UNIDAD 1:encina.pntic.mec.es/~jsaf0002/epa/unidad1c.doc · Web viewde un cuerpo o de una sustancia es la masa que hay por unidad de volumen de dicho cuerpo o sustancia. La densidad

ESPA UNIDAD 1: EL MÉTODO CIENTÍFICO-1

1.- El método científico.

No es sencillo definir con pocas palabras el concepto de Ciencia; por el momento diremos que la ciencia trata de explicar los fenómenos que ocurren en el Universo y trata de encontrar las leyes que los rigen.

1.1.- ¿Cómo se investiga?Los científicos intentan explicar las cosas de dos formas

diferentes. En primer lugar, procuran buscar regularidades en aquellas cosas que pueden observar bien directamente con sus sentidos o bien con la ayuda de algún instrumento y las describen. A eso le llamaremos nosotros DESCRIPCIÓN DE LAS OBSERVACIONES.

Pero los científicos no se conforman con eso. Intentan buscar una explicación a por qué las cosas se comportan de una determinada manera y no de otra.

Una TEORÍA o MODELO en Ciencia es un conjunto de suposiciones de cómo están hechas o cómo funcionan las cosas. A cada una de las suposiciones que se suelen hacer para explicar las cosas se les da también el nombre de HIPÓTESIS.

Pero... ¿podemos estar seguros de que ese modelo es la verdad? ¡Claro que no! Posiblemente nuevos fenómenos y observaciones nos obligaran a revisar lo dicho y a elaborar otra explicación (otro modelo). Y así... ¿hasta cuándo?. ¡No lo sabemos!.

La ciencia en su búsqueda constante de la explicación del Universo, está continuamente evolucionando; construyendo nuevos modelos que interpreten mejor la realidad... pero que nunca podemos estar seguros de que sea la verdad.

La suerte, la intuición, la casualidad o el azar influyen en el trabajo científico, pero estos factores solo son importantes cuando hay un cerebro curioso, receptivo y trabajador que está atento a todos los detalles. Únicamente ese sabrá reconocer algo importante.

1.2.- Pasos del método científicoVamos a estudiar con detalle cómo trabajan los científicos. Los

pasos que siguen en sus investigaciones son los siguientes: Observación. Formulación de hipótesis. Diseño de estrategias y de experimentos. Experimentación y recogida de datos.

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UNIDAD 1:

El método científicoLa materia y sus propiedades.

¡¡BIEN CONTESTADO!!Cuéntase de un gran científico que, estando explicando sus teorías acerca del origen de la vida, fue interrumpido por otro con esta pregunta:- ¿Está usted seguro de que eso es la verdad?- ¡Ni lo sé ni me importa! - Respondió aquél.

¿Cómo justificas esta respuesta?


Análisis de los resultados. Comunicación de los resultados.La observación suele ser el proceso con el que se inicia un

trabajo científico. Ante la presencia de un fenómeno cualquiera, el investigador se Formula una pregunta. Por ejemplo, al ver caer una hoja de un árbol se puede preguntar: « ¿Qué objetos caen más deprisa?».

Observar es formularse preguntas sobre los fenómenos que percibimos a través de nuestros sentidos.

Reflexionemos sobre la pregunta anterior. Supongamos que vemos caer del árbol una manzana, además de la hoja, y pensamos: «Parece que los objetos más pesados caen más deprisa». Eso es una hipótesis que ahora tendremos que comprobar.

Una hipótesis es una opinión que vamos a tratar de demostrar. Es nuestra opinión sobre cómo influyen los distintos factores en el resultado de un experimento.

La experimentación es fundamental. Planteemos una hipótesis de trabajo: «Creemos que os objetos pesados son los que caen más deprisa». El siguiente paso será diseñar una estrategia o experimento para probar la hipótesis.

Experimentar es realizar una observación bajo condiciones controladas para comprobar una hipótesis.

El diseño del experimento debe ser detallado, Hay que aclarar todos sus aspectos. En nuestro ejemplo, podríamos diseñar un experimento como el siguiente:

Diseño del experimento• Escoger dos pelotas de tenis exactamente iguales.• Rellenar una de ellas de agua con una jeringuilla.• Pesar ambas pelotas y anotar sus pesos.• Predecir cuál va a caer antes según nuestra hipótesis.• Soltarlas desde una altura de cinco metros.• Cronometrar el tiempo que tardan en caer.• Anotar el tiempo que tarda en caer cada pelota.• Repetir esta operación diez veces.

Una característica importante de los experimentos es su fiabilidad, es decir, cualquiera que lo desee debe ser capaz de repetir un experimento, obteniendo resultados similares a los alcanzados inicialmente. Imaginemos lo que ocurriría si cada vez que repetimos un experimento (medir la longitud de un libro, por ejemplo), el resultado fuera totalmente distinto. La ciencia sería imposible.

La mejor forma de anotar los resultados consiste en hacerlo en una tabla que habremos preparado previamente.

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El diseño del experimento se podría mejorar soltando las dos pelotas a la vez y usando dos cronómetros, utilizando una célula fotoeléctrica o grabando la calda en vídeo.


Ha llegado el momento de analizar los resultados. Todo lo que se ha hecho hasta ahora no sirve de nada sin este proceso. Vamos a comprobar si nuestra hipótesis de trabajo era correcta.

Analizar los resultados es estudiar los datos obtenidos en la experimentación y comprobar si la hipótesis de trabajo era cierta.

El análisis de los resultados se puede expresar de diferentes formas. Las tres siguientes son las más utilizadas:

Tablas de datos. Representaciones gráficas. Ecuaciones matemáticas.

