Sesión 8 / 9

Actividad 10. Relación entre el nivel macro, micro y simbólico de la materia (I)

Objetivos:

• Ampliar la fenomenología asociada a los estados de agregación.

• Describir los nuevos fenómenos en términos de propiedades de los estados de agregación.

• Utilizar el Modelo Cinético Particular para interpretar y explicar los nuevos fenómenos.

Desarrollo:

1º) Profesor: Se refiere al trabajo de las sesiones anteriores, plantea al alumno los diferentes niveles de estudio de la materia que se han tratado:

• el nivel macro (se describen los estados agregación y cambios de estado en términos de propiedades y relaciones entre variables como volumen, presión y temperatura),

• el nivel micro (modelo cinético particular: se describe la materia en términos de partículas, vacío, interacciones y movimientos, para explicar el nivel macro) y

• el nivel simbólico (se representa el modelo cinético particular: diagramas de partículas y analogías).

Explica la importancia de diferenciar estos niveles para entender qué aporta el conocimiento científico a nuestra visión cotidiana de la realidad. Así, fenómenos cotidianos aparentemente sencillos como oler una flor, inflar un globo, hervir agua, secar la ropa,…, pueden ser vistos de otro modo, con la perspectiva que ha ido construyendo la ciencia: describiendo, explicando y representando esos fenómenos.

Destaca que nuestro conocimiento científico sobre la materia, el de los alumnos que aprenden ciencia (pero también el de los científicos), crece y es más completo cuando se sabe relacionar coherentemente los tres niveles anteriores. Señala que esto siempre supone un gran esfuerzo intelectual pero que forma parte de la naturaleza humana: querer conocer y comprender mejor la realidad que nos rodea.

2º) Profesor: Propone hacer otras experiencias, basadas en fenómenos conocidos y otros desconocidos, para que los alumnos los describan a nivel macro, los expliquen a nivel micro y los representen a nivel simbólico.

2.1) El embudo que no cuela.

•Tomar una botella y un embudo. Colocar el embudo en el cuello de la botella y cerrar el espacio entre ambos con plastilina, de modo que la única entrada sea la del embudo.

• Preguntar a los alumnos qué hay dentro de la botella para asegurarnos que tienen en cuenta el aire que contiene.

• Anticipar lo que se quiere hacer: llenar la botella con agua (colorear para que se vea) a través del embudo. Preguntar qué piensan que va a ocurrir.

• Realizar la experiencia y pedir que describan y expliquen lo que ocurre, a nivel macro y micro (si es necesario se debe recordar a los alumnos que toda la materia tiene un volumen, que la compresión en los gases es limitada, que los líquidos no se comprimen… También se podría discutir la relación de presiones del aire comprimido y la exterior).

• Pedir a los alumnos que representen la materia dentro de la botella, dibujando partículas, tanto al principio como al final.

• Recoger por escrito las respuestas de los alumnos y discutir las respuestas diferenciando ambos niveles y su relación.

2.2. La gota de aceite que flota.

• Preguntar a los alumnos qué ocurre cuando se mezcla aceite y agua (si no lo saben habría que mostrárselo). Y qué piensan que puede ocurrir si en vez de ser agua es alcohol (habría que mostrárselo).

• Hacer ver que en ambos casos el aceite se extiende por toda la superficie.

• Llamar la atención sobre la experiencia que se va a hacer (una mezcla con los tres líquidos). Preguntar qué piensan que va a ocurrir.

• Preparar un vaso de precipitados grande (500 mL) con una mezcla de alcohol etílico (2/3) y agua (1/3). Utilizar una jeringuilla de 5 mL para inyectar aceite.

• Realizar la experiencia y pedir que describan y expliquen lo que ocurre, a nivel macro y micro. Si es necesario, recordar al alumno que los líquidos se difunden, no tienen forma propia y, al ser inmiscibles, actúan como recipientes unos de otro... También se debería incidir en que las fuerzas entre las partículas, fuerzas de cohesión, son responsables del mayor orden en los líquidos que en los gases, y que cuando se dan entre líquidos distintos se denominan fuerzas de adhesión.

• Recoger por escrito las respuestas de los alumnos y discutir las respuestas diferenciando ambos niveles y su relación.

2.3. El líquido que sube por el tubo.

• Tomar una botella de cristal, plastilina y pajitas de helado (o tubo bolígrafo Bic). Llenar la botella con agua (o alcohol) coloreada, rodear el tubo con plastilina y meter en la botella cerrando la entrada de aire. Marcar la altura del líquido en el tubo a temperatura ambiente. Preparar el sistema calefactor (agua hirviendo). Introducir la botella en recipiente con agua caliente. Observar la subida del agua por el tubo, dejar tiempo suficiente para que la subida sea evidente.

• Llamar la atención sobre el contenido de la botella (sólo líquido) y la altura del líquido a temperatura ambiente.

• Anticipar lo que se va a hacer: meter la botella en agua muy caliente (al baño maría). Preguntar qué creen que ocurrirá.

• Realizar el ensayo y pedir que describan y expliquen lo que ocurre, a nivel macro y micro (si es necesario se debe recordar a los alumnos que toda la materia tiene un volumen y una temperatura, que la dilatación es un fenómeno común a toda la materia, que cada sustancia se dilata en mayor o menor medida, que el aumento de temperatura provoca un mayor movimiento de las partículas, que el movimiento disminuye las fuerzas de cohesión...).

• Pedir que represente el líquido dentro del tubo, dibujando partículas, al principio y al final.

• Recoger por escrito las respuestas de los alumnos. Discutir las respuestas diferenciando ambos niveles y su relación.

3º) Profesor: Concluye la actividad retomando las principales ideas sobre los fenómenos estudiados e insistiendo en los diferentes niveles de conocimiento de la materia.