ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE
Ciencias Naturales
Séptimo Básico
Asignatura
Ciencias naturales
Materiales
! Bol o taza! Agua caliente
! Tubo de ensayo
! Mechero de alcohol o gas
! Soporte
! Globo
! Tapón para el tubo de ensayo
! Cronometro o reloj
Tiempo estimado
02 hrs.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Séptimo Básico. OA13
Investigar experimentalmente y explicar el comportamiento de gases ideales en situaciones cotidianas, considerando:
! Factores como presión
! volumen
! temperatura.
! Las leyes que los modelan.
! La teoría cinético-molecular
INDICACIONES AL DOCENTE
La siguiente guía de trabajo es una actividad experimental en el aula o laboratorio del establecimiento, esto va a depender de las características del establecimiento educacional, el grupo curso y la disponibilidad de materiales de laboratorio con el cual el establecimiento educativo cuente, etc.
Es necesario que el docente active conceptos previos tales como temperatura, presión y volumen antes de realizar la actividad experimental. Los y las estudiantes deben conocer las unidades de medidas de estas variables y analizar en términos generales cómo se comportan los gases en relación al volumen, dado que los gases utilizan todo el espacio en un sistema se puede realizar una demostración de esto al aplicar algún perfume en un extremo de la sala y tomar el
tiempo que el gas tarda en ocupar todo el espacio de la sala de clases para poder sentir su aroma en el extremo opuesto de donde fue aplicado.
Por otra parte, la presión se define como el efecto que una fuerza ejerce sobre una superficie y corresponde a la relación matemática entre el valor de la fuerza y el área de contacto, por lo tanto, al aumentar o disminuir el área de contacto podemos modificar la presión. Esto lo podemos experimentar en el interior de una jeringa al presionar su émbolo sin dejar que se escape el aire en su interior. Finalmente, el aumento de la temperatura en un gas provoca que las partículas que lo conforman choquen más rápidamente de modo aumente la presión, pero dado que las paredes son fijas el volumen no puede aumentar, un claro ejemplo de esto son los neumáticos de los autos al calentarse luego de andar algunos kilómetros sobre el asfalto caliente.
Con esta actividad práctica se busca que los y las estudiantes puedan profundizar en la relación entre el volumen, la presión y la temperatura de los gases mediante el desarrollo de la observación y la rigurosidad científica.
En clases posteriores se puede profundizar en los conceptos de la teoría cinético-molecular de los gases y las leyes que los moldean.
HABILIDADES PARA EL SIGLO XXI
! Expandiendo la comunicación
! Fortaleciendo actitudes
ESTRUCTURA DE CLASES
1. INICIO
Los y las estudiantes analizan la relación entre volumen, presión y temperatura de los gases por medio de una actividad práctica de laboratorio. Para ello el docente introduce la temática mediante el dialogo utilizando una tabla como la siguiente, y el dialogo matemático entre las variables.
Por ejemplo, sabemos que la Presión (P) = a la Fuerza ejercida sobre un cuerpo (F) en Newton/ Área (A) metros cuadrados. De este modo el docente puede calcular junto con los estudiantes la Presión (N/m2 o pascales) como en la figura o bien establecer un dialogo
preguntándole a los estudiantes ¿En qué otros casos cotidianos observamos gases que ejerzan presión sobre el recipiente que los contiene?
Algunos ejemplos que pueden surgir de este dialogo son las bebidas gaseosas, lo desodorantes en aerosol, las ollas a presión, las pelotas de futbol, los tanques de oxígeno que usan los buzos.
Mediante este dialogo se estimula la curiosidad de los y las estudiantes por saber lo que haremos y que cosas nuevas aprenderemos sobre los gases. La idea principal es que los estudiantes vean la utilidad práctica del conocimiento en su vida cotidiana de manera que se estimule la metacognición.
Luego de esta introducción los estudiantes podrán comprobar las leyes de los gases por medio de una breve actividad experimental, la cual puede ser o bien grupal o demostrativa, según las características del espacio y del curso.
2. DESARROLLO
Los y las estudiantes serán dispuestos en grupos de trabajo en la sala de clases o en el laboratorio. Es importante que los y las estudiantes tomen las precauciones necesarias para evitar accidentes.
Experimento 1 “inflando globos a presión
constante”
En este experimento vamos a experimentar en torno al volumen y temperatura de los gases a presión constante (ley de Charles), para ello necesitaremos un tubo de ensayo, un soporte, un mechero de alcohol y un globo, un recipiente bol o taza con agua caliente.