Las tablas de datos nos permiten comparar los resultados y determinar lo que ha sucedido, aunque es mejor utilizar una representación gráfica, ya que de un simple vistazo y cómodamente, podemos analizar los resultados del experimento.

En ocasiones, se pueden expresar los resultados de una investigación en forma de relación matemática, es decir, mediante una ecuación en la que aparecen los factores estudiados. Esta es la mejor forma de indicar nuestras conclusiones, pero también es la más difícil.

Una ecuación es la relación matemática entre las distintas variables que influyen en un fenómeno.

A estas ecuaciones también se les llama leyes empíricasEstudiando las tablas, observando las gráficas o usando las

ecuaciones obtenidas, respondemos a nuestra pregunta inicial: «¿Los objetos pesados son los que caen más deprisa?».

Sorprendentemente, aunque la respuesta a esta pregunta la conocemos «científicamente» desde tiempos de Galileo, aún muchas personas, al responder de forma intuitiva, darán una opinión incorrecta. Si quieres conocer la respuesta, tendrás que realizar el experimento o seguir leyendo.

Compartir el conocimiento. Hemos realizado una investigación interesante, precisa y con conclusiones importantes. En lo sucesivo, deberemos tener en cuenta el posible interés para los demás de nuestros trabajos, ya que podemos ahorrar mucho tiempo y dinero a otras personas que quieran intentar lo mismo.

Además, incluso cuando no alcancemos el resultado pretendido, nuestras investigaciones pueden ser de utilidad a otros científicos: es tan importante demostrar que algo se puede hacer, como demostrar que no es posible.

Para comunicar los resultados de una investigación al resto de los científicos se redacta un informe científico. Este informe debe reunir las siguientes características:

• Objetividad. Hay que contar lo que realmente ha ocurrido, sin hacer trampas para que todo salga bien. Es mejor demostrar que algo no se puede hacer, que hacerlo mal.

• Precisión. De este modo, otro investigador que lea nuestro informe podrá repetir nuestro experimento, obteniendo los mismos resultados.

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Los científicos envían sus informes a revistas especializadas. Hay una serie de organismos que se encargan de recopilar todas las investigaciones que se publican; de esta manera, antes de ponerse a estudiar cualquier cuestión, es posible conocer lo que otros científicos conocen sobre el tema.


1.2.1.- Apartados de un informe científico:• Portada. En ella se hace constar el título del trabajo, el

subtítulo (una especie de título, habitualmente un poco menos escueto, que dé una idea más precisa del objeto de la investigación), el nombre del autor o autores, la fecha en la que el trabajo ha sido realizado y el lugar en que se ha llevado a cabo. Podemos ilustrar esta portada con alguna foto relacionada, algún dibujo, etc.

• Resumen. Unas diez o quince líneas contando el método usado y los resultados obtenidos. Debe servir para hacerse una idea precisa del contenido del informe. El resumen se denomina abstract en inglés, y es el que aparece en las revistas científicas.

• Introducción. En ella se exponen las razones de la investigación y el punto del que se parte, mencionando lo que otros científicos han averiguado con anterioridad.

• Método y material utilizado. Es importante que las descripciones de este apartado se realicen con mucho detalle para que cualquier persona que lo desee pueda repetir nuestro experimento y obtener resultados similares.

• Resultados obtenidos. Aquí se incluirán las tablas de datos, los gráficos o las ecuaciones que se obtengan del experimento.

• Conclusiones. En este apartado se analizarán los resultados y se expondrán las conclusiones obtenidas. Cuando sea posible, estas se generalizarán para que se puedan aplicar a experimentos similares, y se expondrán todas las ideas sobre futuras investigaciones que han surgido durante el trabajo.

• Bibliografía. En ella se citarán los trabajos que se han consultado y los sitios donde se ha obtenido información .

• Agradecimientos. Muchas veces será necesario agradecer a alguna persona o institución su apoyo a nuestro trabajo.

A c t i v i d a d e s .A c t i v i d a d e s .1) Señala si son correctas las siguientes afirmaciones:

- Observar de forma científica es equivalente a formularse preguntas- Una hipótesis es el resultado de un experimento.- Experimentar es lo único que hace un científico.- Los resultados de un experimento se pueden expresar en forma de dibujos, tablas de datos y reproducciones.

2) Indica cuál de los siguientes apartados no forma parte obligatoriamente de un informe científico: Portada. Conclusiones. Foto del autor. Método y material utilizado.

3) Se cuenta que, a mediados del siglo XX, un alumno universitario volvió al cabo de unos años al departamento de Física en el que había estudiado y al ver un examen le comentó al profesor: « Las preguntas son las mismas que cuando yo me examiné>. «Cierto>—le contestó el profesor—. «Pero ahora las respuestas correctas son todas diferentes>.

- ¿Cuál es el significado de esta anécdota?- ¿Qué ocurre con la ciencia? ¿Es algo estático o dinámico? Da

una breve explicación.4) ¿Conoces alguna teoría que en su momento fuera generalmente

aceptada y que hoy ya no valga? Cita tres de estas teorías. Piensa, por ejemplo, que durante una buena parte de la Edad Media muchos pensaban que la Tierra era plana.

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Aunque hay varias formas (también en esto hay modas) de realizar as citas bibliográficas, has de tener en cuenta que cualquier persona debe entender con precisión dónde puede encontrar ese dato que hemos utilizado.

Como regla general, debe citarse al autor, el año y el lugar de publicación, la editorial y la o las páginas que nos interesan.


