y muerte


L A E L E C T R I C I D A D84. Utiliza la electricidad con seguridad

Actividades

Señala las acciones incorrectas que se aprecian en el dibujo e indica cómo se corregirían:1

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L A E L E C T R I C I D A D85. Formas de energía

La energía puede manifestarse en forma de movimiento, de posición, de calor, de electricidad,de radiaciones electromagnéticas, etcétera.

Según cuál sea el proceso por el que los cuerpos tienen energía, esta puede denominarse dediferentes maneras:

Energía mecánicaEs la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseenlos cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio.Puede ser de dos tipos:

� Potencial: es la capacidad de producir trabajo que tienen los cuerpos en virtud de su posi-ción, configuración o mecanismo interior.

� Cinética: es la capacidad de producir trabajo que poseen los cuerpos por el hecho de encon-trarse en movimiento.

Energía térmicaSe debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja tempera-tura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia deenergía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperaturas se llama calor.

Energía eléctricaEs causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conducto-res. Esta energía produce, fundamentalmente, tres efectos: luminoso, térmico y magnético.

Energía radianteEs la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayosultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), etc. La característica principal de esta energía esque se propaga en el vacío sin necesidad de soporte material alguno.

Energía químicaEs la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo deenergía.

Energía nuclearEs la energía almacenada en el núcleo de los átomos que se libera en las reacciones nucleares de fusión y fisión.

Energía internaEngloba todas las formas de energía que puede haber en el interior de un cuerpo: energía ciné-tica y térmica, debido al movimiento de sus partículas.

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La energía es la capacidad de un cuerpo para producir transformaciones y realizar untrabajo. En el SI se mide en julios (J).


L A E L E C T R I C I D A D85. Formas de energía

Actividades

La energía se presenta en la naturaleza y en la vida diaria de muy diversas formas. Indica quédiferencias existen, desde el punto de vista de la energía, entre:

a) El agua de un río y el agua de una presa.

b) El aire en reposo y un viento fuerte.

c) Una pila eléctrica cargada y otra agotada.

Señala qué tipo de energía posee para cada uno.

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L A E L E C T R I C I D A D86. Transformaciones de la energía

Imagínate que te encuentras en el pico más alto de una montaña rusa. En ese momento y enesa posición, la vagoneta en la que estás sentado posee energía potencial. Cuando desciende,conforme aumenta su velocidad, va adquiriendo energía cinética, hasta que llega al punto másbajo y comienza a subir otro pico, donde de nuevo tendrá energía potencial. Después de más picos,curvas, rizos y tirabuzones, el trayecto concluye.

a) ¿Qué transformaciones ha experimentado la energía a lo largo del trayecto?

b) ¿Cómo es la energía potencial en las sucesivas cumbres de la montaña rusa?

Unos potentes motores han impulsado la vagoneta por la empinada cuesta hasta llevar a la pri-mera cumbre de la montaña rusa. Durante este tramo del trayecto, la energía eléctrica de losmotores se ha transformado en energía potencial.

Cuando la vagoneta empieza deslizarse pendiente abajo desde el primer pico, su energía potencialse transforma en energía cinética mientras desciende al máximo de velocidad hasta alcanzar elpunto más bajo, donde toda la energía que tiene es cinética.

A medida que comienza a escalar la siguiente pendiente, la vagoneta va perdiendo velocidad,hasta quedarse casi parada en la segunda cumbre, y su energía cinética se transforma en energíapotencia.

Y esto ocurrirá cada vez que la vagoneta suba y baje por una nueva cumbre. En ausencia derozamientos, el viaje por la montaña rusa podría continuar eternamente.

Actividades

Explica las transformaciones de energía que suceden cuando un esquiador se desliza por variaspendientes de distinta altura.

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L A E L E C T R I C I D A D87. Principio de conservación

de la energíaLa energía del universo se transforma de unas formas en otras, originando una sucesión decambios. Cualquiera que sea el proceso de transformación, debe cumplirse el principio de con-servación de la energía:

Actividades ¿Qué transformaciones de energía ocurren cuando montas en una montaña rusa? ¿Cómo sería la energía total? ¿La cantidad de energía es la misma al principio que al final del trayecto?