Colocaremos el tubo de ensayo en el soporte y justo debajo el mechero de alcohol sin encenderlo. A continuación,
verteremos una taza de agua caliente sobre el tubo de ensayo por agua caliente para evitar que se rompa al calentarlo y posteriormente colocar el globo en la boca del tubo de ensayo,
tal como se muestra en la imagen, encendemos el mechero de alcohol con mucha precaución.
Podremos ver que el globo comienza a inflarse lentamente, esto se debe a que el aire al interior del conjunto tubo de ensayo-globo se mantiene con la misma presión atmosférica o con presión constante en todo el experimento, sin embargo, al aumentar la temperatura del gas, las partículas de este se aceleran al ganar energía por ello se van separando, provocando así un aumento del volumen del gas el cual es visible en el globo.
Los y las estudiantes pueden registrar el tiempo y las observaciones de su experimento 1 en su cuaderno para luego al final de la clase compartir sus observaciones con su compañeros y compañeras.
Experimento 2 “disparando tapones a volumen constante”
En este experimento vamos a comprobar que la presión de un volumen fijo de un gas, es directamente proporcional a su temperatura (ley de Gay-Lussac) .Para ello necesitaremos únicamente un tubo de ensayos, un soporte, un mechero de alcohol y un tapón para el tubo de ensayo.
1) 1Se utiliza la misma estructura que en el experimento anterior, solo que esta vez procuraremos que la boca del tubo de ensayo apunte hacia un lugar donde no haya nada ni nadie.
2) Llenaremos el tubo de ensayo con un poco de agua (para que no se rompa este al calentarlo), y a continuación tapamos el tubo de ensayo con el tapón y encendemos el mechero, tomando notas de nuestras observaciones y el tiempo.
Podemos observar que el tapón saldrá disparado en el transcurso de pocos segundos, esto se debe al aumentar la temperatura del aire en el interior del tubo, a un volumen constante durante todo el experimento, las partículas al calentarse van cada vez más rápido y chocan más veces contra las paredes del recipiente, es decir, aumenta la presión del gas, provocando que el tapón salga disparado a una presión determinada.
3. CIERRE
Los y las estudiantes comparten las observaciones y resultados experimentales mediante el dialogo mediado por el docente, para elaborar en conjunto las conclusiones de los experimentos desarrollados.
Algunas de las preguntas que se pueden realizar son las siguientes para cada experimento:
Experimento 1 “inflando globos a presión constante”
Los y las estudiantes comparten las observaciones realizadas durante este breve experimento, en torno a la pregunta: ¿Cuánto tiempo tardó el globo en inflarse?, ¿Fue para todos los grupos el mismo tiempo?, ¿En qué situaciones
cotidianas observamos este fenómeno?
La explicación para este caso, es que a presión constante el volumen de un globo aumentará al aumentar la temperatura, vale decir son directamente proporcionales (si aumenta una variable aumenta la otra también) esta relación matemática se puede escribir como una ecuación de la siguiente forma en la cual V representa al volumen y T a la temperatura:
Experimento 2 “disparando tapones a volumen constante”
Los y las estudiantes comparten las observaciones realizadas durante este breve experimento, y responde en forma conjunta las siguientes preguntas:
¿Cuánto tiempo tardó el tapón en desprenderse? ¿Por qué creen uds. que ocurre esto?, ¿Alguien podría determinar la relación matemática que existe tras este fenómeno? ¿En qué situaciones cotidianas vemos este fenómeno?
La explicación de este fenómeno se debe a que, a volumen constante, la presión del gas dentro del globo aumentará al aumentar la temperatura, lo cual produce la eyección del tapón del tubo de ensayo, esto se puede representar
mediante la siguiente fórmula, en donde P1 corresponde a la presión inicial y P2 presión final, mientras que T1 es la temperatura inicial y T2 la temperatura final:
Existe en los anexos una tabla resumen la cual se puede utilizar para cerrar la clase y reforzar los contenidos trabajados en esta sección.
Las leyes de los gases y el comportamiento de las moléculas de los gases en cada situación se pueden observar en los siguientes recursos, este recurso se puede utilizar luego de la actividad experimental para reforzar el contenido.
https://www.youtube.com/watch?v=BVES2mPBtP0 o bien
EVALUACIÓN Y SUGERENCIAS
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Esta actividad se puede evaluar mediante un breve cuestionario que debe ser respondido en forma personal por cada estudiante y cuyas respuestas deben ser entregadas al profesor (a) indicando el nombre del estudiante (mini prueba) y otra parte que debe ser respondida por cada grupo de trabajo.