2.- Medidas de magnitudes: el S. internacional

2.1 ¿Qué es medir?En las Ciencias de la Naturaleza realizamos medidas de

muchas características o propiedades: temperatura, velocidad, peso, longitud, superficie, tiempo que un cuerpo tarda en caer o en hervir, etc. Cada una de estas características es una magnitud.

Se llama MAGNITUD a toda propiedad de los cuerpos que se pueda medir. Son magnitudes la longitud, el tiempo, la temperatura, el volumen. etc. No son magnitudes la belleza, la simpatía, el amor etc.

Antes de dar una definición de lo que es medir, realizaremos una actividad muy simple que aparece al margen.

MEDIR es comparar una magnitud con otra similar que tomamos como unidad, y comprobar cuántas veces contiene la magnitud a dicha unidad.

El resultado de una medida es siempre un número y una unidad, ya que el primero sin la segunda carece de sentido.

Por ejemplo, no basta con decir que una habitación mide 3 de ancho por 4 de largo, hay que concretar qué unidad hemos utilizado en la medición: 3 m de ancho por 4 m de largo.

Para medir una magnitud se pueden seguir dos métodos:Medida directa. La medida es directa si la magnitud se

compara directamente con la unidad adecuada de esa magnitud. Si queremos medir la longitud de nuestro lápiz la compararíamos con las unidades de medida grabadas en la regla.

Medida indirecta. En una medida indirecta, el valor de la magnitud se obtiene a través de una fórmula que la relaciona con otras magnitudes que sí se han medido directamente. La mayoría de las medidas son indirectas.

Por ejemplo, la superficie del triángulo de la figura, se puede medir de dos formas: directamente, contando los cuadraditos del papel milimetrado que contiene, o indirectamente, midiendo con la regla la base y la altura y utilizando la fórmula siguiente: S = b x h / 2

Una unidad es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma magnitud. Una unidad, para ser adecuada, debe ser:

• Constante en todos los lugares y en todo momento.• Universal, de modo que todos la puedan utilizar.• Fácil de reproducir.Definir una unidad adecuada es un proceso complicado y ha

ido variando con el tiempo.

2.2.- Magnitudes fundamentales y derivadas. No es necesario inventar ni definir una unidad para cada

magnitud. Es posible elegir por convenio unas pocas magnitudes, que llamaremos magnitudes fundamentales, que presentan la particularidad de que de ellas pueden deducirse todas las demás.

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Cada alumno debe medir la longitud de su mesa sin utilizar para ello ningún aparato de medida. Los resultados obtenidos se pondrán en común. A continuación, tras reflexionar sobre lo que se ha hecho, ¿se podrá dar una definición de lo que es medir?


Para estas definiremos sus unidades: constantes, universales y fáciles de reproducir.

Las demás magnitudes se denominan magnitudes derivadas y se definen a partir de las fundamentales

Por ejemplo, si la longitud y el tiempo son magnitudes fundamentales, la velocidad es una magnitud derivada ya que podemos definirla como el espacio recorrido (longitud) cada cierto tiempo: v = espacio recorrido/Tiempo

Un sistema de unidades es un conjunto de magnitudes y unidades que se toman como fundamentales y del que se derivan todas las demás.

A lo largo de la historia de la ciencia ha habido diferentes sistemas de unidades dificultando la comunicación de datos entre distintos sistemas (por ejemplo entre el sistema inglés y el nuestro)

2.3.- El sistema internacional. (S.I.)Para evitar estos problemas los científicos han creado el

Sistema Internacional (SI). En 1960 se tomo un acuerdo internacional que especifica las unidades básicas que deben utilizar todos los científicos. Estas unidades constituyen el Sistema internacional (SI). En España, el SI fue adoptado oficialmente en 1967.

En la tabla aparecen las magnitudes fundamentales y sus correspondientes unidades en el SI.

Se ha de tener en cuenta que los símbolos de las unidades fundamentales se expresan en letras minúsculas; no obstante, si los símbolos se derivan de nombres propios, se utilizan letras mayúsculas. Los símbolos no irán seguidos de un punto.

Cada una de las unidades fundamentales del SI tiene una definición que ha ido cambiando a lo largo de los años y en la que no entraremos.

Al combinar las unidades fundamentales del SI se pueden obtener una multitud de unidades derivadas, así por ejemplo, la unidad de densidad en el SI, teniendo en cuenta que la densidad se calcula como el cociente de la masa y el volumen de un cuerpo:

D = Masa / Volumen, será el kg/m3

¿Utilizaríamos la misma unidad para medir las masas de una persona, de una tiza, de la Tierra, y de una molécula de agua? Evidentemente, la respuesta es no.

A la hora de realizar una medida debemos elegir una unidad adecuada a la cantidad que estamos midiendo, de manera que el

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El metro se define como la longitud que recorre la luz en un tiempo de1/299.792458 segundos (3,335641 10-8 s).

Es, muy aproximadamente, la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre. O sea, cualquier meridiano (o el ecuador) mide 40 millones de metros.

El kilogramo es la masa de un cilindro metálico que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres.

Es la masa de 1 dm3 de agua destilada, es decir, pura, libre de sustancias disueltas.

El segundo es la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación emitida por el átomo de cesio-133.

Es, muy aproximadamente, 1/86400 de 1 día solar medio.


resultado de la medida no sea ni un número muy grande ni un número muy pequeño. Así pues, surge la necesidad de utilizar múltiplos y submúltiplos de las unidades fundamentales del SI. Dichos múltiplos y submúltiplos se nombran mediante prefijos.

2.4.- Cifras significativas.En la realización de una medida hay dos aspectos importantes:• Siempre se debe expresar el resultado con el número de

cifras que permita el aparato de medida. Es decir, hay que tener en cuenta la precisión.