Coge un cuenco o una taza y deja caer una canica o una bola de acero desde uno de sus bordes.

a) ¿Hasta dónde crees que llegará la canica en la primera oscilación?

b) ¿Por qué cada vez alcanza menos altura en sus oscilaciones?

c) ¿Se cumple el principio de conservación de la energía?

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La energía no se crea ni se destruye; solo se transforma de una forma en otra.


L A E L E C T R I C I D A D88. Degradación de la energía

Unas formas de energía pueden transformarse en otras; ahora bien, esto no es un procesoreversible. Así la energía mecánica origina otras formas de energía, y estas se transforman enotras diferentes. Pero ¿dónde acaba el proceso? ¿Cuál es la última forma de energía?

Todas las formas de energía terminan transformándose en calor:

� La energía mecánica, por choque o rozamiento.

� La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.

� La energía química, en la combustión de algunas sustancias químicas.

� La energía lumínica, al ser absorbida por los cuerpos.

� La energía nuclear, como una de las radiaciones emitidas.

Ahora bien, aunque es posible convertir calor en cualquier forma de energía, no puede darse elproceso inverso:

En toda transformación de energía, una parte se disipa en forma de calor y se transfiere almedio ambiente. Esa energía ya no puede utilizarse, porque es imposible transformarla en otraforma de energía.

Esta afirmación constituye la segunda parte del principio de la conservación de la energía.

El rendimiento de toda transformación de energía, expresado ene tanto por ciento, será:

rendimiento � � 100

ActividadesExplica las transformaciones de energía que tienen lugar cuando un niño se desliza por untobogán.

Explica las transformaciones de energía que se producen desde que se tensa un arco hasta que selanza una flecha.

El rendimiento de una máquina es del 30 %. ¿Qué energía útil se obtiene si la energía que seaporta a la máquina es de 5 � 108 J?

energía útilenergía total

3

2

1

MA

TER

IAL

FOTO

COP

IAB

LE /

© O

xfor

d U

nive

rsit

y Pr

ess

Esp

aña,

S.A

.

39

Físi

ca y

Quí

mic

a

Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor, pero este no pue-de transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor esuna forma degradada de energía.


L A E L E C T R I C I D A D89. Mapa conceptual


MA

TER

IAL

FOTO

COP

IAB

LE /

© O

xfor

d U

nive

rsit

y Pr

ess

Esp

aña,

S.A

.

40

Físi

ca y

Quí

mic

a

Corriente inducida

Centraleseléctricas

El circuito eléctricoelemental

Pilas eléctricas

GeneradoresDinamo

Alternadores

las magnitudes son

se relacionan por

puedenser

tipos

Ley de Ohm

Diversificación de la energía

Consumo de energíaeléctrica

supone


41

Físi

ca y

Quí

mic

a

S O L U C I O N A R I O

M E D I D A Y M É T O D O C I E N T Í F I C O

1. La medida e instrumentos de medida(Pág. 3)

El metro sirve para medir la longitud.

La balanza sirve para medir la masa.

El cronómetro sirve para medir el tiempo.

El termómetro sirve para medir la temperatura.

La probeta sirve para medir la capacidad y el volumen delos cuerpos.

a) La balanza se utiliza para medir la masa de los cuerpos.Verdadero.

b) El termómetro se utiliza para medir el tiempo. Falso.El termómetro se utiliza para medir la temperatura.

c) El cronómetro se utiliza para medir la temperatura.Falso. El cronómetro se utiliza para medir el tiempo.

d) La regla se utiliza para medir la longitud de un cuerpo.Verdadero.

e) La probeta se utiliza para medir el volumen de un líqui-do. Verdadero.

f) El matraz aforado se utiliza para medir el volumen deun líquido. Verdadero

La capacidad de una lata de refresco es de 33 cl.

a) � 0,5 m � 5 dm� 10 m � 100 dm

b) � 1 dm � 0,1 m � 1 mm � 0,001 m� 10 dm � 1 m � 10 mm � 0,01 m� 20 dm � 2 m � 20 mm � 0,02 m� 25 dm � 2,5 m � 50 mm � 0,05 m� 50 dm � 5 m � 500 mm � 0,5 m� 1 cm � 0,01 m � 1 500 mm � 1,5 m� 10 cm � 0,1 m � 2 000 mm � 2 m� 20 cm � 0,2 m � 1,5 km � 1 500 m� 50 cm � 0,5 m � 25 km � 25 000 m� 100 cm � 1 m � 100 km � 100 000 m

c) � 0,1 m � 10 cm � 1 dm � 10 cm� 0,5 m � 50 cm � 10 dm � 100 cm� 2 m � 200 cm � 20 dm � 200 cm� 6 m � 600 cm � 25 dm � 250 cm� 10 m � 1 000 cm � 50 dm � 500 cm� 15 m � 1 500 cm � 75 dm � 750 cm

