viernes, 4 de febrero de 2011

3º ESO Tema 1: estados de agregación de la materia. Sesiones 2 y 3.

Después de la primera sesión, en la que hemos recordado contenidos explicados en cursos inferiores (materia, volumen, masa y densidad), es necesario afianzar todas las explicaciones con una batería de ejercicios típicos sobre todos estos conceptos, conjugando actividades teóricas con actividades de cálculo. Para ello necesitamos una sesión completa, en la que el profesor muestra las estrategias de resolución de dichos problemas, y luego los alumnos intentan por sí mismos resolver las cuestiones planteadas. Los alumnos suelen encontrar más dificultades es en los ejercicios del concepto de densidad.

En la sesión tercera, estudiamos las características de los estados de la materia, ya tratadas en cursos anteriores (y por supuesto, olvidadas). Ello se puede hacer mediante una serie de experiencias magistrales muy sencillas, pero bastante visuales, como por ejemplo:
- Cogemos una barrita de hierro, de las que se utilizan en las experiencias sobre el calor específico. Los alumnos comprueban que no se puede comprimir. Además introducimos la barrita en un vaso de precipitados, y luego en un erlenmeyer, para comprobar que su forma no depende del recipiente.
- Cogemos un trozo de plastilina, le damos forma esférica y medimos su volumen por desplazamiento utilizando una probeta. Luego le cambiamos la forma, la deformamos, y preguntamos: ¿ha cambiado su volumen? La respuesta suele ser: sí. Medimos a continuación el volumen de la plastilina deformada, y comprobamos que su volumen no ha variado.
- A continuación nos valemos del material del equipo de termología. Tomamos la esfera de hierro y el anillo de Gravesen. Comprobamos que la bola pasa a través del anillo, pero que cuando se calienta, al dilatarse, la bola ya no pasa.
- Una vez hecho lo anterior, los alumnos anotan en el cuaderno todas las características del estado sólido (compresibilidad, forma, dilatación, volumen).
- Tomamos una jeringa y la llenamos de agua. Colocamos un tapón en su extremo. Los alumnos comprueban que el agua no se puede comprimir.
- Colocamos agua en una probeta (100 ml). Luego la trasvasamos a un erlenmeyer. Los alumnos comprueban que el agua no tiene forma constante, pero que el volumen no cambia.
- Enseñamos a los alumnos un pequeño montaje de laboratorio preparado previamente. Consiste en un erlemneyer completamente lleno de agua, al que hemos colocado en su parte superior un tapón horadado por el que hemos hecho pasar un tubo de vidrio, de forma que el nivel de agua del dispositivo ha llegado hasta la mitad del tubo. Calentamos suavemente el dispositivo y comprobamos que el nivel de agua aumenta, hasta llegar a salir por la parte superior. Pedimos a los alumnos que expliquen el porqué. (Ya subiré fotos del montaje).
- Una vez hecho lo anterior, los alumnos anotan en el cuaderno todas las características del estado líquido (compresibilidad, forma, dilatación, volumen).
- Preparamos una dispersión gaseosa. Ello se puede conseguir fácilmente encendiendo un trocito de papel e introduciéndolo en un erlenmeyer, que sellamos con un tapón para evitar que se salga el humo. Conceptualmente hablando, el humo no se trata de un gas, sino que es una dispersión en la que la fase dispersante es un gas, y la fase dispersa un sólido. Sin embargo, tiene la ventaja de que es visible, al contrario que la mayoría de los gases,y además, sus propiedades nos ayudarán a recordar de forma clara las propiedades de un gas.
- Una vez obtenida la dispersión retiramos el tapón. Comprobamos que el humo sale del erlenmeyer y tiende a ocupar todo el volumen de la habitación. De hecho, al cabo de un rato el holor a quemado se extiende por todas partes.
- Colocamos la jeringa destapada en la parte superior del erlenmeyer y dejamos que se llene del humo (obviamente por la parte más ancha). A continuación colocamos el émbolo y tapamos la salida de la jeringa. Los alumnos comprueban que se puede comprimir fácilmente.
- Enseñamos a los alumnos un pequeño montaje de laboratorio preparado previamente. Consiste en un erlemneyer con agua coloreada, al que hemos colocado en su parte superior un tapón horadado por el que hemos hecho pasar un tubo de vidrio. El nivel de agua del dispositivo alcanza sólamente la parte inferior del tubo de vidrio, ya que apenas habrán unos 100 ml de agua coloreada (p. ej. con una lenteja de sosa y unas gotas de fenoftaleína). Calentamos suavemente el dispositivo con las manos y comprobamos que el nivel de agua sube en unos pocos segundos, hasta llegar a salir por la parte superior. Pedimos a los alumnos que expliquen el porqué. (Ya subiré fotos del montaje). Deducimos que el nivel de agua sube porque el gas se ha dilatado debido al calor transmitido por las manos.
- Una vez hecho lo anterior, los alumnos anotan en el cuaderno todas las características del estado gaseoso (compresibilidad, forma, dilatación, volumen).

La segunda parte de la tercera sesión la dedicamos a recordar los estados de la materia. Ello puede hacerse con diferentes experiencias:
- Calentar un trozo de hielo, para que identifiquen la fusión.
- Hirviendo agua, para que identifiquen la vaporización (ebullición).
- Sublimando un poco de yodo en un erlenmeyer (en la vitrina), para que vean la sublimación y la sublimación inversa. Esta última se observa colocando un vidrio de reloj en la parte superior del erlenmeyer. Los alumnos observan cómo se han formado cristalitos de yodo en la parte inferior del vidrio de reloj.
- Empañando un cristal con el aliento, para observar la condensación. También puede hacerse colocando un vidrio de reloj en la parte superior del recipiente en la que estamos calentando agua.
- La solidificación puede observarse utilizando una mezcla refrigerante preparada en un vaso de precipitados pequeño. Puede emplearse agua y sal. Se coloca el vaso sobre una placa de Petri en la que hemos puesto un poco de agua. Se observa como parte del agua se congela.

Para acabar la sesión repartimos una hoja con ejercicios referidos a todos los conceptos anteriores.

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