• De esas cifras, la última es incierta porque está afectada por el inevitable error propio de la precisión del instrumento de medida.

Pues bien, llamaremos cifras significativas de una medida directa a todas aquellas que expresan correctamente el resultado de esa medida.

Cuando el cero aparece a la izquierda de la coma decimal, no se considera cifra significativa. Tampoco cuando aparece tras la coma decimal si delante no tiene algún número distinto de cero.

Con frecuencia tendrás que efectuar operaciones aritméticas con números que procedan de diferentes medidas directas y, por tanto, con un número distinto de cifras significativas. En estos casos, el criterio fundamental es comunicar exactamente lo que se conoce, ni una cifra más ni una menos.

Fíjate bien en las reglas y ejemplos siguientes: El resultado debe tener el mismo número de cifras

significativas que la medida directa que menos tenga, eliminando las siguientes.

Si la primera cifra eliminada es un 5 o superior, se redondea aumentando en una unidad la última cifra significativa del resultado.

Si en la operación que hay que realizar intervienen números exactos, no se consideran a efectos de cifras significativas.

Si en la operación aparece el número π, se toma con una cifra significativa más que la de la medida que menos tenga, para que no influya en el resultado.

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Ejemplo. Sumar 3,2 m con 4,72 m.3,2 + 4,72 = 7,92 m

7,9 m (dos cifras significativas)

Ejemplo. Dividir 13,26 g entre 2,3 cm3.13,26 / 2,3 = 5,765217391 g/cm3 5,8 g/cm3 (dos cifras significativas)

Ejemplo. Calcular el perímetro de un cuadrado de 12,4cm de lado.

12,4 . 4 = 49,6 m (tres cifras significativas)

Ejemplo. Longitud de una circunferencia de 2,36 m de radio

L =2 π r = 2 . 3,141 . 2,36 = 14,82552 14,83 m


2.5.- Notación científicaA veces, al dar el resultado de algunas medidas aplicando el

SI, obtenemos números muy grandes o muy pequeños, como veremos a continuación:

Notación estándar Notación científicaVelocidad de la luz: 300.000.000 mis 3 108 m/sRadio de la tierra: 6.380.000 m 6,38 106 mLongitud de una mosca ordinaria: 0,005 m 5 10-3 mMasa de un átomo de hidrógeno: 0,00000000000000000000000000167 kg 1,67 10-27kg

Estos números, como vemos, son difíciles de escribir y de leer. Para expresar cómodamente números grandes o pequeños se utiliza la llamada notación científica, que consiste en escribir un número comprendido entre 1 y 10 multiplicado por una potencia de 10. Así, las cantidades anteriores se podían haber escrito: (ver tabla)

2.6.- Conversión de unidadesCon frecuencia, necesitamos convertir medidas expresadas en

una unidad en otra unidad diferente. Para ello utilizaremos el método del factor de conversión.

Un factor de conversión es una fracción en cuyo numerador y denominador aparecen unidades distintas de una misma magnitud y la relación entre ellas.

Por ejemplo, supongamos que queremos transformar la masa 250 gramos a kg. Lo primero que deberemos hacer es escribir un factor de conversión que relacione g con kg. Estos pueden ser:

El segundo de estos factores es el que vamos a utilizar. Si multiplicamos la medida por el factor, las unidades no deseadas se cancelan:

En general, los cambios de unidad se realizarán:

Cuando la magnitud es derivada y su unidad compuesta de varias unidades o cuando no se conoce la equivalencia directa entre las dos unidades entre las que se quiere cambiar, el cambio de unidades se realiza multiplicando sucesivamente por los factores de conversión adecuados hasta llegar a las unidades deseadas.

Ejemplo: Pasar 2,7 kg/L a g/c.c.:Basta con multiplicar los 2,7 kg/L por el factor de conversión

entre kg y g de tal forma que se simplifiquen los Kg y a continuación por el factor de conversión entre L y c.c. de tal forma que se puedan simplificar los L de la unidad inicial:

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En los factores de conversión de unidades siempre se pone el 1 a la unidad mayor de las relacionadas para evitar números menores que uno en los factores de conversión.


A c t i v i d a d e s .A c t i v i d a d e s .5) Diferencia en la siguiente lista de propiedades cuáles son magnitudes

físicas y cuales no, indicando también, si lo conoces, el resto de datos que se piden en la tabla:

¿Magnitud? Fundamental / derivada unidad Medida directa/indirecta Instrumento de medida

LongitudSolidaridadSuperficieSimpatíaMasaVolumenAmorDensidadDolorTemperatura

6) Completa el cuadro siguiente:

Magnitud Medida Unidad Cantidad25 m

segundo 20150 kg

temperatura 18

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7) ¿Cuántas cifras significativas tienen las medidas que se indican?a) 13,366 g b) 0,015°C c) 032,10 L d) 1.500 mg

8) En una calculadora, el resultado de una cierta operación fue el siguiente: 1,52982 ¿Cuál es la expresión correcta de ese resultado con tres cifras significativas? ¿Y con cuatro?

9) Escribe en notación científica los siguientes números:864.000 9.816.762,5 0,0000000398 100,003

10)Escribe en notación decimal los siguientes números:

6,023.1023 2,3. 10 6,67.10–11 9.109

11)Realizar los siguientes cambios de unidades directos por el método de factores de conversión:- Pasar 15 L a cL: - Pasar 5 t a g: - Pasar 250 c.c. a L:- Pasar 15 g a c.c.: - Pasar 150 mL a m3: - Pasar 200 g a kg:- Pasar 175 cm a m: - Pasar 12 Hl a cm3 : - Pasar 3 días a min:

12)Realiza los siguientes cambios de unidades:

- Pasar 1 g/c.c. a kg/ m3 : - Pasar 72 km/ h a m/ s :

- Pasar 3 años a min : - Pasar 2 kg/ m2 a g/ cm2 :

13)Un euro se cambia por 1,30 dólares. ¿Cuántos dólares nos darían por 5000 de las antiguas pesetas?