6

5

4

3

2

1

1d) � 0,1 m � 100 mm � 1 dm � 100 mm

� 0,5 m � 500 mm � 10 dm � 1 000 mm� 2 m � 2 000 mm � 20 dm � 2 000 mm� 6 m � 6 000 mm � 25 dm � 2 500 mm� 10 m � 10 000 mm � 50 dm � 5 000 mm� 15 m � 15 000 mm � 75 dm � 7 500 mm

e) � 3 000 m � 3 km� 4 500 m � 4,5 km� 18 000 m � 18 km

� 100 g � 0,1 kg

� 250 g � 0,250 kg

� 500 g � 0,5 kg

a) � 5 min � 300 s � 12 h � 43 200 s� 10 min � 600 s � 24 h � 86 400 s� 15 min � 900 s � 1 h 15 min � 4 500 s� 30 min � 1 800 s � 1 h 30 min � 5 400 s� 2 h � 7 200 s � 2 h 50 min � 10 200 s� 3 h � 10 800 s � 3 h 45 min � 13 500 s

b) � 7 200 s � 2 h� 10 800 s � 3 h

a) área � 15 m � 10 m � 150 m2

b) área � 25 m � 30 m � 750 m2

c) área � 20 cm � 10 cm � 200 cm2

área � 0,20 m � 0,10 m � 0,02 m2

d) área � 220 cm2 � 2,20 � 10�2 m2

e) área � 15 cm � 25 cm � 375 cm2 � 3,75 � 10�2 m2

f) área � 5 cm � 5 cm � 25 cm2 � 2,5 � 10�3 m2

g) área � 10 cm � 5 cm � 50 cm2 � 5 � 10�3 m2

a) volumen � 0,30 m � 0,20 m � 0,10 m � 0,006 m3

b) volumen � 5 m � 3 m � 2 m � 30 m2

c) volumen�5 cm �3 cm �12 cm�180 cm3 �1,8 �10�4 m3

d) volumen � 5 cm �5 cm �5 cm � 125 cm3

e) volumen � 5 cm �4 cm �3 cm � 60 cm3

a) 321 m tiene tres cifras significativas.

b) 4,53 � 103 m tiene tres cifras significativas.

c) 0,002 3 m tiene dos cifras significativas.

d) 20,08 m tiene cuatro cifras significativas.

2. Mapa conceptual (Pág. 6)

La solución se encuentra en la página 46 de este solucionario.

L A D I V E R S I D A D D E L A M AT E R I A

1. Cantidad de soluto y concentración (Pág. 7)

a) 10 g/L

b) 4 g/L

c) 2 g/L

a) 10 g/L

b) 4 g/L

2,5 g en 250 mL de disolución.3

2

1

2

11

10

9

8

7

Regla

Probeta

Termómetro

Cronómetro

Balanza

Tiempo

Masa

Capacidad

Temperatura

Longitud

Metro

Litro

Kelvin

Segundo

Kilogramo

Tiempo

Masa

Capacidad

Temperatura

Longitud

0S3FQCRefuerzo07.SOL 06/08/07 8:27 Página 41

42

Físi

ca y

Quí

mic

aS O L U C I O N A R I O

2. Construcción de curvas de solubilidad(Pág. 8)

Curvas de solubilidad del KCl y KNO3

Curva de solubilidad del Ca(OH)2

De acuerdo con la primera gráfica, la solubilidad de los so-lutos sólidos en agua aumenta con la temperatura.

Porque es el rango de temperaturas en el que el agua seencuentra en estado líquido.

A esa temperatura se disuelven 110 g de nitrato de potasioen 100 g de agua.

Se precipitan 46 g de nitrato de potasio.

La solubilidad del hidróxido de calcio es muy pequeña y disminuye cuando aumenta la temperatura.

