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Teoría cinética de la materia o teoría cinético molecular (TCM)



A continuación describimos los postulados o hipótesis de esta teoría. 
Cuando hayas visto el vídeo completo,  nos haremos preguntas para comprobar si esta teoría es cierta o no.

1. La materia está formada por partículas en continuo movimiento al azar.
      Tarea 1 : ¿Qué pruebas experimentales permiten afirmar que esta hipótesis es cierta?
      Tarea 2: ¿Por qué los granos de polen se mueven al azar y no en línea recta?

2. La velocidad de agitación (del movimiento) de las partículas es mayor cuanto mayor es la temperatura.
      Tarea 3: ¿Qué experimento demuestra este hecho? Describe el experimento que se realiza.
      Tarea 4: ¿Qué podemos concluir del experimento realizado?
      Tarea 5: ¿Podemos suponer que una mezcla de gases se comporta como un soluto disuelto en un disolvente?

3. Cuando aumenta la temperatura, aumenta la  velocidad de agitación (del movimiento) de las partículas y aumenta la energía y por lo tanto disminuye la fuerza de cohesión.
      Tarea 6: ¿Puedes explicar ahora por qué el soluto a mayor temperatura se disuelve antes? Redacta un párrafo que lo deje muy claro.


Llamas y fusión de metales

Llama de mechero Bunsen
En el laboratorio con el mechero Bunsen podemos obtener dos tipos de llama:
  a) Reductora, cuando la entrada de aire está cerrada. En este caso la combustión es incompleta.
  b) Oxidante, cuando la entrada de aire está abierta.

Llama de lanza o de soplete oxi-acetilénico
Para conseguir la fusión de algunos metales de elevado punto de fusión, es decir para poder soldarlos, se usa como combustible una mezcla de gases  (oxígeno y acetileno) y se consiguen llamas con temperaturas mucho más elevadas.



Tareas:
1. A continuación se muestra una tabla con los puntos de fusión de diversos metales y algunas aleaciones. Señala si con los diferentes tipos de llama conseguiremos que fundan. Ten en cuenta la temperatura máxima que conseguimos con cada tipo de llama: 

Metal - aleaciónpf (ºC)¿Funden con llama reductora?¿Funden con llama oxidante?¿Funden con llama oxiacetilénica?
Estaño232
Plomo327
Cinc420
Aluminio650
Bronce (cobre y estaño)880-920
Latón (cobre y zinc)930-980
Plata950
Oro1054
Cobre1083
Hierro fundido1220
Galio29,76
Acero de alto carbono1370
Silicio 1410
Cromo1900
Vanadio1730
Manganeso 1244
Magnesio650
Molibdeno2610
Acero inoxidable1430
Níquel1450
Hierro1535
Wolframio o Tungsteno3380
Titanio1650
Platino1770
Cobalto1495

2. ¿Por qué las aleaciones tienen un punto de fusión variable? 

3. En la llama oxidante del mechero Bunsen, pueden ocurrir  reacciones químicas diferentes según sea el combustible utilizado. 

  • ¿Qué combustibles conoces? 
  • Identifica la fórmula de propano y butano
  • ¿Qué combustible se usa en la reacción señalada más abajo?





4. El gas natural, formado principalmente por metano, sufre combustión según una reacción química similar. 

  • Si comparamos la combustión del propano y la del metano,  ¿Cuál de los dos crees que contamina más? Ten en cuenta el nº de moléculas implicadas en cada reacción.






5. Cuando la llama es reductora, en el mechero Bunsen ocurren dos reacciones químicas.

  •  ¿Por qué no se forma CO2 como en el caso anterior?
  • ¿A qué se debe que cuando usamos llama reductora aparezcan siempre manchas de color negro en el fondo del recipiente que estamos calentando?








El cubo de la densidad

Objetivos de este pequeño proyecto: Trabajar el concepto de densidad, cambios de unidades, concepto de comparar o relacionar, estimar y suponer.

Datos:
  • Lado del recipiente cúbico: 1 dm
  • Densidad del aire: 1,225 kg/m3 a 15ºC. Supongamos que es la misma a la temperatura que vas a hacer esta tarea.
  • Sólo para el agua: 1 kg de agua ocupa un volumen de 1L
  • Densidad del mercurio: 13,6 g/cm3
  • Densidad del osmio (el metal más denso que existe): 22.59 g/cm3
  • Datos del cubo de porexpán, poliestireno expandido o corcho blanco...en las imágenes.



Tareas:
1. Completa en tu cuaderno la tabla siguiente, realizando los cálculos necesarios y transformando las unidades cuando sea preciso.