3.- La materia y sus propiedades.

3.1.- ¿Qué es la materia?.Existen a nuestro alrededor una gran diversidad de objetos,

seres vivos, etc., que podemos ver, tocar, oler, es decir, podemos percibirlos a través de nuestros sentidos. Esto ocurre porque todos estos objetos están constituidos de materia.

Observa los objetos y seres de la clase. Todos tienen la propiedad de ocupar un lugar en el espacio, porque donde hay un objeto no podemos colocar otro. Todos los objetos ocupan un volumen por estar constituidos de materia.

Otra propiedad es que todos los objetos que observamos son atraídos por la Tierra. Si los sostenemos con la mano tenemos que hacer fuerza para que no caigan, porque la Tierra los atrae. Los objetos que poseen esta propiedad decimos que tienen masa y están formados por materia.

Materia es aquello de lo que están constituidos los objetos y se caracteriza por ocupar un volumen, tener una masa e impresionar nuestros sentidos.

Un objeto o un cuerpo material es una porción limitada de materia, en general con una forma determinada. (También se llama sistema material).

Todos los objetos que observamos a nuestro alrededor tienen algo en común: están formados de diferentes clases de materia.

Llamamos sustancias a las distintas clases de materia que forman los cuerpos, como madera, vidrio, papel, plástico, cerámica, aluminio, etc.

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El estudio de la materia comenzó siendo una cuestión filosófica que fue planteada desde muy antiguo. Aristóteles fue el primer pensador que definió y analizó el concepto de materia, considerándola la esencia de todas las cosas.

Descartes, ya en la época moderna, la concibió como una realidad impenetrable, única, compacta e indestructible.

Debemos esperar a la física y química moderna para cambiar la concepción clásica, de manera que la materia se concibe diversa, discontinua y de complicada estructura, y puede aparecer bajo distintos aspectos o estados físicos. (lo iremos viendo a lo largo del curso)

La Química es la rama de la Ciencia que estudia las propiedades de las sustancias y su estructura, así como los fenómenos químicos: cambios durante los cuales un sistema varía su naturaleza y se transforma en algo diferente.


3.2.- Propiedades de la materia.La materia tiene unas propiedades con independencia de la

sustancia de la que este formada o del estado en que se encuentre el cuerpo (sólido, líquido o gaseoso), por ejemplo masa.

Las propiedades comunes o generales de la materia son aquellas que presenta cualquier objeto material con independencia de las sustancias de las que este formado.

Entre ellas se encuentran la masa, el volumen y la temperatura.

Por el contrario, existen otras propiedades que dependen de la naturaleza de las sustancias, como son la densidad, la dureza, el olor, el sabor, la temperatura de fusión,.... entre otras.

Las propiedades características o específicas de la materia son aquellas que dependen de la naturaleza de las sustancias que forman el cuerpo.

Estas propiedades nos permiten identificar a las sustancias y distinguirlas de las demás.

Entre ellas se encuentran la densidad, punto de ebullición, punto de fusión, solubilidad,…

3.3.- Propiedades comunes.3.3.1.-La masa y su medida.

Se llama MASA a la magnitud que mide la cantidad de materia que tiene un cuerpo.

La unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg).El kilogramo patrón es la masa de un cilindro de platino

e iridio que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de Sèvres (Francia ).

No debemos confundir la masa de un cuerpo ni con su volumen ni con su peso.

La masa de un cuerpo permanece siempre igual, no importa la temperatura ni que cambie de estado físico o de forma geométrica. La masa es inalterable, salvo naturalmente que a ese cuerpo se le arranque un trozo de materia.

Las masas se miden con balanzas. Hay muchos modelos de balanzas, por ejemplo la balanza granatario y la digital.

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Tienen el mismo volumen (1L), pero no es la misma sustancia. Se pueden

diferenciar por la densidad.

Tienen la misma masa (100 g), pero no es la misma materia. Se puede diferenciar por el olor, y tampoco

tienen el mismo sabor.

El peso es la fuerza con que los objetos son atraídos por un planeta, en nuestro caso la tierra, por el hecho de tener masa. Si cambiamos de planeta el peso cambia pero la masa sigue siendo la misma


3.3.2.- El volumen y su medida.Los cuerpos materiales se caracterizan porque ocupan un lugar

en el espacio. Es decir, donde hay un cuerpo material, sea sólido o líquido o gas, no podemos poner otro, a menos que quitemos el que estaba.

Llamamos VOLUMEN de un cuerpo al espacio o lugar que ocupa.

La unidad de volumen en el SI es el metro cúbico (m3)1 m3 es el volumen de un cubo de 1 m de lado.

Con frecuencia se emplean algunos submúltiplos, como, por ejemplo: el decímetro cúbico (dm3) y el centímetro cúbico (cm3

también c.c.).Además del m3 y sus submúltiplos es muy frecuente utilizar

otras unidades, como las de capacidad: el litro (L), el decilitro (dL), el centilitro (cL) y el mililitro (mL). La capacidad es el volumen interior de un cuerpo hueco.