Se disuelven 0,185 g de esta sustancia en 100 g de agua a la temperatura de 0 °C.

Precipitan 0,091 g de hidróxido de calcio.



7

6

5

4

3

2

1

M AT E R I A Y P A R T Í C U L A S

1. Interpretación gráfica de la ley de Boyle (Pág. 10)

Las representaciones p � V frente a V o frente a p serían unarecta paralela al eje X.

a) p � V � 24,4 (constante). Sí se cumple la ley de Boyle.

b)

La isoterma a 25 °C es igual que la de 0 °C pero despla-zada un poco a la derecha. Cumple la relación p � V � k.

c)

Esta isoterma es una línea recta de pendiente positiva,igual que la de 0 °C.

d)

La gráfica es una línea recta y constante, paralela al eje X.

24,3

24,4

24,5

p � V

0,200 0,400 0,600p

0,800

0

1,000

2,000

3,000

1/p (atm�1)

0V (L)

20 30 40 50 60 70

0

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

p (atm)

0V (L)

20 40 60

3

2

1250

200

150

100

50

0

solubilidad (g soluto/100 g H2O)

KNO3

KCl

20 40 60 80 100temperatura (°C)

0

200

150

100

50

0

solubilidad � 103 (g soluto/100 g H2O)

20 40 60 80 100temperatura (°C)

0

Ca(OH)2

p �V 22,4 22,4 22,4 22,4 22,4

V 22,4 27,7 32,7 41,6 63,1

p 1,000 0,809 0,685 0,539 0,355


43

Físi

ca y

Quí

mic

a


2. Interpretación gráfica de la primera ley de Gay-Lussac (Pág. 8)

Por aproximación, es constante y característico para cada gas.

No obtendríamos los mismos valores para el coeficiente dedilatación del gas a presión constante.

a) V � 22,4 L

b) Representa la temperatura absoluta: �273 °C y se denomi-na cero absoluto

c) El volumen vale cero.



T E O R Í A AT Ó M I C O M O L E C U L A R

1. Las primeras teorías atomistas (Pág. 14)

Leucipo y Demócrito vivieron en Grecia hace, aproximada-mente, 2 500 años. Ambos filósofos argumentaron que siun trozo de materia se partía por la mitad y esa mitad sedividía de nuevo en dos partes, y así sucesivamente, llega-ría un momento en que se obtendría una partícula muypequeña que ya no admitiría nuevas divisiones. A esta pe-queña partícula la llamaron átomo, término que en griegosignifica «que no se puede cortar».

Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incom-presibles e invisibles. Los átomos se diferencian por su for-ma y tamaño. Las propiedades de la materia varían segúnel agrupamiento de los átomos.

2

1

4

0

20,0

22,0

24,0

26,0

28,0

30,0

32,0

34,0

36,0

38,0

40,0

42,0

44,0

46,0

48,0

50,0

0t (ºC)

100 200 300

V (L)3

2

1

Aristóteles, que postuló que la materia estaba formada porcuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego.

Se denomina teoría continuista.

� Los átomos no existen. No hay límites para dividir lamateria.

� Todas las sustancias están formadas por las mezclas ocombinaciones de cuatro elementos básicos: tierra, aire,fuego y agua.

� Estos elementos mantienen un orden: la tierra en elcentro, el agua, el aire y el fuego.

� Nadie ha visto las partículas últimas de las que habla lateoría atomista; por tanto, no existen.

Prevaleció hasta los siglos XVIII y XIX durante los cuales seestudiaron las transformaciones químicas y se volvió a re-tomar el concepto de átomo.

2. La teoría atómica (Pág. 15)

a) Los elementos están formados por átomos iguales.

b) Los átomos de diferentes elementos tienen masas y propiedades químicas distintas.

c) Los compuestos químicos están formados por la com-binación de dos o más elementos diferentes.

d) Cuando dos o más átomos de distintos elementos secombinan para formar un mismo compuesto lo hacenen una relación de números enteros sencillos.

a) Falsa. b) Verdadera. c) Falsa.

El átomo de Dalton es indivisible.

a) El recipiente B.

b) El recipiente A.

c) El recipiente C.

No, porque para Dalton los átomos de diferentes elemen-tos tienen masas y propiedades distintas. Y además, enuna reacción, los átomos se reorganizan pero no se con-vierten unos en otros.