2. ¿Cómo sabemos que hay aire a nuestro alrededor? ¿Cómo podrías demostrar que el aire pesa?

3. Cuando pesamos el cubo de cartulina lleno de aire está destapado, pero... ¿pesará lo mismo que tapado?


4. Dos clic tienen aproximadamente la misma masa (y por lo tanto pesan igual) que nuestro cubo lleno de aire. ¿Eres capaz de detectar con los ojos cerrados dos clic en tu mano? Haz la prueba, pero para evitar trampas (con el roce o con el ruido), será un compañero el que te sitúe los dos clic encima de una pañuelo de tela...si lo hacemos como en esta imagen, sentiremos los dos clics pero... ¡eso no vale!. Se trata de intentar sentir sólo su peso...




5. ¿Cuántas veces es mayor la masa del cubo lleno de agua que lleno de aire? 


6. ¿Cuántas veces es mayor la masa del cubo lleno de mercurio que lleno de agua?  


7. ¿Quién flota en quién? ¿Por qué?



  • Porexpán y aire
  • Porexpán y agua
  • Acero en el agua (la densidad media del acero es de 7850 kg/m³)
  • Mercurio y acero 

8. Volvamos a nuestro porexpán. ¿Cuántas veces es más densa el agua que el porexpan? ¿Cuántas veces es más denso el porexpán que el aire?

9. Si prensamos nuestro cubo de porexpán hasta conseguir tener 1 cm de altura (manteniendo la superficie)... ¿Cuál sería ahora su masa? ¿Y su volumen? ¿Y su densidad?

10. Si observas la imagen de debajo verás el porexpán al microscopio. ¿Qué te sugiere la imagen? ¿Será igual la imagen cuando lo prensemos?

11. El poliestireno expandido se usa como aislante térmico y acústico, además de usarse como material para fabricar plantillas de gel para los pies. Investiga en la red sus propiedades y trata de explicar por qué tiene estos usos.






¿De qué estado de agregación hablamos al expresar esta propiedad?


Investiga cómo se explican estos hechos.....

A nuestro alrededor existen un montón de situaciones que van a ser explicadas de una de las dos maneras:

  • Empleando leyes o ecuaciones deducidas a través del método científico.
  • Empleando teorías, como por ejemplo la teoría cinético molecular (TCM).
Ahora te proponemos que expliques el por qué ocurren estos fenómenos tienes que usar:

  • el mayor nº de magnitudes y relacionarlas entre ellas.
  • leyes y teorías posible, dando a tu explicación mayor credibilidad científica.

Por ejemplo... 

> ¿Porqué al calentar una olla cerrada aumenta la presión?
> Respuesta: 

Como puedes ver hemos usado la TCM (color rojo) y el argumento es consistente


Hechos a explicar:
1. Aumento de la presión de las ruedas de un coche que lleva varias horas de viaje.

2. Una bola de acero se hunde en el agua, pero flota en el mercurio.

3. En los días cálidos, el olor de la colonia desaparece mucho antes que en los días fríos.

4. La ropa la colgamos extendida en el tendedero para secarla.

5. En los días húmedos la ropa tarde más en secarse.

6. Cuando el agua está en ebullición, su temperatura no cambia. 

7. Cuando dejo en el fondo de un vaso con agua (sin agitar) un terrón de azúcar, el terrón de azúcar desaparece y el líquido queda dulce.

8. Al calentar el montaje de la figura, el globo de hincha.


9. Los sólidos compactos no pueden fluir, pero los líquidos si.

10. En una olla a presión, los alimentos se cuecen en pocos minutos, mientras que en una olla abierta, tardan más en cocinarse.

11. La presión atmosférica en los alto del Teide (3718m de altura) es menor que en la playa.

12. Cuando guardamos la ropa de cama al comenzar el verano usamos bolas de naftalina como antipolilla. Estas bolas se colocan entre la ropa. Cuando volvemos a usar esta ropa en otoño, observamos que las bolas han desaparecido. 


13. Al limpiar con amoniaco comercial, toda la habitación huele fatal.

14. Abanicarnos nos refresca debido a que enfriamos el aire que nos llega.

15. Cuando sudamos la piel se enfría... "no te quedes sudando que te vas a quedar frío".

16. El rocío son gotitas de agua que se observan por las mañanas, pero desaparecen a lo largo del día.

17. Cuando sirven un refresco muy frío en un vaso, en la pared exterior del vaso aparecen gotas de agua, y por eso se usan los posavasos.