No debemos confundir volumen con masa. Si tenemos dos bolas: una de corcho, del tamaño de una pelota de tenis, y otra de plomo, del tamaño de una pelota de ping pong, la primera tiene más volumen que la segunda, pero menos masa. Si ponemos estas esferas en los platillos de una balanza, veríamos que esta se hunde hacia el lado de la esfera de plomo.

Sobre el volumen de los cuerpos (sólidos, líquidos o gaseosos) influye la temperatura. Si la temperatura aumenta, los cuerpos se dilatan

aumentando su volumen. Si la temperatura disminuye, los cuerpos se contraen, disminuye su volumen.

Para medir el volumen de los líquidos se utilizan recipientes graduados como probetas, pipetas, matraces… (Ver figura).

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1 m3 = 1000 L1 L = 1 dm3 = 1000 cm3

1 cm3 = 1 mL


Para medir el volumen de un sólido irregular nos ayudamos de un líquido (normalmente agua) y utilizamos el «método de inmersión», El volumen del sólido será la diferencia entre el volumen señalado por la probeta en (2) menos el volumen señalado en (1).

Para medir el volumen de un sólido regular (cubo, ortoedro, cilindro, etc.), el volumen se obtiene midiendo las dimensiones importantes y aplicando luego fórmulas matemáticas conocidas.

3.3.3.- La temperatura y su medida.En el lenguaje cotidiano utilizamos palabras como "caliente" y

"frío" para referirnos a la temperatura de un objeto. Sin embargo estas palabras, desde un punto de vista científico, son imprecisas.

La temperatura es una propiedad de los cuerpos que nos informa:

- Del grado de agitación de sus partículas: a mayor temperatura mayor será la agitación de éstas.

- Del sentido en que va a fluir la energía cuando a dicho cuerpo lo pongamos en contacto con otro que esté a distinta temperatura. La energía (calor) fluye del cuerpo que está a mayor temperatura hacia el que está a menor hasta que se igualen estas consiguiéndose “el equilibrio térmico”.

La temperatura se mide con el termómetro. Los termómetros corrientes utilizados en la actualidad consisten en un tubo de vidrio fino lleno de mercurio o alcohol coloreado con un tinte rojo o azul. Si observas con atención verás que cuando le colocas en contacto con un cuerpo caliente (temperatura alta) sube el nivel del líquido dentro del tubo y cuando le colocas en contacto con un cuerpo frío (temperatura baja) baja el nivel del líquido interno.

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Existen distintas escalas de temperatura:- Escala Celsius. Conocida popularmente como escala

centígrada. Para graduar un termómetro en grados centígrados se introduce en hielo fundente y se marca el nivel del mercurio, a esta temperatura se le asigna el valor de 0°C. A continuación se introduce el termómetro en agua hirviendo y se vuelve a marcar el nivel del mercurio, a esta temperatura se le asigna el valor de 100°C. El segmento comprendido entre las dos señales se divide en cien partes iguales, cada una de las cuales es un grado centígrado.

- Escala Fahrenheit. A la temperatura de fusión del agua se le atribuye un valor de 32°, mientras que a la de ebullición se le asigna 212°. El segmento intermedio se divide en 180 partes iguales, y cada una de estas partes es 1°F

- Escala Kelvin. Dijimos que mientras menor es la temperatura menor era el grado de agitación de las partículas de un cuerpo. Podíamos pensar en una temperatura tan baja a la cual ya no se moverían las partículas. Esta temperatura existe, es -273°C, y se conoce como cero absoluto. La escala Kelvin tiene su origen en el cero absoluto (0 K = - 273°C).

La escala termométrica para el Sistema Internacional de medidas es la escala Kelvin. Al punto de hielo fundente le asigna el valor 273 K y al punto de agua hirviendo 373 K. La escala kelvin es también centígrada al haber cien grados entre los dos puntos.

La temperatura medida en la escala centígrada o Celsius se nombra t y la medida en la escala absoluta o Kelvin se nombra T. La relación entre ambas es: T. Kelvin (T) = t. Celsius (t) + 273

T = t + 273

3.4.- Propiedades características.

3.4.1.- La densidad.Todos los objetos materiales ocupan un volumen y tienen una

masa determinada.Si tomo volúmenes iguales de distintas sustancias,

¿tendrán la misma masa? Observa la siguiente tabla en la que hay cubos de 1 cm3 de diversos materiales. Hemos medido la masa de cada uno y hemos obtenido los siguientes resultados:

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Estos resultados nos indican que la masa que corresponde a la unidad de volumen es una propiedad característica de cada sustancia o cuerpo. A esta propiedad la llamamos densidad.

La DENSIDAD de un cuerpo o de una sustancia es la masa que hay por unidad de volumen de dicho cuerpo o sustancia.

La densidad de un cuerpo se determina de forma indirecta, dividiendo el valor de su masa entre el volumen que ocupa.

Matemáticamente:

De la definición de densidad, tendremos que sus unidades son las de cualquier unidad de masa dividida por cualquier unidad de volumen. La unidad de densidad en el S.I. es el kg/ m3 . Otras unidades que se emplean frecuentemente para la densidad son el g/c.c. y el kg/L. Veamos cómo se transforman unas unidades en otras.

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La flotabilidad de los sólidos en líquidos depende de las densidades de ambos: si el sólido es más denso que el líquido, se hunde en él (plomo y agua). Por el contrario, si es menos denso, flota (corcho y agua).

3.4.2.- Temperaturas de fusión y ebullición.Todas las sustancias en estado sólido pasan al estado líquido

(funden) a una temperatura (temperatura de fusión o punto de fu- sión) que es característica de la sustancia y, además, mientras dura la fusión la temperatura permanece constante. La naftalina, por ejemplo, funde a 80 º C y el hielo, a 0 ºC.