E S T R U C T U R A AT Ó M I C A

1. Electricidad y partículas atómicas (Pág. 17)

Porque la pantalla adquiere carga eléctrica.

Porque están cargadas con cargas de diferente signo y seatraen.

El símbolo de cantidad de carga eléctrica es Q y su unidadel culombio, C.

En un cuerpo eléctricamente neutro, el número de cargaspositivas es igual al número de cargas negativas.

Un cuerpo cargado tiene exceso o defecto de electrones.

4

3

2

1

5

6

5

4

3

2

1

1 átomo de azufre 1 átomo de oxígeno

6

5

4

3

V (L) t (°C) V�V0 (V�V0)/V � t

30,6 100 8,2 2,6 � 10�3

38,8 200 16,4 2,1 � 10�3

47,0 300 24,6 1,7 � 10�3


44

Físi

ca y

Quí

mic


Tienen la misma carga elemental, pero de diferente signo.La masa del protón es mucho mayor que la del electrón.

Tienen masas muy parecidas. El protón tiene carga po-sitiva, y el neutrón no tiene carga.

2. El modelo atómico de Thomson (Pág. 18)

Un ion es un átomo que ha ganado o perdido uno o máselectrones.

Los electrones se arrancan con facilidad, de manera que sunúmero dentro del átomo puede variar, mientras que el número de protones se mantiene siempre fijo para cadaátomo.

Si un átomo pierde un electrón, queda con carga neta posi-tiva y recibe el nombre de catión, y si gana un electrón que-da con carga neta negativa y recibe el nombre de anión.

Después de frotar dos cuerpos, ambos adquieren la mismacantidad de carga pero de distinto signo.

Falso. Cuando una barra de ebonita cargada entra en con-tacto con una bolita de un péndulo, algunas cargas negati-vas de la barra pasan a la bolita.

3. El átomo de Rutherford (Pág. ??)

1

�

�

�

�

�

�

�

�

5

4

3

2

1

7

6

5 cuerpo neutro

cuerpo cargadonegativamente

cuerpo cargadopositivamente

pierde carganegativa

adquiere carganegativa

Las partículas que chocan directamente con el núcleo rebotan.

Son desviadas apreciablemente de su trayectoria.

No se desvían, o lo hacen muy poco, de su trayectoria.

En el núcleo podemos encontrar protones y neutrones.

La masa del átomo se encuentra prácticamente concentradaen el núcleo.

Las respuestas verdaderas son la c) y la d).

Cualquier carga que girase alrededor del núcleo deberíaemitir energía en forma de radiación. Por consiguiente, elelectrón iría perdiendo energía continuamente y se acer-caría cada vez más al núcleo, se movería en espiral, hastacaer sobre él.



E L E M E N T O S Y C O M P U E S T O S

1. Propiedades que se repiten (Pág. 22)

La media de las masas atómicas del calcio y el bario es88,5, aproximadamente la masa atómica del estroncio.

Las propiedades físicas y químicas del estroncio son inter-medias respecto de las del calcio y el bario.

Se encuentran en estado sólido.

La media de las masas atómicas del cloro y yodo es 81,25,aproximadamente la masa atómica del bromo.

La media de las masas atómicas del azufre y el telurio es79,75, aproximadamente la masa atómica del selenio.

La media de las masas atómicas del litio y el potasio es 23,aproximadamente la masa atómica del sodio.

Las propiedades físicas del bromo son intermedias encomparación con las del cloro y el yodo.

En efecto, sí existe regularidad en las propiedades de loselementos.

2. Interpretación de la información que aporta el prospecto de un medicamento (Pág. 23)

RESPUESTA LIBRE.



6

5

4

3

2

1

6

9

8

7

6

5

4

3

2�

�

�

�

�

�


45

Físi

ca y

Quí

mic

a


C A M B I O S Q U Í M I C O S Y S U S R E P E R C U S I O N E S

1. Velocidad de una reacción química y los factores que influyen en ella (Pág. 25)

Como ejemplo de reacción rápida sería la putrefacción dela fruta a la intemperie. Y como lenta, la oxidación del hierro.

Pretenden verificar la hipótesis d), ya que el factor que va-ría es el de la superficie de contacto o grado de división.

