ESTÁNDAR
Entorno físico:
Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.
Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.
Ciencia, tecnología y sociedad:
Identifico aplicaciones de algunos conocimientos sobre la herencia y la reproducción al mejoramiento de la calidad de vida de las poblaciones.
Identifico aplicaciones comerciales e industriales del transporte de energía y de las interacciones de la materia.
Identifico aplicaciones de algunos conocimientos sobre la herencia y la reproducción al mejoramiento de la calidad de vida de las poblaciones.
Identifico aplicaciones comerciales e industriales del transporte de energía y de las interacciones de la materia.
COMPONENTE
- Entorno físico.
- Ciencia, tecnología y sociedad.
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Comparo masa, peso, cantidad de sustancia y densidad de diferentes materiales.
De Desempeño:
- Establezco relaciones entre los componentes de una solución y represento cuantitativamente el grado de concentración utilizando algunas expresiones matemáticas.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica
- Leyes de los Gases
- Propósito
- Interpretar situaciones relacionadas con el comportamiento de los gases a partir del estudio y análisis de las distintas variables que presentan las leyes de los gases (Ley de Charles).
- Desarrollo cognitivo instruccional
Los Gases
- Los gases tienen un comportamiento particular, presentan una libertad de movimiento, no tienen fuerza de cohesión, se comprimen, no tienen forma definida y ejercen presión.
- Los gases se caracterizan por tener una forma y un volumen variable. Además, también se caracterizan porque se expanden y se comprimen. Es necesario estudiar previamente las siguientes magnitudes: temperatura, volumen y presión.
- La temperatura de un gas está relacionada con la velocidad de las partículas que constituyen el gas por lo que a mayor temperatura más velocidad.
- El volumen de un gas es el espacio que este ocupa. El gas tiene una forma variable y ocupa todas las paredes del recipiente.
- La presión de un gas es el número de choques de las partículas de un gas sobre las paredes de un recipiente. Cuantos más choques más presión.
- Para profundizar un poco más en las características y propiedades de los gases observa el video accediendo al siguiente enlace: https://www.youtube.com/watch?v=-kiNjcyNskk
Ley de Charles
En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y enunció la ley de los gases que lleva su nombre.
La ley de Charles se puede expresar de la siguiente manera:
El volumen de una muestra de gas se expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse.
- De acuerdo con el enunciado, la ley de Charles puede expresarse matemáticamente de la siguiente manera:
V / T = K
Donde,
Que se puede expresar como V1 = K
- Cuando se desean estudiar dos diferentes estados, uno inicial y una final de un gas y evaluar el cambio de volumen en función de la temperatura o viceversa, se puede utilizar la fórmula:
V1 / T1 = V2 / T2
Y despejar según la incógnita que se desee resolver.
- Ingresa al siguiente enlace e interactúa dando clic en el rectángulo azul “Aumentar Temperatura” y “Disminuir Temperatura”: http://www.educaplus.org/gases/ley_charles.html
- Desarrollo Metodológico
- Para comprender cómo se resuelven problemas empleando la ley de Charles, por favor, observa el video accediendo al siguiente enlace: https://www.youtube.com/watch?v=os_ZKVlZenM
Los datos son:
V1 = 0,2 L
T1 = 30 °C = 303,15 K (que se obtiene sumando 30 + 273,15)
P1 = P2 = 1 atm
V2 = 0,3 L
T2 = ?
T1 = 30 °C = 303,15 K (que se obtiene sumando 30 + 273,15)
P1 = P2 = 1 atm
V2 = 0,3 L
T2 = ?
T1 . V2 / V1 = T2
(303,15 K . 0.3 L) / 0,2 L = T2
T2 = 454,7 K = (454,7 – 273,15) = 181,55 °C
Ejemplo 2. Un gas a una temperatura de -164 ºC, ocupa un volumen de 7,5 litros. Si la presión permanece constante, calcular el volumen inicial sabiendo que la temperatura inicial era de -195 ºC.
V1 / T1 = V2 / T2
V1 = ?
= -195 ºC = 78,15 K
V2 = 7,5 L
T2 = -164 ºC = 109,15 K
= -195 ºC = 78,15 K
V2 = 7,5 L
T2 = -164 ºC = 109,15 K
V1 = V2 . T1 / T2
(7,5 L. 78,15 K) / 109,15 K = 5,35 L
Actividad
Para jugar e interactuar más con este concepto, accede al siguiente enlace, agrégale partículas a la cámara y varia el tamaño (moviendo la manija) y la temperatura (calor o frío): https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_es.html
- ¿Por qué los jugadores de fútbol les cuesta físicamente jugar en lugares de gran altura sobre el nivel del mar?
- Un gas ocupa un volumen de 5,5 litros a una temperatura de -193 ºC. Si la presión permanece constante, calcular a qué temperatura el volumen sería de 7,5 litros.