Del mismo modo las sustancias en estado líquido hierven también, cada uno de ellas, a una cierta temperatura ( temperatura de ebullición o punto de ebullición). Por lo tanto, esta propiedad sirve para identificar las sustancias. Además, mientras dura la ebullición, la temperatura permanece constante. El agua, por ejemplo, hierve a los 100 ºC.

A c t i v i d a d e s .A c t i v i d a d e s .14)La conductividad eléctrica del cobre es distinta de la del aluminio.

Entonces, ¿la conductividad eléctrica es una propiedad general o característica?

15)Una balanza granatario admite una carga máxima de 200 g y tiene una precisión de 1 cg ¿Cuáles de las siguientes medidas no pueden ser correctas? • 24,55 g • 56,4 cg • 108,329 g • l8 mg • 232,56 g • 37,0 dg

16)Contesta las siguientes cuestiones:- Al calentar un cuerpo ¿cambia su volumen, su masa, o su peso?- Si llevamos un bloque de acero a la luna ¿cambia su volumen, su

masa, o su peso?- Dos bolas de igual radio, una de acero y otra de vidrio: ¿Tienen el

mismo volumen?. ¿Y la misma masa?

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- Una porción de arcilla equilibra una balanza. Si se modela en forma de esfera hueca y se vuelve a poner en el mismo platillo, ¿se desequilibra la balanza? En caso afirmativo, ¿hacia dónde?

17)¿Cuántos mg son 6 kg.?. ¿y 5,24 g?. Trasforma en kg. las siguientes masas: 4,25 g ; 2,2 t.

18)Un cubo hueco tiene 20 cm de lado. ¿Cuál es su volumen? ¿Cuántos litros de agua caven dentro de el? ¿Y cuántos de aceite? ¿Y cuántos de leche?

19)¿Qué volumen de aire hay en una habitación de dimensiones 3 m, 4 m y 5 m? Expresa el resultado en litros.

20)Las dimensiones de una pieza de hierro en forma de cilindro son 2 cm de diámetro y 5 cm de altura. ¿Cuál es su volumen? Si la introducimos en una probeta que tiene 64 cm3 de agua. ¿Hasta que nivel ascenderá el líquido?

21)Queremos medir el volumen de un sólido por el método de inmersión. El nivel del agua en la probeta es de 122 mL y al echar el sólido dentro 0,200 L. Expresa el volumen del sólido en c.c.

22)¿Cómo sería el volumen de una moneda de 2 €, medido por inmersión en agua, comparado con el medido por inmersión en aceite?

23)Expresa en cm3 todos los volúmenes siguientes: 90 cL, 750 c.c., 25 dL, 150 mL, 1,2 dm3 , 0,5 L

24)¿Cuál es la temperatura de congelación y de ebullición del agua en kelvin?

25)Expresa en K o en ºC las siguientes temperaturas: 25 ºC ; 0 K ; 3000 K ; -200 ºC

26)Un experimento científico se ha realizado a 200 K bajo cero. Expresa esa temperatura en °C.

27)Responde verdadero o falso:a) 30 g de agua ocupan un volumen de 30 cm3.b) 1 kg de aceite ocupa un volumen de 1L.c) 50 cm3 de aceite tienen una masa de 50 g.d) 20 g de agua tienen igual masa que 20 g de aceite.e) 1 L de agua tiene una masa de 1 kg.

28)Contesta las siguientes cuestiones:- ¿Qué es más denso: el aceite o el agua? ¿Por qué?- Seguramente de pequeño ya te han hecho esta pregunta. ¿Qué "pesa

más" (tiene más masa), 1 kg de plomo o 1 kg de corcho?- ¿Es correcto decir que la densidad del agua es 1?- ¿Es correcto decir que el hierro es más pesado que el corcho?- ¿Es correcta la afirmación «La densidad de una barra de tiza es menor

que la de un paquete de tiza? 29)Un trozo de metal tiene 88 g de masa y un volumen de 10 c.c. ¿Cuál es

su densidad? Exprésala en g/c.c. y Kg/m3.

30)Disponemos de 100 cm3 de un líquido cuya masa resulta ser 79,7 g. ¿De qué sustancia pura se trata?

31)¿Qué volumen ocupan 272 g de mercurio? Fíjate en las cifras significativas.

32)Observa la tabla de densidades que se ha facilitado. ¿Por qué se indica la temperatura, y en el caso de los gases también la presión, a la que se han medido las densidades? ¿Cómo son los valores de las densidades de los gases respecto a la de sólidos y líquidos?

33)Los datos de la tabla son el resultado del análisis realizado con cuatro objetos de forma y tamaños distintos. Completar la tabla y decir si,

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dentro del margen de error, están hechos de un mismo material o no. En caso afirmativo, ¿cuál sería este material?

34)¿Cuál es la masa de 1,0 cL de mercurio?, ¿y de 0,200 dm3 de corcho?

35)Calcula, en litros, el volumen de una pieza de hierro de 200 kg.

36)En una experiencia para medir la densidad de una muestra de arena con una probeta y agua se obtienen los siguientes datos:

Masa de la probeta con agua: 193,8 gVolumen del agua de la probeta: 62,0 cm3

Masa de la probeta con agua y arena: 275,4 gVolumen del agua con la arena: 92,0 cm3

Determinar la densidad de la arena en g/c.c.

37)¿Qué densidad tiene el acero, sabiendo que una bola de dicha sustancia, que tiene un radio de 0,5 cm, tiene una masa de 4,1 g?