Superficie del cubo inicial � 6 a2 � S

Superficie de los ocho cubitos 6 � (a/2)2 � 8 � 12 a2 � 2 S

Superficie de los 64 cubitos � 6 � (a/4)2 � 64 � 24 a2 � 4 S

La superficie se ha multiplicado por 4, por lo que el tiempose ha debido reducir a la cuarta parte, es decir, 8/4 � 2 min.

a) Al aumentar la temperatura, se incrementa la energía yla velocidad de las partículas, y por tanto, es mayor elnúmero de choques entre ellas.

b) Al aumentar la superficie expuesta, el número de cho-ques entre las partículas de los reactivos es mayor.

a) Lenta. b) Rápida c) Rápida d) Lenta.

a) Se aumenta la superficie de contacto entre los reactivos.

b) La catalasa es un catalizador que acelera la reacción dedescomposición.

c) La baja temperatura reduce la velocidad de reacción.

d) La velocidad de reacción aumenta con la concentra-ción de los reactivos.



L A E L E C T R I C I D A D

1. Conductores y aislantes (Pág. 28)

RESPUESTA LIBRE.

Conductores, los cables. Aislantes, el plástico que rodea alos cables.

Conductores: Li, Be, Na, Mg, Al, K y Ca.

Aislantes: H, He, B, C, N, O, F, Ne, Si, P, S, Cl y Ar.

Conductores: objetos metálicos, la mina de un lápiz (grafito)y agua con sal.

Aislantes: objetos de vidrio, madera, objetos de caucho,objetos de plástico, papel y fibras vegetales.

La cinta aislante está hecha de materiales plásticos.

2. Lectura de un voltímetro (Pág. 30)

La lectura del voltímetro de la bombilla B es 6 V.

3. Lectura de un amperímetro (Pág. 31)

La opción correcta es la a)

La respuesta correcta es la c).

a) Colocando un voltímetro conectado a los puntos A y B.Colocando un amperímetro intercalado en el circuito.

3

2

1

1

5

4

3

2

1

8

6

5

4

3

2

1

7b) El voltímetro se conecta en paralelo, y el amperímetro,

en serie.

4. Utiliza la electricidad con seguridad (Pág. 33)

� No se deben manipular los aparatos eléctricos estandocon los pies descalzos o las manos mojadas.

� No se debe tener conectado un aparato eléctrico al la-do de la bañera.

� No se debe utilizar una plancha con los cables desgas-tados.

� No se deben utilizar enchufes múltiples.

5. Formas de energía (Pág. 35)

a) El agua de un río está en movimiento, la energía queposee es cinética. El agua en una presa se encuentra auna altura determinada, la energía que posee es po-tencial.

b) El aire en reposo posee energía potencial, mientrasque el viento fuerte posee energía cinética.

c) La pila cargada posee energía química y la gotada no.

6. Transformaciones de la energía (Pág. 37)

Las transformaciones que se suceden son, sobre todo, depotencial a cinética.

7. Principio de conservación de la energía(Pág. 38)

Cuando la vagoneta empieza deslizarse pendiente abajodesde el primer pico, su energía potencial se transformaen energía cinética mientras desciende al máximo de velo-cidad hasta alcanzar el punto más bajo, donde toda laenergía que tiene es cinética. A medida que comienza aescalar la siguiente pendiente, la vagoneta va perdiendovelocidad, hasta quedarse casi parada en la segunda cumbre,y su energía cinética se transforma en energía potencial.

Esto ocurrirá cada vez que la vagoneta suba y baje por unanueva cumbre. En ausencia de rozamientos, el viaje por lamontaña rusa podría continuar eternamente. La energíatotal se conserva, es constante. La cantidad de energía esla misma al principio que al final del trayecto.

a) Llegará a la misma altura que al principio.

b) Cada vez alcanza menos altura porque la energía se vatransformando en otros tipos de energía que se disi-pan en el medio ambiente.

c) Sí se cumple el principio de conservación de energía.

8. Degradación de la energía (Pág. 39)

El niño posee energía potencial cuando está en la partesuperior del tobogán; al dejarse caer, esta energía poten-cial se va transformando una parte en energía cinética yotra, en energía térmica debido al rozamiento.

El arco tenso posee energía potencial, que se transformaen la energía cinética de la flecha.