18. Los charcos que han caído sobre el asfalto impermeable, desaparecen antes en los días cálidos que en los fríos.

19. El aceite flota encima del agua, pero el agua y el alcohol no se muestran separados.

20. Si metemos durante dos horas un globo hinchado en el congelador, el globo disminuye su tamaño. Sin embargo,  cuando vuelve a estar a temperatura ambiente, poco a poco recupera su tamaño original.



¿Por qué se hunde en agua la Coca Cola normal y la Coca Cola Light flota?


Hecho: Una lata de Coca Cola dentro de un recipiente con agua, si es Light, flota, pero la común se hunde.


¿Cuál es el motivo? 

Para explicar la flotabilidad tenemos que investigar la densidad de cada refresco.

Investigación

Mientras el agua pura tiene una densidad de 1,00 g/ml (gramos por mililitro), otros líquidos van entre 0,8 y 1,3 g/ml. 

Aunque la Coca Cola normal es en su mayor parte agua, también tiene 39 g de endulzante. El endulzante que utiliza esta marca es el almíbar de maíz de alta fructosa, que en la escala presenta un sabor dulce de 160, comparado con el azúcar común que solo tiene 100. Por lo tanto, una bebida con este almíbar precisa menos cantidad que una endulzada con azúcar normal.



La Coca Cola Light por otro lado está endulzada con aspartamo, un componente artificial. El aspartamo tiene un sabor dulce de 180 comparado con el azúcar común. Es por eso que esta bebida solo requiere 0.35 g de endulzante, comparado con los 39 g que precisa la Coca Cola común. 

Por tanto la densidad de esta última será siempre mayor debido al conjunto de sus ingredientes, si sumamos el agua y el almíbar.

Implosión de una lata


Tareas
1. ¿Qué le ocurre al aire cuando calentamos la lata boca arriba? ¿Qué magnitudes permanecen constantes?

2. Cuando le damos la vuelta a la lata y la colocamos rápidamente sobre el agua fría... ¿qué le ocurre al aire que quedó atrapado en el interior de la lata? ¿Qué magnitudes permanecen constantes ahora?

3. Cuando la lata se enfría, rápidamente se colapsa, pero.... ¿quién empuja a la lata desde fuera para que esto ocurra?

Laboratorio de densidad


Instrucciones...las que te diga tu profesor/a..
  1. Redacta en una hoja las respuestas de estas actividades (sin copiar los enunciados) para entregárselas a tu profesor/a.
  2. Otra opción es que las copies las respuestas en tu cuaderno y otro compañero te las corrija en clase.
Ten en cuenta:
  • Que el volumen que se indica es el nivel de agua en la piscina, y no tiene que ser el del objeto que echemos al agua.
  • Que el volumen del objeto lo mediremos a través del agua desplazada en la piscina. En unos casos el sólido flotará y en otros se hundirá.
  • Para medir el volumen de un sólido que flote, podemos pincharlo con el ratón y hundirlo por completo.
Actividades: 

1. Del menú de la derecha, elige la primera opción: A Medida
  • Planifica una manera de comprobar la densidad de un trozo de madera y un ladrillo.
  • Pon en marcha tu experimento, y compruébalo con la madera y el ladrillo (sin cambiar ni su masa ni su densidad) 
  • Anota tus cálculos de densidad para los dos. ¿Concuerdan con los resultados obtenidos con el laboratorio?
  • Comprueba que cuando cambias la masa de un objeto, el volumen también lo hace. ¿Puedes explicar el motivo?
2. Del menú de la derecha, elige la primera opción: Misma masa
  • ¿Qué bloques son más densos que el agua? ¿Por qué?
  • ¿Y cuáles son menos densos? ¿Por qué? 
  • Ordena los bloques en orden creciente de densidad (1,2,3,4). Utiliza esta tabla para tomar los datos.

3.  Del menú de la derecha, elige la primera opción: Mismo volumen.
  • ¿Qué bloques son ahora más densos que e agua? ¿Por qué?
  • ¿Y cuáles son menos densos? ¿Por qué? 
  • Ordena los bloques en orden creciente de densidad (1,2,3,4). Utiliza esta tabla para tomar los datos.

4.  Del menú de la derecha, elige la primera opción: Misma densidad
  • Ahora tienes que medir y ordenar el volumen, pero organiza los datos en una tabla que ahora debes construir tu.
5. Del menú de la derecha, elige la primera opción: Misterio.
  • Completa la tabla siguiente y calcula la densidad de cada bloque. Cuando hayas terminado, identifica el material del que está hecho cada uno.