Sesión objetivo: conocer los cambios físicos de la materia.

-Material para los cambios físicos:

Cambios físicos por dilataciones.

1º Grupo: Dilataciones gases. Inflar un globo sin soplar hace falta botellas de plástico, globos, recipiente, platos de plástico (opcional), agua caliente y hielos.

2º Grupo: Dilatación de un sólido como una arandela hace falta vaso con agua, fuego, una pinza de la ropa de madera, una arandela metálica pequeña y un frasco de cristal con tapa metálica

3º Grupo: Dilatación del papel de aluminio una hoja de papel muy fina, pegamento y una vela.

Cambios físicos por cambio de estado:

4º Grupo Calor. Evaporación. L a G Calor Fusión. S a L

5º Grupo: Frío Solidificación. L a S Frío Condensación. G a L

-Agrupamientos: se harán 5 grupos con 5 alumnos/as.

-Metodología: trabajo cooperativo y grupal. Los equipos irán rotando por cada mesa.

-Espacio: dentro de la clase se organizaran 5 rincones de mesas. Los alumnos/as irán rotando por cada mesa y utilizando los diferentes instrumentos de medida.

-Actividad: Al inicio de la sesión el maestro/a explicará la fundamentación teórica Cada alumno/a tendrá un cuadernillo con fichas de observación o en su cuaderno (ver el anexo al final de esta página); irá anotando los resultados.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

1.-Los cambios y la energía

a.- ¿Por qué se producen los cambios?

Siempre que se produce un cambio hay un intercambio de energía. Por ejemplo, la materia cambia: cuando hace calor, el agua se evapora o el hielo se funde; al calentar una barra metálica, esta se dilata; al aplicar una fuerza, cambia la forma o la posición de un objeto; al mezclar algunas sustancias, se producen otras nuevas…

b.-Tipos de cambios.

Se denominan cambios o transformaciones a las alteraciones surgidas en la naturaleza de una sustancia como consecuencia de diferentes acciones. Estos cambios pueden ser:

Los cambios físicos pueden ser:

Tipos de cambios físicos.

Los cambios físicos son aquellos que afectan a las propiedades y el estado de un cuerpo pero no cambian las sustancias que lo componen. Son cambios físicos los cambios de estado, las dilataciones, los cambios en el movimiento de los cuerpos o las deformaciones:

a.-Los cambios de estado

Las sustancias pueden cambiar de estado físico cuando se calientan o se enfrían.

Los principales se resumen, para el caso del agua, en el esquema de la derecha.

b.-Las dilataciones

Muchos cuerpos experimentan un aumento de volumen cuando se calientan. Por ejemplo, el líquido del interior de un termómetro aumenta su volumen cuando hace calor y asciende por el tubo que lo contiene. Cuando el líquido se enfría, su volumen disminuye.

c.-Los cambios en el movimiento

Los cuerpos pueden variar su posición o la forma en la que se mueven cuando una fuerza se ejerce sobre ellos. Por ejemplo, si golpeamos una canica de vidrio, rodará.

d.-Las deformaciones

Son cambios en la forma de los cuerpos debidos al efecto sobre ellos de una fuerza. Pueden ser permanentes, como las ro-turas o las deformaciones plásticas, o temporales, como las de una banda de goma, que dejan de producirse cuando cesa la fuerza.

b.-Cambios QUÍMICOS: Son los cambios que se dan como resultado de la formación de sustancias nuevas y que implican modificaciones en la composición o en la estructura interna de la sustancia. Ej mezclar vinagre y bicarbonato

Los tres tipos de cambios químicos mas importantes son:

Tipos de cambios químicos.