Cuestionario
! ¿Cómo es la relación entre la presión y el volumen de un gas?
! ¿Qué ocurre con la presión de un gas a volumen constante al aumentar la temperatura?
! ¿Para qué sirve conocer cómo se comportan los gases?
Evaluación de la actividad grupal
Los y las estudiantes deben coevaluar y autoevaluar su trabajo grupal mediante la siguiente rúbrica.
Aspecto a evaluar Insuficiente Suficiente Excelente
Habilidades
comunicacionales No comparte información y es poco claro y conciso Comparte información pero es poco claro y objetivo Comparte información en forma concisa y clara. Actitudes frente al
trabajo grupal Actúa en forma poco constructiva, sin embargo, demuestra intolerancia a las opiniones y conduct@s de otr@s.
Actúa en forma constructiva pero demuestra baja tolerancia a las opiniones y conduct@s de otr@s. Actúa en forma constructiva tolerando opiniones y conductas de otr@s. Proactividad y trabajo colaborativo Necesito aprender a ofrecerme a ayudar a otros/as si lo necesitan
Coopero con el equipo, pero no
le ayudo a resolver problemas Ofrezco ayudar a otros a hacer su trabajo si es necesario
Respeta a otr@s
A veces soy descortés o poco amable con mis compañeros/as de equipo (puedo interrumpir, ignorar las ideas de los demás, herir sentimientos, etcétera)
Normalmente soy cortés y amable con los/as
compañeros/as de equipo
Soy cortés y amable con los/as compañeros/as de equipo
Organización del
trabajo Necesitamos aprender a usar el tiempo, manejar bien las reuniones, y organizar
Normalmente usamos el tiempo y manejamos las reuniones bien, pero ocasionalmente podemos perder el tiempo; nuestros
Usamos el tiempo y organizamos reuniones de manera eficiente;
nuestros materiales,
borradores, notas, etcétera materiales, borradores, notas, no siempre están organizados nuestros materiales, borradores y notas Toma de acuerdo y
decisiones Necesitamos aprender a hablar sobre cómo trabajará el equipo en conjunto
Tratamos de hablar sobre cómo trabajará el equipo en conjunto, pero no logramos realizar acuerdos Acordamos cómo trabajará el equipo en conjunto Puntaje obtenido
SUGERENCIAS DE USO
Características del espacio
Dado que en esta actividad el tapón del tubo de ensayo sale eyectado con fuerza es importante considerar el espacio físico en el cual se realizará la actividad. Esta debe ser supervisada por mínimo un adulto responsable, el cual debe manipular el fuego y mecheros con precaución.
Este contenido debe ser reforzado posteriormente analizando las leyes de los gases en profundidad y realizando ejercicios matemáticos que permitan a los y las estudiantes analizar lo observado desde otra arista.
Al mismo tiempo la teoría cinético molecular de los gases se pueden profundizar por medio de diagramas como los que se sugieren en la sección anexos.
Anexos
Recurso audiovisual
Las leyes de los gases y el comportamiento de las moléculas de los gases en cada situación se pueden observar en los siguientes recursos, este recurso se puede utilizar luego de la actividad experimental para reforzar el contenido.
! https://www.youtube.com/watch?v=BVES2mPBtP0 o bien
! https://www.youtube.com/watch?v=OJ9_mgkwZAk&feature=youtu.be
Tabla resumen
El docente puede utilizar para el cierre de la clase la siguiente tabla resumen para fomentar de esta forma la metacognición.
ley relación unidades ejemplos
Ley de Boyle Relaciona presión y volumen de los gases, siendo la temperatura constante.
P= atm, Pa, mmHg V=mL, L
P1*V1= P2*V2
Airbags la ázida de Sodio al calentarse a 275º se descompone e infla. Pulmones humanos Ley de Charles Relaciona volumen y
temperatura de los gases, siendo la presión constante. V=mL, L T= grados Celsius V1/T1=V2/T2 Globos aerostáticos
Ley de Gay-Lussac Relaciona presión y temperatura de los gases
P= atm, Pa, mmHg T= grados Celsius
P1/T1=P2/T2
Neumáticos Olla a presión