La energía útil es 1,5 � 108 J.



3

2

1

2

1

1

1

1


46

Físi

ca y

Quí

mic


Solución del mapa conceptual UNIDAD 1

El informecientífico

Densidad indirecta utiliza

se recoge en consta de

Longitud

Masa

Volumen

Tiempo

Temperatura

Etapas del métodocientífico

Sistemainternacional

unidades

Múltiplos y submúltiplos

de unidades

Notacióncientífica

Precesión ysensibilidad

Cifrassignificativas

y redondeo

El métodocientífico

La medida

para medirmagnitudesse utilizan

su relación es

sirven para medir

Instrumentosde medida


47

Físi

ca y

Quí

mic

a



Clasificación de los sistemas materiales

Sólidos Líquidos Gases

Sistemasmateriales

homogéneos

Petróleo

Disoluciones

Concen-tración

Solubi-lidad

Curvassolubilidad

Preparación Compuestos Elementos

Sustanciaspuras

por métodos deseparación físicos

por métodos de separación físicos

por métodos químicos

Sistemasmateriales

heterogéneos

se dividen en

por ejemplo

se destaca la

se relaciona con latemperatura en las

pueden ser

pueden ser se distinguen


48

Físi

ca y

Quí

mic



Los gases

Las leyes de los gases

Modelo cinético de los gases

Los estados de agregación

Teoría cinéticade la materia

Los cambios de estado

Las propiedadesde la materia

las variables p, V, Testán relacionadas por

Ley de Boyle 1. ª Ley de Gay-Lussac 2. ª Ley de Gay-Lussac

son interpretadas anivel microscópico por

justifica

que se extrapola atoda la materia


49

Físi

ca y

Quí

mic

a



Reacciones químicas

Elemento

Compuesto

cantidad de sustancia

mol

volumenmolar

Teoría de Dalton

Ley deconservación

de la masa

Ley de lasproporcionesconstantes

Ley de Avogadro

ciclocarbono

cicloagua

Conservación de la naturaleza

La ley de Gay-Lussacpara los volúmenes

de los gases

las sustancias que secombinan cumplen

que son justificadas por

que es explicada por

que da lugar a

que no puede explicar

Conservación de la materia

átomo molécula

Teoría atómico-molecular

explica qué es


50

Físi

ca y

Quí

mic



Fuerzasentre cargas

El átomo esdivisible

Métodos de electrización

electrones y protones

la proporcionan los

consta de

se explica la

explica la

carga eléctrica

Naturaleza eléctrica de la materia

Electrizaciónpor contrato

Electrizaciónpor inducción o

influencia

Masa atómicarelativa

Modelo atómicode Rutherford

corteza

Isótopos

núcleo

Modelo de Bohr

configuraciónelectrónica

protones yneutrones

generan

radioactividadDibujar átomos

Modelo atómicode Thomson

N.º atómico y n.º másico

consta de


51

Físi

ca y

Quí

mic

a



Clasificación Los elementos en el ser humano

Los elementosquímicos

metales y no metales

Mendeleiev

los seres vivos

tabla periódicaactual

enla Tierra en

Agrupación de losátomos en los

elementosMedicamentos

Agrupación de los átomos en

los compuestos

Abundancia de los elementos

el universo

en

en forma de

átomosaislados moléculas cristales

en forma de

moléculas agregadosde iones

Masa y cantidad

de sustancia


52

Físi

ca y

Quí

mic



Medioambiente

Velocidad de unareacción química

Reaccionesquímicas

Cálculo de masa y de volumen

se representan en

se utilizan para el

una clasificación es

producen

Oxidación-reducción

Reacciones decombustión

Descompo-sición Combinación ácido-base polimerización

Ecuacionesquímicas

Efectoinvernadero

Lluvia ácida


53

Físi

ca y

Quí

mic

a



Corriente inducida

Centraleseléctricas

El circuito eléctricoelemental

Pilas eléctricas

GeneradoresDinamo

Alternadores

las magnitudes son

se relacionan por

puedenser

tipos

Intensidad

ddp

resistencia

hidroeléctrica

térmica

eólica

solar

nuclearLey de Ohm

Diversificación de la energía

Ahorro de energíaeléctrica

Consumo de energíaeléctrica

supone


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