38)Se introducen en agua dos cuerpos: uno de 1 kg de masa y densidad 5 g/c.c., y el otro de 650 g y densidad 6,5 g/c.c. ¿Cuál de ellos desplaza más líquido? ¿Pueden estar hechos del mismo material?

39)Contesta a las siguientes cuestiones:- Cita dos sólidos que se hundan en el agua, pero que floten en

mercurio.- ¿Por qué es más fácil flotar en el mar que en una piscina?- El hielo flota en el agua líquida, ¿cómo es el valor de la densidad del

hielo, mayor, menor o igual que la del agua líquida?- Si se introduce un clavo de acero en un vaso con agua se hunde,

¿cómo es que los barcos flotan si están hechos también de acero?

40)Una pieza de cierto material tiene forma de caja de cerillas de dimensiones 5 cm, 3 cm y 2 cm. Si para equilibrarla en una balanza ha sido necesario colocar una pesa de 25 g y otra de 2 g. i) Calcula su volumen, su masa y su densidad. ii) Qué sucederá si introducimos esta pieza en agua, en alcohol o en mercurio?

41)Observando los datos que aparecen en la tabla de temperaturas de fusión y ebullición indica el estado en que nos encontramos estas sustancias a temperatura ambiente.

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4.- El trabajo en el laboratorio.

Tanto la Física como la Química son ciencias experimentales, en las que la simulación de fenómenos en condiciones controladas es algo fundamental. Así pues, el laboratorio es un lugar de trabajo habitual.

Todo científico debe estar familiarizado con el laboratorio, con las pautas de comportamiento que se deben seguir en él y con las medidas de seguridad que hay que respetar.

A lo largo de este curso iremos aprendiendo los nombres de algunas técnicas y de los utensilios propios del laboratorio. Aquí tienes los utensilios que más comúnmente se usan en un laboratorio de ciencias.

El laboratorio es un lugar en el que podemos encontrar aparatos y sustancias que resultan peligrosas si se manejan sin cuidado. Por ello, debemos conocer y cumplir una serie de normas que lo conviertan en un sitio seguro.

Normas personales- Cada grupo de prácticas es responsable de su

zona de trabajo y de su material.- Es conveniente que utilices la bata, ya que evita

que lleguen a la piel gotas de sustancias químicas y que se estropeen tus prendas de vestir.

- Si tienes el pelo largo, es conveniente que lo lleves recogido.

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En los frascos de los productos químicos aparecen sus características más importantes y unos símbolos que nos indican su peligrosidad y las medidas de seguridad que debemos tomar.


- En el laboratorio está terminantemente prohibido Fumar, comer o beber.

- Al salir del laboratorio, limpia el lugar de trabajo y el material empleado.

Normas para el uso de sustancias- Antes de utilizar un compuesto, asegúrate bien

de que es el que necesitas: fíjate bien en el rótulo.- Como regla general, no cojas ningún producto

químico. Tu profesor o profesora te lo proporcionará.- No devuelvas nunca a los frascos de origen los

sobrantes de los productos que hayas usado sin consultar con el profesor.

- Cuando viertas los productos químicos de desecho en la pila de desagüe, aunque estén debidamente neutralizados, es muy importante que dejes circular abundante agua.

- No toques con las manos (por supuesto, menos con la boca) los productos químicos.

- No pipetees con la boca. Utiliza la bomba manual, una jeringuilla u otro aparato del que disponga el centro.

- Los ácidos requieren un cuidado especial. Cuando quieras diluirlos, no eches agua sobre ellos; haz siempre lo contrario, es decir, echa ácido sobre agua.

- Los productos inflamables no deben estar cerca de fuentes de calor.

- Si se vierte sobre ti cualquier ácido o producto corrosivo, lávate inmediatamente con mucha agua y avisa al profesor.

- Al preparar cualquier disolución, colócala en un frasco limpio y convenientemente rotulado.

A c t i v i d a d e s .A c t i v i d a d e s .42)Si vamos a mezclar ácido y agua, ¿cuál se debe echar primero?

43)¿Qué debemos hacer siempre antes de salir del laboratorio?

44)¿Cómo has de actuar si se vierte sobre ti un ácido o una sustancia corrosiva?

A c t i v i d a d e s .A c t i v i d a d e s . C o m p l e m e n t a r i a s .C o m p l e m e n t a r i a s .45)La leche se venden en envases de cartón. i) Mide las dimensiones de un

envase y calcula la capacidad del embalaje. ii) Compara tu resultado con el volumen que aparece indicado. ¿Cuáles pueden ser las razones de la discrepancia?

46) Indica en unidades del S.I., en L y en c.c., el volumen que aparece en las etiquetas de tres líquidos que encuentres en un supermercado.

47)Observa el termómetro clínico y contesta: ¿Cuál es su cota mínima? ¿Cuál es su cota máxima? ¿Por qué los termómetros clínicos se construyen con estas cotas? ¿Cuál es su precisión?

48)Glosario de términos del tema.

49)Realizar un informe ( recuerda todos sus apartados) en el que se recojan las siguientes experiencias:i) Medir la densidad del agua y del alcohol, expresando su valor en g/c.c.

y en kg/m3. Comparar los valores obtenidos con los facilitados en las tablas.

ii) Medir la densidad de una moneda de 50 céntimos de €. Determinar el volumen por dos métodos: por geometría y por desplazamiento de un

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líquido. Con el resultado obtenido, identificar el material del que está hecha la moneda.

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UNIDAD 1:encina.pntic.mec.es/~jsaf0002/epa/unidad1c.doc · Web viewde un cuerpo o de una sustancia es la masa que hay por unidad de volumen de dicho cuerpo o sustancia. La densidad