Los cambios químicos son aquellos que transforman las sustancias de las que se compone un cuerpo en otras nuevas. También se llaman reacciones químicas. Son cambios químicos las combustiones, las oxidaciones o las numerosas reacciones que tienen lugar en los seres vivos.

a.-Las combustiones y oxidaciones

Las combustiones y las oxidaciones son dos tipos de reacciones químicas en las que una sustancia se combina con el oxígeno:

-En las combustiones, es un proceso de oxidación rápida de una sustancia, que siempre se acompaña con un aumento de calor y frecuentemente de luz. Los procesos de combustión liberan energía, casi siempre en forma de calor. Las sustancias como el carbón, el gas natural, la gasolina, etc., llamadas combustibles, arden al combinarse con el oxígeno y se transforman en otras sustancias nuevas, como ceniza, dióxido de carbono o vapor de agua. En el proceso se desprenden luz y calor.

-En las oxidaciones, sustancias como el hierro o el cobre se combinan con el oxígeno del aire y se transforman en nuevas sustancias llamadas óxidos.

La diferencia entre oxidación y corrosión. La corrosión es el deterioro de un material metálico a consecuencia de un ataque de su entorno (aire, agua, etc), mientras que la oxidación es el ataque del oxígeno (normalmente del aire o del agua) a un material produciendo en el material una corrosión (deterioro del material).

Oxidación Combustión Fermentación

b.-Reacciones químicas en los seres vivos

En todos los seres vivos se producen numerosas reacciones químicas que son indispensables para su supervivencia. Por ejemplo:

• En la fotosíntesis, las plantas combinan agua y dióxido de carbono gracias a la energía de la luz solar, para producir hidratos de carbono y oxígeno.

• En la digestión tienen lugar numerosas re-acciones químicas en las que las sustancias complejas que componen los alimentos se rompen en otras más simples: los nutrientes.

• En las fermentaciones, es un proceso en el que los microorganismos bacterias o levaduras transforman una materia sin que intervenga el oxígeno. Algunos microorganismos, como las levaduras, descomponen azúcares en otras sustancias, como alcohol, dióxido de carbono o ácido láctico

Contesta e interpreta a las imágenes del águila y el fuego de abajo.

Observa las imágenes y responde a las cuestiones siguientes:

1.-¿En cuál de las dos se está produciendo un cambio físico? ¿Por qué?

2.-¿Cómo se llama el cambio químico representado? Explica las diferencias que hay entre un cambio físico y uno químico.

2.-Los cambios físicos y el CALOR.

a.-El calor y la temperatura

Las sensaciones de «frío» y de «caliente» que percibimos a través del tacto se producen porque los objetos están a cierta temperatura. Esta se mide con los termómetros y se expresa en grados centígrados (ºC).

Cuando ponemos en contacto dos objetos con diferente temperatura, siempre existe un paso de energía térmica del objeto que tiene mayor temperatura (el más caliente) al de menor (el más frío). Esta energía térmica, mientras se transmite de un objeto a otro, se llama calor.

El calor es la energía que se transmite de forma natural entre objetos que están a diferente temperatura.

b.-El calor y sus efectos

Cuando un objeto intercambia calor con otro, se producen varios cambios en él: puede variar su temperatura y se pueden producir las dilataciones y los cambios de estado, que estudiarás en el epígrafe siguiente.

b.1.-Las variaciones de temperatura.

En general, un objeto aumenta su temperatura si recibe calor de otro, y la disminuye cuando lo cede.

b.2.-Las dilataciones.

El calor puede dilatar o contraer los objetos, es decir, cambiar su tamaño.

Contesta.

1 Busca el significado de la palabra térmico. ¿A qué nos referimos al hablar de energía térmica?

2 Define calor.

3 Aplica. Cuando un objeto recibe calor, ¿qué puede ocurrirle?

3.-Los cambios físicos y las FUERZAS.

a.-¿Qué son las fuerzas?

Una fuerza es la causa que produce que los objetos cambien su movimiento o se deformen. Ejercemos fuerzas al empujar una carretilla, al pasar una hoja de un libro, al caminar, al abrir una puerta, al aplastar un trozo de arcilla o plastilina; el viento ejerce su fuerza sobre la superficie del mar o sobre la vela de un barco.

Cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, este también la ejerce sobre el primero, decimos que estos objetos interaccionan.

b.-Los tipos de fuerzas

Las fuerzas pueden ser por contacto y a distancia, según sea la interacción que se produce entre los objetos.

• Las fuerzas por contacto son aquellas que se producen cuando los objetos se tocan para moverse o para deformarse; por ejemplo, cuando el viento choca contra las ramas de los árboles, cuando movemos la comba, cuando modelamos plastilina...

• Las fuerzas a distancia son aquellas en las que los objetos no se tocan para moverse o para deformarse. Son la fuerza de la gravedad y la fuerza con la que se atraen o se repelen dos imanes (magnetismo).

4.-Las fuerzas y sus efectos.

Las fuerzas producen movimientos o cambios en la posición delos objetos; y deformaciones o cambios en su forma.

a.-Las fuerzas y el movimiento

Cuando ejercemos una fuerza, podemos:

• Poner en movimiento un objeto que está parado (en reposo). Por ejemplo, al golpear con el dedo una canica que está en reposo, esta inicia un movimiento por efecto del golpe.

• Hacer que un objeto se mueva más deprisa. Por ejemplo, cuando empujamos a un chico que se está columpiando.

• Detener el movimiento de un objeto o cambiar su dirección. Por ejemplo, el portero puede detener o cambiar la dirección del balón para evitar que entre en la portería.

b.-Las fuerzas y las deformaciones

Una deformación es un cambio de forma producido por la acción de una fuerza. Dependiendo de la materia de la que están formados y de la intensidad de las fuerzas, los objetos pueden comportarse de tres maneras:

• Comportamiento elástico. Se deforman cuando ejercemos una fuerza, pero recuperan su forma inicial cuando la fuerza cesa.

• Comportamiento plástico. Se deforman cuando aplicamos una fuerza, pero no vuelven a su forma inicial cuando esta cesa.

• Comportamiento rígido. No se deforman cuando se aplica una fuerza, pero si esta es muy grande, pueden llegar a romperse.

Ejemplos de cambios físicos de la materia

1. Yodo metálico sometido al calor
2. Papel en trozos
3. Papaya licuada
4. Agua en forma de vapor
5. Limaduras de hierro
6. Trozos de vela sometidas al calor
7. Vidrio molido
8. Piedra chancada
9. Madera en virutas
10. Perfume que se evapora
11. Azúcar en miel
12. Sublimación de la naftalina
13. Una liga que se estira
14. Azúcar disuelto en agua
15. Huevo batido
16. Fusión del hielo
17. Dilatación de un metal
18. Hierro al rojo vivo
19. Ensalada de fruta
20. Volatización del alcohol

En los cambios físicos NO se modifican la naturaleza íntima de la materia, por lo que esta sigue siendo la misma. Estos cambios son reversibles.Por ejemplo cuando sometemos a una varilla de hierro al calor, este se pondrá al rojo vivo y se dilatará,luego al enfriarse este trozo de hierro volverá a ser como era antes de someterlo al calor, por lo que la materia no ha cambiado en forma irreversible y sigue siendo la misma.

Ejemplo de cambios químicos de la materia

Clavo de hierro en ácido

1. Huevo sancochado
2. Oxidación de un metal
3. Combustión de la gasolina
4. Digestión de los alimentos
5. Fermentación de la chicha
6. Putrefacción del pescado
7. Leña en carbón
8. Aceite quemado
9. Saponificación de las grasas
10. La respiración celular
11. La fotosíntesis
12. La explosión de una dinamita
13. La quema de juegos artificiales
14. La reacción del bicarbonato con vinagre
15. La reacción del óxido de calcio con agua
16. Carne quemada
17. Corrosión de los metales
18. Incendio de un bosque
19. Reacción de los ácidos con los carbonatos

En los cambios químicos se producen nuevas sustancias totalmente distintas a las sustancias iniciales.Veamos por ejemplo en el caso de la combustión completa de un material combustible como la leña, los productos finales son: dióxido de carbono(gas), vapor de agua, energía en forma de luz y calor y cenizas.